超前小导管施工

超前小导管注浆单位主题主讲人*****超前小导管**时间：2014.8辅助施工→超前小导管注浆•1，辅助施工措施：对地层进行预支护和预加固。预支护｛预留核心土，超前锚杆，管棚｝等预加固｛地层注浆，地表锚喷加固｝预加固兼预支护→超前小导管注浆•主要思路•1、工艺原理及特点•2、设计参数•3、施工工艺及操作要求•4、劳力组织及生产要素配置•5、质量要求•超前小导管图例•小导管施工需和钢拱架配合使用。超前小导管1.1工艺原理•小导管超前注浆的基本原理是：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，使浆液通过小导管渗透，扩散到地层孔隙或裂隙中，以改善土体物理力学性能，这样既可止水又可在工作面周围成一个承载壳——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。•设置示意图1.1工艺原理•小导管超前注浆固结原理可归纳为以下两种：•①渗入性注浆，对于具有一定孔隙或裂隙受扰动或破坏的围岩，在注浆压力作用下，浆液克服流动的各种阻力，渗入围岩的孔隙或裂隙中，达到地层加固的目的。•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，形成脉状水泥浆脉，浆液在围岩分布形成以钢管为主干的树枝，凝固后的浆液挟持、网罩被压密的土体，起到固结作用1.2工艺特点•工艺特点•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，通过调整凝固时间，可大大缩短暗挖工序时间。•④采用常用小型机械施作，无需配备专用设备，工艺操作简便，一般工地都可掌握。2.设计参数•小导管注浆支护的一般参数如下：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5°一15°，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.注浆材料：一般采用水泥砂浆（水灰比0.5～1）；当围岩破碎，岩体止浆效果不好时，可采用水泥-水玻璃双液浆。3.施工工艺及操作要求•施工流程3.施工工艺及操作要求•3.1准备工作①熟悉设计图纸，由测量队准确地进行开挖轮廓放线。②制作小导管（以一振区间为例）小导管采用外径φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管前端作成尖锥状，尾部焊接φ6加劲箍，以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接,尾部长度100cm，作为不钻孔的止浆段。管壁四周钻四排φ10mm孔，孔间距15㎝，呈梅花型布置，小导管大样如下图：1003.施工工艺及操作要求•3.2喷砼封闭开挖面•为了防止小导管注浆时浆液沿隧道掌子面渗漏，需做止浆墙封闭开挖面，止浆墙采用喷射砼方法制作，喷砼范围为开挖面和5m范围内的坑道，厚度为5～10cm，喷射砼施工按喷射砼作业指导书有关规定操作。3.施工工艺及操作要求•3.3钻孔、安装小导管•①测量放样，在设计孔位标标记。•②钻孔需沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10°外插角钻孔，钻孔深度为3.5m，钻孔完毕将小导管沿孔打入。如遇地层松软，也可用游锤或手持风钻直接打入。•③与支撑结构的连接一般有三种方法：一是对于格栅钢架将末端置于钢架腹部并焊固在格栅钢架上，对于型钢钢架，首先在拱架腹板中央开孔，钻孔和安装均通过该孔，安装后末端同钢架焊固；二是在钢架（型钢或格栅）顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上；三是将末端用短筋环向焊固相连，以增强共同支护作用。3.施工工艺及操作要求•将末端置于钢架腹部并焊固在格栅钢架上3.施工工艺及操作要求•首先在拱架腹板中央开孔，钻孔和安装均通过该孔，安装后末端同钢架焊固3.施工工艺及操作要求•顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上3.施工工艺及操作要求测量放线预埋格栅外环主筋，紧靠主筋钻孔。3.施工工艺及操作要求•将末端用短筋环向焊固相连，以增强共同支护作用3.施工工艺及操作要求•3.4密封•小导管打入后，将注浆泵的高压胶管与管口联通，并且用棉纱等将管口处的缝隙塞紧，以保证注浆时不至于渗漏浆液。管路接通后先要压水检查密封性，达到要求后方可注浆。3.施工工艺及操作要求•3.5注浆注浆顺序由下向上进行，浆液可用拌合机拌制，水泥浆水灰比为1.5：1，1：1.0，0.8：1三个等级，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，考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可按试验室要求适量掺加减水剂，注浆压力控制在0.5～1Mpa之间。注浆过程中出现以下异常现象的处理方法：①串浆，即浆液从其它孔流出的现象。发生串浆时，应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或钢筋将管内杂物清除，并用高压风或水冲洗（拔塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。②注浆时压力突然升高，则可能发生堵管，应停机检查。当堵管时，要敲打或滚动以疏通注浆管，无法疏通时要补管。③注浆过程中出现进浆量很大，压力长时间不升高的现象，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶。注浆量•3.5.1注浆量计算•例：超前小导管注浆浆液扩散半径暂按0.18m计，空隙率暂按2.5%，浆液填充系数暂按0.9，注浆材料耗损系数按1.1计。•V=πr2Lαβηr•-r扩散半径•-L注浆加固长度•-α围岩空隙率•-β渗透系数•-η损耗系数V=3.14*(0.18)^2*3.5*0.025*0.9*1.1=0.01m³1、按下图所示以**区间为例,每打设一排3.5m超前小导管可开挖支护2m隧道。超前小导管钢管量计算（按m记）4.劳动力组织•4.1施工设备•施工设备5.质量要求•5.1主控项目•1超前小导管所用的钢管原材料进场检验应符合现行国家标准的要求•2超前小导管所用钢管的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求•3超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求•4超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求•5.2一般项目•1超前小导管施工允许误差外插角2º孔距(mm)±50孔深(mm)+50，02注浆浆液强度和配合比应符合设计要求，且浆液应充满钢管及周围的缝隙3导管采用钻孔施工时，其孔眼深度应大于导管长度；采用捶击或钻机顶入时，其顶入长度不应小于管长的90%4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