隧洞與地下工程小導管注漿是在地基處理灌漿法基礎上發展起來的一項圍巖加固止水新方法。它具有支護作用,是不良地質地下工程施工常用的一種開挖輔助措施。采用小導管注漿支護,配合管棚施工,在大跨度洞室的開挖、控制地表下沉等方面發揮了重要作用。
一、工藝流程
二、施工要點
1、注漿設計
(1)要先收集以下資料
① 地層土質、級配、孔隙率、滲水系數、含水率。
② 環境水源、鄰近結構物、地下水情況。
③ 控制位移量、加固土體強度限值要求。
(2)注漿設計
① 選定注漿漿液(水泥漿液、化學漿液),選取凝固時間,進行注漿配合比設計。
② 確定參數(管徑、管長、管距、注漿壓力、注漿半徑、注漿量)。
a、小導管選用有縫鋼管,管徑φ32nm,管長采用3.5~5.0米。
b、鋼管應沿隧道開挖輪廓線環向布置并向外傾斜,其傾斜角一般為5~10°左右,處理坍方體可適當加大10~15°左右。
c、注漿壓力應根據地層致密程度決定,一般為0.5~1.0Mpa,劈裂注漿可適當加大,但應小于或等于覆蓋壓力。
d、縱向前后相鄰相排導管搭接水平投影長度一般不宜小于1.0米。如圖示:
IV級圍巖壁裂、壓密注漿時采用單排管,V級圍巖或處理坍方時可采用雙排管。大斷面或注漿效果差時也可采用雙排管。
e、滲入性注漿導管環向間距a=r/(0.5~0.7)應通過試確定,但不得超過0.4米,無試驗條件時,視地質條件按0.2~0.4米選用。
f、單根導管注漿量按Q=πr2ln
式中:r—注漿半徑;
l—注漿管長度;
n—圍巖的空隙率。
g、為了避免串漿,雙排或雙排以上多排管布置時,可分層施工,即先打一排管,注漿完后再打另一排管。
2、注漿試驗
正式注漿前應在洞外相類似的地層進行注漿試驗,以檢驗注漿設備的選型、配備是否恰當,注漿參數的確定是否合理。對注漿試驗要進行認真記錄,并對注漿實體進行開挖驗證,獲取在額定注漿壓力、選定注漿材料、注漿配合比與導管注漿孔布設情況下,漿液滲透,實際的注漿半徑、土體固結時間及強度等實際資料,作為制定注漿參數的依據。
3、專業導管
導管加工必由現場專業車間進行,其注漿孔必須用鉆床成孔,尾部必須加焊φ6管箍,并經質檢人員檢驗合格方可交付使用。如圖示:
4、鉆孔、打小導管
導管孔鉆打前,進行孔位測量放樣,孔位測量應用儀器進行,做到位置準確,鉆孔要按放樣進行,并設方向架控制鉆孔方位,使孔位外扦角度符合設計要求。鉆孔完成后,要用高壓風、水清洗,吹沖干凈孔內砂塵及積水。所有鉆孔完成均要進行檢驗,不合格孔要重打。
鉆孔可用臺車或手持風槍將小導管沿孔達入。
對砂類土,可用φ20mm鋼管制作吹風管將吹風管緩緩扦入土中用高壓風射孔。成孔后將小導管扦入。
5、注漿
注漿前先噴砼封閉掌子面以防漏漿,對于強行打入的鋼管應先沖清管內積物,然后再注漿,注漿順序由下向上進行,漿液可用拌合機攪拌或人工攪拌。
(1)單液注漿
水泥漿水灰比一般為1.5:1,1.0:1.0、0.8:1.0三個待級,漿液由稀到濃逐級變換,即先注稀漿,然后逐步變濃直到0.8:1.0為止。考慮到注漿后需盡快開挖,注漿宜用普通水泥或早強水泥,可摻減水劑。
(2)水泥、水玻璃雙液注漿
在地下水豐富或有淤泥、流砂等復雜地質條件下,宜選用水泥與水玻璃雙液法注漿,注漿時將兩種不同的漿液分放在兩個溶器內,使用雙液注漿機按配合比分別吸入兩種漿液,兩種漿液在混合器混合后注入注漿管。配合比一般為:水泥漿水灰比1.25:1~0.5:1,水玻璃模數以2.4~2.8為宜。水玻璃濃度使用范圍為30~45波美度。
(3)注漿異常處理
① 在注漿過程中,如發生漿液從其它孔流出的現象,這種現象為串漿,發生串漿時,在有多臺注漿機的條件下,應同時注漿,無條件時應將串漿孔及時堵塞。
② 單液注水泥漿壓力突然升高,則可能發生堵管,應停機檢查。發現堵管時,要敲打或滾動以疏通注漿管,無法疏通時要拆管。
③ 水泥與水玻璃雙注漿壓力突然升高,則應關停水玻璃泵,進行單液注漿或注清水,等泵壓力正常時,再進行雙液注漿。
④ 清場:注漿完成應立即清場,退出所有注漿設備,并清除完設備內漿液后應用清水再次清洗,直至完全清凈設備內漿液,保持設備使用前的清潔完好狀態,以備下次再用。
6、注漿后開挖
注漿完后,待小導管注漿凝后方可進行開挖,開挖必須遵循多鉆眼,鉆淺眼,少裝藥,強支護的原則,每循環進尺一般1.0~1.5米,但在處坍方體時一般為0.5~0.8米。必要需設鋼支撐或鋼格柵。
三、質量及安全監控
1、鉆孔孔位偏離設計的誤差應小于±3cm,外桿角誤差應小于±1.0°。故要嚴格進行測量放樣,用鉆孔導向儀控制鉆孔。
2、要切實用噴射砼封閉注漿巖面,厚度不小于5cm。同時要待砼強度達標15MP后才能注漿,防止漿液外泄,引起注漿失效。
3、 要嚴格現場測試工作,嚴格計量配比,隨時抽檢漿液濃度,防止配比配制不當而使注漿失效。
4、 要認真進行現場注漿記錄,對注漿壓力、每孔注漿量、注漿配比、注漿溫度進行認真記錄,作為對注漿效果的檢測依據。
5、 要認真按要求安設注漿管路,注漿管路必需用經合格檢驗的高壓注漿管,所有接頭、閘閥均應采用有生產許可證的正規合格產品,確保管路的安全。
6、 注漿工必須經專業培訓合格持證上崗,非注漿工不允許進行管路安裝、開泵注漿工作,注漿過程中,要隨時注意注漿壓力及注漿量情況,防止管路堵塞而發生意外。
7、注漿后開挖要在注漿強度達到1.5Mpa后方可進行,以防止坍塌。
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