小导管跟进法

小导管跟进法（精选3篇）

小导管跟进法 篇1

一、工程简介

南干渠工程施工第二标段双线有2 824.08 m长, 中线导线的长度约有1 412.04 m。此标段的工程主要包括两座施工竖井、2×1 412.04 m的暗涵涵身、两座排气阀井。针对暗涵正线隧道, 我们可以选取钢筋混凝土复合式衬砌结构, 而初期支护可采取格栅钢架与网喷混凝土相结合的支护形式。

二、超前小导管注浆

纵观整个暗涵结构, 其地处灌渠下部, 工程区位于华北底层分区, 在场区范围内全部被第四系崭新的统冲洪积层覆盖, 永定河冲洪积物是其主要沉积物。放眼看其底层岩性, 不难发现, 其主要为厚层卵砾石、砂土, 往东依次是粘性土、砂土和粉土、卵砾石相互沉积层。而暗涵流经的地层主要是卵石, 一些低端还带粉细砂透镜体, 围岩结构很难变成洞型, 较为松散, 易受到施工的干扰。为此, 要强化附近土体的密实性, 确保开挖过程中土体的稳定性能, 降低土体的渗透系数, 对洞体收敛与暗涵的拱顶下沉进行有效的控制, 就要对地层进行加固处理。

1. 制作超前小导管

小导管选取外径达32 mm、壁3.5 mm厚、长约1.7 m长的无缝钢管, 导管的尾端要焊上铁箍, 头部则是250~300 mm的椎体。端头花管从头部50 cm下方钻孔顺着管壁每隔0.1 m交叉钻8 mm的小孔, 呈现出梅花型安设。

2. 超前小导管注浆试验

在进行超前小导管注浆试验之前, 要做好如下试验准备: (1) 按照各类注浆地层的土质状况开展相同条件的注浆试验, 以借此把注浆压力、凝结时间、注浆浆液配比、上升强度、注浆量等工艺参数确定下来, 进而择出最优参数; (2) 设备准备:砂浆表、内径为25 mm的注浆小导管、双液注浆泵、压力表; (3) 技术准备:将注浆试验专项方案编制好, 并确立好注浆参数与几类理论工艺参数; (4) 现场准备:在主洞与3#施工竖井同一地层实施注浆试验, 在3#竖井中部开挖面开展试验。

孔位与注浆方式的设置:采取1.7 m长、内径为25 mm无缝钢管制成的超前小导管注浆, 选用竖井中部开挖面注浆的手段, 垂直开挖面打入, 外露20 cm, 小导管头部是椎体, 低于头部50 cm应间隔10 cm交叉钻中8 mm的出浆孔。超前小导管注浆浆液属于改性水玻璃浆液, 因此在竖井开挖面应当排设间隔横向为1 m的三个注浆孔, 排好注浆管之后应当选取C25喷射混凝土封面, 以防在注浆时浆液由管口喷出来。

注浆设备:一般而言, 均选取国产SYB60/5型双液注浆泵, 采用成孔的方式打注浆孔。注浆施工的基本流程: (1) 导管的安置, 总共有三根内径达25 mm的导管, 为防止注浆时浆液由管口中喷出来, 应当封紧导管口; (2) 止浆墙的造设, 在竖井中部开挖面喷射C25混凝土以作为止浆墙封面, 喷混凝土有10 cm厚; (3) 注浆作业, 选择改性水玻璃浆液配置注浆, 按照试验注浆结果可看出, 单管注浆量最多有235升, 而超前小导管注浆扩散半径约有42 cm。

试验注浆结果研析: (1) 从试验结果当中不难发现, 当B液与A液混合之后, 由于均匀程度、搅拌速度等诸多因素的影响, 浆液的PH值会出现超过3.0的现象。为此, 在施工时要严格控制浆液搅拌的均匀性以促使超前注浆质量得以提升; (2) 当B液与A液配合比超过1:2.6, 混合液的PH值会不小于3, 此时溶液中絮状物会猛增, 并立马减少空气中的凝结时间, 发生闪凝的情况; (3) 从试验结果中可看出, 当改性水玻璃混合液PH值大于3的时候, 浆液处于稳定的状态, 然而在空气中的凝结时间将会比较长; (4) 当A、B液之间的配合比处于2.3:1~2.6:1的范围时, 混合液PH值处于3~3.5区间内时, 其在空气中凝结时间将会比较长, 可注性比较好, 具有很好的固结效果。

3. 超前小导管设计

暗涵正洞初支施工中浆液配合比参数的确立需严格依照注浆试验, 在整个施工过程中也可依照详细状况对注浆参数进行调整, 顺着暗涵正洞, 超前小导管可开挖出轮廓线拱部。在设置小导管的时候, 我们可选用直接顶人抑或是引孔的手段, 其流程为: (1) 以煤油钻抑或是风钻引孔, 抑或是选择风管把砂石吹出成孔, 孔径比小导管直接大10~20 mm, 并由小导管长度确立孔的深度值; (2) 将导管插进, 假设插进时难度较大, 那么可以以带顶进管套的风钻顶进; (3) 用掏钩掏出砂石抑或是以风管吹出管中砂石; (4) 将棉纱缠于小导管处, 使得钻孔和小导管固定紧密贴合, 并以棉纱临时堵塞孔口; (5) 当安置好小导管之后, 务必要喷射混凝土封闭附近一定区域的工作面, 依据详细的地质状况确定喷射厚度, 一般而言5 cm是最合适的, 从而有效避免注浆时出现工作面漏浆的现象。

4. 超前小导管注浆施工

超前注浆施工: (1) 在注浆之前, 务必要开展压稀浆或压水试验, 并对地层的吸浆状况与管路的密封性进行检验, 一般而言, 压水试验的压力要等同于设计压力, 时间不超过五分钟。 (2) 注浆流程:附近超前小导管从两侧往拱顶方向注第一序孔, 延迟到后面依照相同只需注第一二序孔。在注浆时要严格依照掌子面与不一样的地层含水实情调节胶凝时间, 从而避免浆液顺着地下水流失进而出现浆液浪费与固结成效不好的现象。单孔注浆工作完结之后应马上以棉纱封闭孔口, 并且用水对注浆管路和注浆泵进行清洗, 紧接着再移往下一孔实施注浆。 (3) 在注浆过程中, 要时常对流量变动与注浆压力进行观测, 一察觉到异常状况要马上进行处理。 (4) 在注浆时应当对关口状况与工作面状况时常进行观察, 一觉察到有串浆与漏浆情况应及时加以封堵。 (5) 在双液浆注浆时每间隔五分钟抑或是改变浆液配比的时候, 应当在孔口位置对浆液凝胶时间进行测量, 并且视具体状况加以调节。 (6) 注浆时应及时做好相关记录, 每间隔五分钟都要将注浆流量、压力以及胶凝时间以及注浆时的状况等信息具体地记录下来以当成注浆效果分析的基础。 (7) 采用隔孔注浆秩序实施注浆从而避免出现串浆现象。 (8) 注浆工作完结之后应当选取钻孔取芯法与分析法对注浆成效进行检查, 假使没有达到相关设计要求, 则务必要补孔注浆。

三、效果评价

超前加固好拱顶处小导管之后, 浆液将砂卵砾石地层内部的砂石很好地粘结在一块, 从而促使拱形受力圈产生, 增强了拱顶的总体强度。随机地钻取拱顶部位的芯可看出, 小导管的端头浆液下渗50 cm深, 可产生可负载外牙的公权的平均厚度达30 cm。此外, 小钢管有着很大的刚度, 能发挥出管棚的效用, 故在开挖时可在一定程度上约束拱顶上部围岩, 既不会发生大超挖现象, 也不会出现掉大块的情况。

参考文献

[1]宋希宁, 李文瑛, 闫艳军.浅埋暗挖施工技术的研究与应用[J].水利水电技术, 2010 (05) .

[2]靳忠才.引水隧洞的浅埋暗挖法施工[J].山西水利科技, 2009 (04) .

小导管跟进法 篇2

关键词：隧道进口,松散地质,小导管跟进法

1 工程概况

喀拉萨依隧道位于新疆北天山北麓中山区,海拔高程1 350 m～1 830 m,隧道最大埋深450 m。喀拉萨依隧道进口DK83+621～DK83+671位于碎石土中,地质非常松散,设计按Ⅴ级设防进行支护及衬砌,进口必须按地表加固。进口段原设计采用ϕ89管棚超前注单液浆加固地层,拱墙设ϕ42超前小导管预注单液浆加固地层。丹斯由于洞口段位于碎石土上,地质极为松散,20 m长的管棚采用一般管棚机根本无法成孔,必须采用跟管钻机施作,而调转设备花费的时间较长,且费用成本较高。根据洞口地表观察,洞顶埋深不大,一般在3 m～23 m,且属于松散体,有利于地表注浆加固地层,最后经过方案比选,采用地表注浆加固结合超前小导管预注单液浆加固地层代替大管棚超前注单液浆加固地层。

2 水文地质条件

喀拉萨依隧道地层为泥盆系砂岩夹砾岩及中石炭统砂岩夹砾岩,洞口附近斜坡地表分布有第四系全新统坡积碎石土、角砾土,厚5 m～30 m,沟谷中为第四系全新统洪积碎石土。处于北天山山前丘陵地带裂隙水区,地下水类型主要为第三系泥岩、砾岩裂隙水,风成黄土中的孔隙潜水及赋存于透水性差或透水不含水的冰水堆积物中的孔隙水,地下水水量贫乏,水质较差。本隧道的不良地质现象为岩堆,分布在隧道进出口端上方,岩体受风化、节理影响较破碎,经崩解堆积至线路DK85+607～DK85+740段形成岩堆,岩堆横向宽度约160 m,长约100 m,为碎石岩堆,厚度10 m～35 m,碎石成分为砂岩,粒径20 mm～60 mm的约占50%,60 mm～200 mm的约占30%,大于200 mm的约占15%,松散,大孔隙,人在其上不能站立,隧道出口位于其中,有一定影响。

3 地表处理

松散地质隧道施工防止隧道坍塌的关键三要素就是首先进行地层的加固处理。

隧道能否进洞的关键就是洞口边仰坡的处理。针对喀拉萨依隧道进口地形条件,我们采用了挖掘机按1∶1坡率刷坡,同时,坡面采用锚网喷混凝土,加固坡面采用ϕ42小导管注浆,间距1.5 m×1.5 m,长度3 m,梅花形布置;钢筋网采用Φ8钢筋,间距20 cm×20 cm;混凝土喷射厚度8 cm。这样处理有两个好处,一个是防止隧道施工过程中边坡坍塌,其另外就是在地表注浆加固过程中形成止浆面,防止浆液流失。

地表处理完后,需要对隧道顶部进行注浆加固处理,如图1所示,隧道洞顶地表8 m×30 m的范围内布置ϕ42注浆钢花管,间距1.0 m×1.0 m,梅花形布置,采用潜孔钻机垂直跟管钻入,长度为地表至隧道拱顶开挖线以上1 m,隧道两侧的钢花管延伸至边墙底部,并对注浆管进行单液注浆。注浆加固顺序为先两侧后中间,先深管后浅管,注浆终孔条件为注浆压力达到0.8 MPa～1.0 MPa。采用小导管注浆有效的控制住了浆液的流失比大管棚注浆少了112 m3,加固了隧道坑壁以外碎石土松散体,隧道开挖轮廓线外形成了浆液固结体护拱,从而有效的控制住松散体的坍塌。这种方法加固地表也有一个缺点,就是在开挖过程中,大管棚在拱部还可以起到挑台梁的作用,而地表注浆加固失去了此项作用,必须采用拱部双层超前小导管注单液浆以弥补地表注浆加固的不足。

4 超前小导管注单液注浆

为了克服地表注浆法失去的“挑台梁”的作用,拱部采用双层超前小导管注单液浆加固地层(如图2所示),外层小导管采用ϕ42钢花管,长度3 m,环向间距60 cm,外插角30°,搭接长度1 m,其主要用途是进一步补强隧道拱部开挖轮廓线以外1.5 m范围内松散体注浆固结质量;内层小导管采用ϕ42钢花管,长度6 m,环向间距60 cm,外插角5°～6°,搭接长度2 m,其主要用途是起挑抬作用并加强拱部松散体的固结。为了防止在小导管注浆时,因碎石土松散体孔隙率较大,所注浆液从掌子面或围岩的缝隙中流出,影响注浆效果,小导管施工完成后,不能立即对它进行注浆,而是用喷射混凝土对整个掌子面喷射10 cm的混凝土进行封闭,形成止浆面,待喷射混凝土达到一定强度后再进行注浆加固。

松散体围岩在施作导管时,因为松散体围岩非常松散,用钻杆引孔时极易卡钻,且塌孔现象极其严重,根本无法形成有效孔眼。为了解决这一问题采用跟管钻进办法直接将小导管打入到围岩中。跟管钻进辅助工具加工方法如图3所示:加工一根50 cm长的普通钻杆,并在钻杆中部焊接一个直径大于60 mm的锚具,锚具下端焊接一块10 cm×10 cm厚度大于10 mm的钢板。在施工中,首先将需要安装的小导管按设计要求加工好,并在每一根小导管的一端头焊接钢筋箍,将加工好的钻杆插入小导管带钢筋箍的一端,矩形钢板与小导管尾部相接,把辅助工具安装在风钻上,开动风钻通过震动强行将导管打入围岩中,实现跟管钻进功能。

5 结语

喀拉萨依隧道松散地质地段的成功施工,主要采用了地表注浆加固代替原设计超前大管棚预注浆加固,节约成本8.9%,提前工期9 d,并且在施工中解决了一些小的施工技术难题,为松散地质地段隧道施工积累了一定的施工经验。

1)洞口仰坡的处理非常重要,既可以防止隧道施工过程中边坡坍塌又可以防止浆液流失。2)地表小导管注浆加固技术对于松散地质条件进洞有着重要作用。3)采用喷射混凝土对整个掌子面进行封闭,形成止浆面,对提高小导管注浆的注浆效果、节约材料有重要意义。4)为避免预先施作锚杆对围岩扰动,应采用先喷后锚的施工工艺。5)采用了用小导管径向注浆取代中空锚杆径向注浆,可以有效的避免成孔难的问题,值得推广。

参考文献

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[4]王卫军,侯朝炯.软岩巷道支护参数优化与工程实践[J].岩石力学与工程学报,2000,19(5):647-650.

[5]谢文兵,陆士良,殷少举.软岩硐室围岩注浆加固作用与浆液扩散规律[J].中国矿业大学学报,1998,27(4):406-409.

[6]李树清,王卫军,潘长良,等.斜岭煤矿破碎软岩巷道注浆加固技术研究[J].煤炭科学技术,2005,33(2):13-15.

小导管跟进法 篇3

随着公路建设的发展, 公路交通网在西部交通中起着主导作用, 隧道呈现“数量多、长大隧道多、风险隧道多”的“三多”现象。其中软弱围岩隧道占有相当大的比例。如何提高软岩隧道施工水平, 预防大变形、塌方, 充分利用围岩的自稳能力, 确保施工安全是隧道施工关键技术。公路隧道软岩大变形段小导管后注浆法施工技术就是针对特殊的围岩构造、通过径向打设小导管分阶段注浆的方法, 控制隧道围岩沉降、收敛, 抑制炭质页岩隧道产生大变形, 处理变形侵限等方面效果显著。

1 工程地质描述

某隧道穿过浅埋偏压带和F2大断层带, 岩层破碎, 稳定性差。隧道进口围岩岩性主要以中风化及强风化炭质页岩为主, 夹少量炭质板岩。炭质页岩为含大量植物化石和碳化有机质的沉积岩, 黑色软风化, 节理发育, 矿物成分主要为粘土矿物, 湿度较高。

2 施工技术特点

2.1 初衬完成后让围岩先变形在隧道周边产生松动圈, 通过监控量测根据变形量分阶段注浆。

2.2 根据监控量测数据注浆主要分为全断面注浆和局部注浆, 达到进度成本可控。

2.3 小导管注浆施工方便成本低, 注浆效果要优于大管棚和锚杆。

杜绝了管棚注浆压力过小, 施工难度较大及自进式锚杆施工时的断杆、卡钻等现象。

3 施工工艺技术原理

3.1 炭质页岩矿物成分主要为粘土矿物, 在未发生变形前围岩密实度较好, 在此阶段进行注浆施工, 浆液无法很好地与围岩形成整体, 当围岩开挖后应力重分部形成的二次应力状态, 将超过洞壁周围的岩体屈服强度, 产生较大的塑性变形, 使隧道围岩周边产生一松动圈, 通过监控量测显示, 在此阶段进行注浆使洞壁围岩形成一定强度的加固带, 在注浆小导管作用下形成较大范围的“自成拱”。

3.2 采用小导管注浆, 易于操作施工, 减少了大型机械设备对围岩的扰动, 通过提前钻孔送管的方式, 减少了采用自进式锚杆钻进难度大, 卡钻、断杆现象。

3.3 分阶段全断面及局部注浆, 由于炭质页岩的膨胀性及徐变特性, 当进行一次注浆后围岩与小导管浆液形成加固圈, 围岩变形得到抑制, 变形量减少至最初变形的30%, 但随着时间的位移变形量有增大的趋势。

根据监控量测数据适时进行二阶段注浆施工, 在此阶段完成后围岩变形大幅减少, 围岩基本趋于稳定, 二衬施做完成后承受的应力较小, 二衬混凝土未出现裂缝。由于隧道围岩局部段落存在偏压, 变形量进洞两侧不均匀, 鉴于此种状况采用分阶段局部注浆加固的方法, 达到进度及成本双控。

4 确定注浆时间

4.1 初期支护完成后及时布置测点进行监控量测, 采用断面仪、全站仪、收敛仪相结合的方式进行, 及时进行数据分析处理, 通过监控量测数据可以看出, 松动圈快速扩张主要集中在初期, 大约2周时间, 在此时间段内, 地下水对围岩峰后扩容的影响较为剧烈。

因此, 在隧道开挖初期, 围岩破坏强烈, 松动圈扩展速度快。随着时间的推移, 围岩松动圈向内迁移, 围岩破坏减弱, 松动圈扩展速度迅速降低。

由监控量测数据及理论计算相结合得出:围岩变形达到10cm~11cm时围岩松动范围在3m左右, 通过应力重分部后围岩裂隙增加、空隙率增大, 在此阶段进行注浆, 围岩、浆液、小导管固结形成整体, 监控量测数据显示最初变形量每天4cm~5cm, 一阶段注浆时与掌子面距离6~8m, 注浆与掌子面施工平行作业。当一阶段注浆完成变形后围岩变形速率降低, 采用位移计监测围岩松动圈在4m左右, 监控量测显示该阶段变形量达18cm~20cm, 在此阶段注浆完成后围岩变形基本趋于稳定, 当一阶段注浆完成后变形趋于稳定将不再进行二次注浆施工工作。

4.2 小导管加工

采用Ф42×4mm无缝钢管, 加工端头呈锥形, 长度为4m和5m的半成品, 端部1m以下梅花形打孔, 孔间距15cm。端部焊接对丝, 长度以安装止浆阀为宜。

4.3 打孔送管

4.3.1 一阶段打孔送管

通过监控量测数据分析, 进行小导管打孔施工, 一阶段纵向间距为0.5m环向间距1.0m, 打孔前由现场技术人员进行布点, 严格控制孔深及角度, 钻孔深度大于导管深度10cm~15cm, 清孔完成后及时送管, 防止出现塌孔缩孔等。

4.3.2 二阶段打孔送管

当一阶段注浆完成后监控量测显示, 变形量急剧减少变形量减少为最初变形量的30%, 当变形趋于稳定后不再进行二次注浆, 但当变形量持续数天后变形量增大, 通过地质雷达及多点位移计监测, 围岩松动圈有扩大趋势, 围岩变形量达到18cm~20cm, 在此时进行二阶段打孔, 孔间距纵向0.5m, 环向0.5m。小导管长度5m, 孔深大于导管深度10cm~15cm。

4.4 封口安装止浆阀

送管完成后进行封口作业, 封口时采用锚固剂填塞捣鼓密实, 确保注浆时由于浆液压力过大, 浆液从封口处喷出, 影响注浆质量, 封口完成后导管尾部焊对丝连接接止浆阀, 止浆阀注浆前应关闭, 防止浆液串流从管口流出, 注浆完成后止浆阀取下进行残留浆液清理, 以备二次使用减少浪费。

4.5 分阶段隔跳法注浆

一阶段打孔送管完成后进行注浆作业, 注浆前检查注浆机工作情况、注浆管路连接情况。注浆采用水泥浆液, 水灰比1:1, 注浆压力:0.5Mpa~2.0MPa, 可注性差时取大值。注浆时采用隔跳注浆, 环向先进行单号孔注浆, 再进行双号注浆, 纵向孔位跳跃式注浆。同时为确保注浆质量每孔进行多次注浆, 每孔反复注浆次数不小4~5次, 每间隔3min~4min进行一次注浆。当一阶段注浆施工完成后, 通过监控量测数据适时进行二阶段注浆施工。

4.6 注浆注意事项

4.6.1 制备水泥浆时严禁水泥块进入浆液, 放浆进入储浆桶时要用滤网过滤, 以防止堵塞注浆泵。

配置好的浆液放置在低速搅拌桶内, 防止浆液由于存放时间较长产生沉淀、离析现象。

4.6.2 注浆过程中随时检查孔口、邻孔部位有无串浆现象, 如发生串浆应立即停止注浆, 并采取措施 (如快硬性水泥或锚固剂封堵) 或采用间歇式注浆封堵串孔, 直至不再串浆再继续注浆。

4.6.3 注浆过程应派专人负责填写《注浆记录表》, 记录注浆时间、浆液量、注浆压力等数据, 观察压力表值。

注浆结束标准:采用终压及注浆量双控的方式。

5 注浆前后对比

断面注浆后对拱顶下沉和周边收敛监控量测变形曲线图分析可得, 掌子面开挖后围岩变形急剧, 短时间内拱顶下沉达到10cm。针对此现象进行了第Ⅰ阶段注浆, 注浆完成后, 围岩变形曲线斜率变平缓, 说明围岩变形已得到有效的控制。在不间断监控量测的基础上进行掌子面掘进, 当观测累计变形量达到预留变形量的70%时, 变形曲线斜率又一次变大, 说明第Ⅰ阶段注浆后形成的“自承拱”在围岩进一步应力能释放的情况下发生变形, 这时进行第Ⅱ阶段注浆, 注浆后变形曲线斜率基本接近于零, 这说明围岩变形已完全得到控制。

6 结论

公路隧道软岩大变形段小导管后注浆施工技术, 在不影响掌子面正常掘进的情况下开辟了新的工作面, 避免了因预注浆施工影响隧道的正常掘进而产生的大量窝工情况, 施工产生的振动、噪音、粉尘等公害也得到了最大限度的降低。有效地降低了施工中的安全风险, 工程建设采用技术后, 喷射混凝土表面裂纹明显减少, 隧道初期支护再未出现屈服破坏现象, 收敛变形趋于稳定后施做的二次衬砌也未出现裂缝。加快施工进度的同时, 减小由于二衬净空侵限, 造成初期支护换拱, 减少了掌子面施工与后续仰拱二衬施工的相互制约现象。同时采用小导管注浆法施工后未再出现初期支护换拱现象, 经济效益显著。

参考文献

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[3]崔玖江, 崔晓青.隧道与地下工程注浆技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

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