软弱地层中隧道围岩预加固之 超前小导管加固一、加固原理
超前小导管预注浆是沿开挖隧道或地下工程外轮廓线,以一定角度打入管壁带孔的小导管,并以一定的压力向管内压注浆液的施工措施。它既能将洞室周围岩土体预加固,又能起超前预支护作用。适用于自稳时间很短或无自稳能力的砂层、砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋和处理塌方等地段。小导管预注浆施工简单,且注浆时间短,达到加固、防渗、堵漏的目的,所以广为利用。 超前小导管注浆预加固围岩是对表土下风化破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面,预先向其裂隙通道内注入固化材料(通常是水泥浆、水玻璃或聚氨酯等)充填裂隙,封堵涌水,胶结岩石,改善围岩力学性能,提高岩体自身整体强度,改变围岩支护状态。主要作用是提高管体周围岩体的抗剪强度,达到加固围岩并扩散围岩压力的作用。
二、 小导管注浆优点
在软弱地层隧道围岩中采用小导管注浆具有许多优点:
(1)形成了小导管与固结联合的超前支护体系,提高围岩的稳定性,抑制围岩松弛变形,增加了施工性。
(2)加固效果稳妥可靠,注浆质量易于控制。
(3)采用超前支护手段,通过调整浆液凝固时间,可大大缩短暗挖工序时间。
(4)采用小型机械施作,无需配备专用设备,工艺操作简单,一般工地都可施做。
三、适用范围
(1)隧道洞口浅埋地段或软弱破碎围岩地段进洞施工。
(2)富水软弱破碎地质、砂砾地层、岩溶地质等不良地质地段的隧道开挖辅助措施。
(3)隧道坍方的处理。
四、施工准备及工艺流程
1、超前小导管直径一般采用φ42mm,壁厚3.5mm的热轧无缝钢管。超前小导管单节长度通常为3.5m或4.0m,超前小导管壁加工注浆花孔,孔径为φ6mm间距为15cm呈梅花形排列,前端20cm制作成蒜瓣状锥形,尾端30cm范围内不钻孔作为止浆段。
2、测量定位
根据设计的超前小导管位置,用全站仪进行小导管位置的测量放样工作,并用红油漆在作业掌子面上作好小导管位置的标记。钻孔直径应大于设计导管直径3~5mm,一般钻孔φ50mm,孔深大于设计长度10cm。 开挖长度应小于超前小导管的支护长度,注浆采用止浆塞,并设置注浆管及排气管,排气管插入孔底5~10cm,排气管采用φ20塑料管。注浆结束标准为达到设计注浆量或设计终压。
3、钻孔
钻孔时一般采用风钻开孔,以设计的外插角向外钻孔,一般为3°~5°。锁脚锚管为俯角30°,为保证超前小导管的有效搭接长度,施工过程中严格控制隧道开挖的进尺,以使下一循环的施工顺利进行。
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2.各种预测预报方法的频率:地质素描和超长炮眼每个循环施作一次,超前水平探孔和TSP根据设计要求每一百米左右做一次,两次施作时的搭接长度不得6米。技术人员注意地质素描时别描叙与分级相矛盾。III级围岩的开挖进尺不得大于3.5m,IV级围岩的开挖进尺不得大于2.4m,V级围岩的开挖进尺不得大于1.8m。即使是III级围岩,也要是一循环一支护,包括资料。各类洞室开挖必须在仰拱施作前开挖到位,并及时喷浆。对于各类围岩暴露面,技术人员要多拍照片存档备用。隧道在打风之前要放样画弧,周边眼间距不得大于45cm,严禁有欠挖,严格控制超挖,在画弧时要及时把欠挖部位画出,并及时补炮。画弧完毕,技术人员必须到现场对比检查上一循环的超欠挖情况。
有欠挖不补炮,下循环停发。超挖必须在掌子面处理完毕。炮眼歪斜时,将导致非超即欠,技术人员要及时提醒警告风工。杜绝III级围岩在施工完仰拱砼后再安排拱顶和边墙补炮。补炮必须在仰拱砼施作前补掉。掌子面每掘进不得超过40米(掘进台车来回活动的范围)技术主管就要通知测量班扫描断面一次。在掘进到30米时就要提前通知,40米时必须扫完。新上场队伍,开工后10米内必须扫描一次,看总体超欠挖控制情况。当为IV、V级围岩时需施作超前小导管,小导管的搭接长度不得小于1m,小导管的外插角度一般为8~15度,下坡隧道注意调节角度。小导管尾部必须与钢支撑焊接牢固,施工过程中严格控制小导管的根数和长度。掘进长度严禁超过导致超前导管失效的长度。
特别围岩差的情况下,(小导管一般搭接长度要大于1米,围岩差必要时要延长搭接长度)否则将危及立拱工班的人身。此项目是隧道施工极易发生的重大风险,必须严加防控。拱部120°范围内施作Φ22中空组合锚杆,边墙施作Φ22砂浆锚杆,锚杆要垂直岩面打入,要求砂浆饱满、密实,如果使用锚固剂时,锚固剂的装填长度不得少于孔长的70%。锚杆垫板必须与锚杆焊接牢固。3.钢架钢架在加工前先放样,加工一榀样品,在样品拼装合格后方能大批量生产。技术人员要经常到钢筋加工棚检查拱架加工的尺寸(弧长、弦长,弦高)和焊接质量。拱架安装时,上台阶每榀钢架必须安装在同一里程断面之上不得歪斜,不准置于虚碴上。下台阶拱架不得长时间悬空、拱脚的虚碴在喷浆前必须扒干净。