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什么是超前小导管,用途及施工方法?

发布日期:2022/4/9 15:48:53 访问次数:672

什么是超前小导管,用途及施工方法?

超前小导管

 

隧道工程掘进施工中的工艺方法

超前小导管,是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法,主要用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。


目录

1支护原理2制作3安装

4土体技术5参数6施工方法

 

支护原理

 

1、超前小导管是稳定开挖工作面的一种非常有效的辅助施工方法。在软弱及破碎岩层施工中,超前小导管对松散岩层起到加固作用,注浆后增强了松散、软弱围岩的稳定性,有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定,不至于围岩失稳破坏直至坍塌。

2、超前小导管注浆适用于隧道拱部软弱围岩,松散、无粘结土层、自稳能力差的砂层及砂砾(卵)石层级破碎岩层。

3、通过超前小导管注浆能改变围岩状况及稳定性,浆液注入软弱、松散地层或含水破碎围岩裂隙后,能与之紧密接触并凝固。浆液以充填,劈裂等方式,置换土颗粒间和岩石裂隙中的水分及空气后占据其位置,经过一定时间凝结,将原有的松散土颗粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新,强度大,防水性能良好的固结体,使得围岩松散破碎状况得到大幅度改善。

 

超前小导管制作

 

1、一般采用直径38~50mm无缝钢管制作。

2、在小导管的前端做成约10cm长的圆锥状,在尾端焊接直径6~8mm钢筋箍。距后端100cm内不开孔,剩余部分按20~30cm梅花形布设直径6mm的溢浆孔。

 

超前小导安装

 

可采用引孔或直接顶入方式。

1、用电钻钻孔,孔直径大于小导管直径的10-20mm,孔深视导管长度而定。

2、插入导管如插入有困难,可用带有顶进功能的风钻将套管顶入。

3、用吹风管吹出孔内的杂物。

4、小导管尾缠棉纱,使得小导管与钻孔密贴,并用棉纱将空口堵紧。

5、小导管安装后必须使得其周围一定范围内用喷射砼封闭。喷射厚度控制在5-8cm

 

土体技术

 

超前小导管

1、小导管注浆是浅埋暗挖隧道支护的一种措施。在软弱、破碎地层中凿空后极易塌孔,且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时,应采取超前小导管支护。超前小导管支护必须配合钢拱架使用。在条件允许时,也可在地面进行超前注浆加固;在有导洞时,也可在导洞内对隧道周边进行径向注浆加固。

2、小导管注浆支护的一般测如下:钢管直径30-50mm钢管长3-5m,钢管钻设注浆孔间距为100-150mm,钢管沿拱的环向布置间距为300-500mm。钢管沿拱的环向外插角为10°15°,小导管是受力杆件,因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度,钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m

导管安装前应将工作面封闭严密、牢固,清理干净,并测放出钻设位置后方可施工。

3、采用小导管加固时,为保证工作面稳定和掘进安全,应确保小导管安装位置正确和足够的有效长度,严格控制好小导管的钻设角度。用作小导管的钢管钻有注浆孔,以便向土体进行注浆加固,也有利于提高小导管自身刚度和强度。

4、小导管注浆宜采用水泥浆或水泥砂浆。浆液必须充满裂子及周围空隙,注浆量和注浆压力应由试验确定。

小导管在隧道开挖时承受地层的压力,为保证灌浆质量防止漏浆,小导管的尾部需设置封堵孔。

注浆施工应根据土质条件选择注浆法:在砂卵石地层中宜采用渗入注浆法;在砂层中宜采用劈裂注浆法;在粘土层中宜采用劈裂或电动硅化注浆法;在淤泥质软土层中宜采用高压喷射注浆法。

注浆材料应具备良好的可注性,固结后应有一定强度、抗渗、稳定、耐久和收缩小,浆液须无毒,注浆工艺应简单、方便、安全注浆材料的选用和配比的确定,应根据工程条件,经试验确定。

注浆施工期应监测地下水是否受污染,应该防止注浆浆液溢出地面或超出注浆范围。

 

超前小导参数

 

超前小导管施工的各项参数确定应根据围岩边界地质条件、围岩状况、支护结构形式及隧道断面尺寸而定。一般超前小导管施工沿着开挖轮廓线120度范围设置。一般情况下:小导管长度L=上台阶高度+2m。小导管直径:38-50mm。小导管前段做成约10cm长的圆锥状,在尾端焊接直径6~8mm的钢筋箍。外插角度一般控制在10~15度。注浆压力控制在2MP左右。浆液扩散半径一般为0.5m。注浆速度控制在50-100L/MIN。每循环小导管的搭接长度控制在1m以内。

 

超前小导施工方法

 

(1)孔位布置

测量人员根据施工图纸在开挖面上准确划出本循环小导管的孔位。

(2)钻孔

采用风钻进行钻孔,钻头孔径较设计导管管径大20 mm以上。

(3)制作钢花管

小导管前端做成尖锥形,尾部焊接西8 mm钢筋加劲箍,管壁上每隔1020 cm梅花型钻眼,眼孔直径为68 mm,尾部长度不小于30 cm作为不钻孔的止浆段。

(4)小导管安装

用风钻将小导管顶入,钢管尾端外露足够长度,超前小导管外插角严格按照施工图要求施作,尾部与钢架焊接在一起。超前小导管与线路中线大致平行。孔位钻设偏差不得大于10 cm,眼深大于小导管长。

(5)注浆

采用KBY50/70注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先喷射混凝土510 cm厚封闭掌子面,形成止浆盘。

注浆前先冲洗管内沉积物,由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值,持续注浆10 min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。注完浆的钢管要立即堵塞孔口,防止浆液外流。

注浆施工中认真填写注浆记录,随时分析和改进作业,并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。

注浆参数可参照以下数据进行选择:

注浆压力:一般为0510 MPa

浆液初凝时间:12 min

水泥P·O325普通硅酸盐水泥;

砂:中细砂。

(6)注浆异常现象处理

1)串浆处理。在注浆过程中,经常发生浆液从其他孔中流出的现象,这种现象称为串浆。发生串浆时,在有多台注浆机的条件下,同时注浆,否则将串浆孔及时堵塞,轮到该管注浆时,再拔下堵塞物,用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗,然后再注浆。

2)机械故障。泵压突然升高时,可能发生堵管,应停机检查。

3)对漏浆及耗灰量过大的处理。若由于岩体破碎,浆液漏失严重,造成耗灰量过大。加浓水胶比,降低压力.把流量限制在10 L范围内,过一段时间在慢慢提升压力,直到达到设计标准。如上述方法达不到效果,使用在浆液中加入速凝剂,间歇灌浆、灌注砂浆、停灌待凝等方法处理。

 

施工要求

 

(1)超前小导管设置。

1)沿隧道拱部均匀布设,环向间距应符合设计要求,宜为3050 cm,外插角宜为10°15°

2)小导管应按设计长度施作,应大于2倍循环进尺,宜为3550 m,搭接长度不应小于10 m

3)应与钢构架成联合支护。

(2)小导管材质和直径应符合设计要求,宜采用参42 mm的无缝钢管,前端做成圆锥状,在后端焊接钢筋箍筋,管体布设梅花形溢浆孔。

(3)小导管的钻孔、安设

1)小导管的安设应采用引孔顶入法。

2)钻孔方向应顺直。

3)钻孔深度和直径应与导管匹配。

4)钻孔采用吹孔法清孔。

5)小导管口应按照孔口阀门,外露长度不宜小于30 cm

(4)小导管注浆。

1)注浆应采用注浆泵,为加速注浆,可安装分浆器同时多管注浆。

2)配制好的浆液应在规定时间内注完,随配随用。

3)注浆顺序为由下至上,注浆先稀后浓。

4)注浆压力应符合设计要求,使浆液充满钢管及其周围的空隙。

 

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