新版小导管超前注浆施工工法模板

小导管超前注浆施工工法

(TLEJGF-92-26)

铁道部第十六工程局

前言

隧道与地下工程小导管超前注浆, 是在地基处理灌浆法基础上发展起来的一项围岩加固止水新技术, 它同时具有超前支护作用, 是不良地质隧道与地下工程施工常见的一种开挖辅助措施。我局开发应用这项技术, 多次经过隧道大塌方及软弱围岩地段。在西单地铁车站施工中, 不但采用小导管注浆超前支护技术开挖”眼镜”, 而且还配合大管棚加固土体, 成功地完成大跨度洞室的开挖, 并在控制地表下沉中发挥了重要作用。经过多年的实践、总结, 这项技术日臻完善, 形成了本工法。

此项成果于1988年获中国铁道建筑总公司科技成果二等奖。

一、基本原理

本工法的基本原理是在工作面周边按一定角度将小导管打(钻、压)入地层中, 借助注浆泵的压力, 使浆液经过小导管渗透、扩散到地层孔隙或裂隙中, 以改进土体物理力学性能, 这样既可止水又可在工作面周围形成一个承载壳——地层自承拱, 同时管体又可起到超前锚杆的作用, 从而达到增加土体的自稳时间, 提高开挖面地层自稳能力, 限制地层松弛变形的目的。

小导管超前注浆固结机理主要可归纳为以下两方面:

1.渗入性注浆。对于具有一定孔隙或裂隙受扰动和破坏的围岩, 在注浆压力作用下, 浆液克服各种阻力, 渗入围岩的孔隙或裂隙中, 达到固结地层的目的。

2.劈裂、压密注浆。对于致密的土质地层, 在较高的浆液压力作用下, 裂隙被挤开, 使浆液得以渗入, 达到压密岩体的目的。

二、工法特点

1.形成了管棚与固结联合的超前支护体系, 提高岩体自身的稳定性, 抑制围岩松弛变形, 增强了施工的安全性。

2.加固效果好, 注浆质量易于控制。

3.采用超前支护手段, 经过调整浆液凝固时间, 可大大缩短暗挖工序时间。

4.采用常见小型机械施作, 无需配备专用设备, 工艺操作简便, 一般工人都可掌握。

三、适用范围

本工法适用于风化很严重, 节理很发育和碎石土、砾石土、砂、泥等各种软弱围岩条件下的隧道及地下工程地层加固, 也可用于处理坍方体。

四、施工设计程序与参数

(一)设计程序(按图1实施)

(二)设计参数

1.小导管管径可选用Ф25~32有缝钢管, 钢管长度采用3.5~6.0m。

2.钢管应沿隧道开挖轮廓线布置向外倾斜, 外插角α一般为5°~10°, 处理坍体时可适当加大。

3.注浆压力应根据地层致密程度决定, 一般为0.5~1.0MPa, 劈裂注浆可适当加大, 应小于等于覆盖压力, 即P＜rh, 对于松散体和坍方段一般P＜1MPa。

式中r——土体容重引起的压力;

h——覆盖层厚度。

4.纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度b一般不宜小于1.0m(见图2)。

5.横向小导管沿开挖轮廓布置如图3。Ⅱ类围岩劈裂、压密注浆时采用单排管; Ⅰ类围岩或处理坍方时可采用双排管; 泥石流或其它地下水丰富的松软层可采用双排以上的多排管; 渗入性注浆宜采用单排管; 大断面或注浆效果差时可采用双排管。

渗入性注浆导管环向间距a应经过试验确定, 但不得超过0.4m, 无试验条件时, 视地质条件按0.2~0.4m选用。注浆试验主要目的是选定注浆压力P、注浆半径r及注浆量。在选定注浆半径r后, 可按两圆相交形成厚度(见图4)等于30cm确定孔距a。

一般要求a＜40cm,故按图4可求得r＜25cm。试验时注浆压力应在允许范围内, 按注浆半径r≤25cm选用较为经济合理。

确定注浆半径r后, 按上公式计算孔距。渗入性注浆选用双排管时, 排距e=(r+b/2)时, 两排孔正好紧密搭接, 是一种最优的设计。

劈裂、压密注浆孔距a及排距e视地质条件选用, 一般a=0.3~0.5m,e=0.2~0.3m。

6.注浆浆液应优先选用水泥浆液, 当地下水丰富或有淤泥流砂时, 可采用水泥—水玻璃双液浆。化学浆液成本高, 有的有一定毒性, 对环保不利, 使用时要慎重。

五、施工工艺

(一)工艺程序

工艺程序如图5所示。

双排管或双排以上多排管布置时, 为避免串浆, 可分层施工, 即先打一排管, 注完浆后再打下一排管。

(二)施工准备

1.熟悉设计图纸。

2.调查分析土质情况, 按可灌比或渗透系数确定注浆类型。

3.渗入性注浆要经过试验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量, 选取导管间距。

4.加工导管(如图6), 准备施工器材。

5.准备施工队伍, 培训施工人员。

(三)钻孔、打小导管

1.测量放样, 在设计孔位上作标记。

2.用钻孔台车或手持风钻钻孔后, 将小导管沿孔打入; 如地层松软也可用游锤或钻孔台车或手持风钻直接将小导管打入。

3.对砂土类, 可用Ф20钢管制作吹风管, 将吹风管缓缓插入土中用高压风射孔, 成孔后将小导管插入。

(四)注浆

1.单液注浆

注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏浆, 对于强行打入的钢管应先冲清管内积物, 然后再注浆。注浆顺序由下向上, 浆液可用拌合机搅拌, 亦可用人工搅拌。图7为小导管单液注浆示意图。

水泥浆水灰比为1.5∶1、1∶1、0.8∶1三个等级, 浆液由稀到浓逐级变换, 即先注稀浆, 然后逐步变浓直到0.8∶1为止。考虑到