隧道支护施工作业指导书Word格式.docx
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模数m为2.4~3.4,浓度35°
Be′(配置后)
水灰比:
浓浆:
0.8:
1;
稀浆:
1.25:
1~1.5:
1
水泥浆与水玻璃浆体积比:
1:
0.8
缓凝剂:
磷酸氢二钠;
加入量为水玻璃重量的3%
(3)施工方法
第一步:
通过TSP203超前地质预报、地质雷达和超前钻探,探测岩石的完整程度、涌水压力和涌水量。
第二步:
为防止未注浆段地下水涌向作业面及注浆时跑浆,注浆起始处掌子面设置平底型C20混凝土止浆墙,厚度为1.0m,孔口钢管应埋入止浆墙中。
第三步:
注浆孔采用管棚钻机钻孔,注浆管采用孔口管,每一循环注浆长度为27m,开挖24m,保留3m止浆岩盘;
注浆孔按孔底间距3m布置,每一循环共设5环79个注浆孔;
注浆孔开孔直径不小于110mm,终孔直径不小于91mm,孔口钢管采用Ф108mm、壁厚5mm的热轧无缝钢,管长3m。
第四步:
注浆采用灰浆机拌制浆液,压浆机进行注浆,注浆管上安装压力表,以此量测地下水压力值,以便确定各种注浆参数。
钻孔和注浆顺序应由外向内,同一圈孔间隔施工。
钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时,应停止钻进,进行注浆扫孔后再进行钻进。
岩层破碎容易造成坍孔时,采用前进式注浆,否则采用后退式注浆。
每个环节注完后,钻3~5个检查孔检查注浆效果,按单孔涌水量小于0.2L/min.m和隧道开挖后容许渗水量小于2.5L/min.m进行检查,未达到要求的,重新钻孔补注浆或以小导管压浆补强。
注浆孔布置见下图。
加固圈3m超前预注浆纵断面、平面和横断面图
(4)预注浆基本参数
注浆压力:
注浆压力与围岩的裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料及胶凝时间有关,一般按公式P=(1~2)MPa+Po计算,注浆终压一般为测试水压的2~3倍。
式中:
P:
注浆终压(MPa);
Po:
涌水压力(MPa)。
设计预计注浆初压力0.5~1MPa,终压力为5MPa
注浆量按公式计算。
Q:
注浆量;
D:
注浆范围;
L:
注浆长度;
n:
岩层裂隙率;
α:
浆液在岩石中的填充系数,根据情况取α=0.3~0.9;
η:
浆液消耗量。
钻孔注浆方式:
采用前进式注浆方案,钻孔与注浆采取5m分段,钻孔5m长即注浆,注浆结束后又钻孔,这样交替循环进行,直至完成全长27m注浆。
止浆岩盘:
每施工循环留下3m注浆段,作业面喷20cm厚混凝土作为下循环止浆岩盘。
注浆孔按设计要求沿隧道周边轴及中部向辐射状布孔,钻孔孔位最大允许偏差50mm,钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%;
为检查注浆效果,根据现场情况设置2~3个检查孔。
注浆参数根据现场实验确定,初步注浆参考值见下表。
预注浆参数表
项目
注浆终压
(MPa)
时间
(min)
单孔注浆
扩散半径(m)
注浆扩散范围(m)
注浆速度
(m/min)
要求
5
2
开挖线外3m
60~80
孔底间距
(m)
钢管长度(m)
单孔最大注浆量(m3)
钢管外插角
(边墙)
钢管搭接长
3
8~15
0~21
(5)施工工艺流程
加固圈3m超前预注浆施工工艺流程下图。
(6)施工注意事项
注浆施工作业采用专用注浆泵。
孔口管焊接带丝口的接头,以便安装混合器,混合器和注浆管连接。
注浆前必须清孔干净,保证注浆畅通。
注水2~3min,使围岩孔隙畅通。
对于软弱、富水断层带,先注纯水泥浆,注入一定量或达到一定压力后,再注入特种浆液。
达到设计压力后,持续5min后结束注浆。
拆除注浆设备,清洗保养。
在注浆过程中对注浆时间、注浆量、压力变化以及围岩、止浆岩盘的变化进行详细的记录。
钻孔过程中涌水量很小的部位,一次钻到设计深度,然后进行全孔一次注浆;
如在钻孔过程中发生大量涌水,停止钻孔,进行注浆,注完浆后,在向里钻孔再注浆,最后达到设计深度。
注浆效果检查主要采用以下两种检查方法:
钻孔检查:
通过钻孔时的钻进效率、孔内出水量判定固结和止水情况,有无空白区。
开挖观测:
通过开挖检查浆液渗透固结,可取样测定固结体的单轴抗压强度。
根据注浆压力和注浆量的变化记录、检查孔检查记录判定注浆效果。
2、洞口超前长管棚
隧道洞口浅埋段拱部采用φ108×
6mm热轧无缝钢管超前长管棚注浆预支护,长管棚长度根据不同隧道围岩情况一般采用10~40m,按一环布置,导向墙采用C20混凝土,截面尺寸1m×
1m。
为保证长管棚施工精度,导向墙内设2榀I18工字钢架,钢架外缘设φ140×
5mm导向钢管。
洞口长管棚布置示意见下图。
图中奇数为注浆孔,偶数为检查孔。
洞口长管棚超前支护示意图
(1)管棚设计参数
导向墙:
采用C20混凝土,截面尺寸为1m*1m,导向墙内设2榀I18工字钢架,钢架外缘设外径140mm、壁厚5mm导向钢管,长度不小于1m,钢管与钢架焊接。
钢管规格:
管棚长度一般为10~40m,采用4~6m长外径108mm、壁厚6mm热轧无缝钢管丝扣连接,每节钢管两连端车外丝扣;
接钢管采用30cm长外径114mm、壁厚6mm热轧无缝钢管车内丝扣,同一断面内接头数量不超过总钢管数的50%;
注浆孔采用钢花管,钢花管上钻注浆孔,孔径10~16mm,孔间距15cm,呈梅花形布置,尾部留不钻孔的止浆段110cm;
检查孔采用无缝钢管。
管距:
环向间距40cm。
倾角:
钢管轴线与衬砌外缘线夹角为1~3°
左右,具体可根据实际情况作调整。
钢管施工误差:
径向不大于20cm,相邻钢管之间环向不大于10cm。
水泥浆液水灰比为1:
1(重量比),注浆压力:
0.5~2.0MPa。
注浆前进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得管棚注浆施工经验。
根据需要可在钢管内设置钢筋笼,采用φ42钢管为固定环,4根φ22钢筋为主筋;
注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管,以增强管棚强度。
单根钢花管的注浆量按Q=πR2Lη估算,式中R为浆液扩散半径,取R=0.6L0;
L0为注浆钢花管的间距;
L为钢花管长;
η为围岩孔隙率,砂土40%、粘土20%、断层破碎带5%。
(2)施工方法
第一步,根据施工设备和围岩条件确定是否需要设止浆墙,一般开挖掌子面采用10~20cm厚喷混凝土封闭。
第二步,施工导向墙。
准确定位导向钢管,施工工字钢架并控制导向钢管的倾斜度,完成混凝土导向墙浇筑。
第三步,钻孔、注浆。
先钻奇数孔打设钢花管,并安放钢筋笼;
注浆按编号顺序从两侧向拱顶、从下而上叠加进行,压力逐渐由小加大;
注浆完成后采用M7.5水泥砂浆封孔。
第四步,检查注浆质量。
按注浆孔施工方法钻偶数孔打设钢管,同时检查注浆质量,不合格补注浆,完成后采用M7.5水泥砂浆充填钢管。
(3)施工工艺流程
洞口长管棚施工工艺流程见下图。
洞口长管棚施工工艺流程图
(4)施工注意事项
管棚为超前支护,应在隧道暗洞开挖之前完成;
先施做注浆孔,后施做检查孔。
注浆孔注浆完成后,再与注浆孔同法打设检查孔钢管,以检查注浆孔的注浆质量,最后将检查孔钢管内注入水泥砂浆封堵密实。
洞口长管棚施工前,严格按设计要求施工长管棚导向墙,测量定位准确预埋套管,并用测斜仪控制钢套管的倾斜度,利用导向墙控制长管棚倾斜度。
钻机选择应适合钻孔深度和孔径要求,钻机要求平稳灵活,能在水平方向360°
范围内钻孔,施钻时应有导向架。
钻进过程中利用测斜仪检查长管棚钢管的倾斜度,并做好每个钻孔地质及钻进长度记录。
洞身长管棚按设计位置施工,运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量,严格控制管棚打设方向,并作好每个钻孔地质记录。
为保证长管棚支护效果,严格按设计外插角控制管棚的外插角,尽量减小外插角,同时防止长管棚侵入开挖净空,降低管棚超前支护的效率,并给开挖带来困难。
洞内管棚尾段与钢架焊接,形成共同支护体系,提高支护效率。
管棚施工时,对钢管主要材料进行材质检验,遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。
3、地表注浆
葛岙隧道进口段浅埋,围岩压力大,自稳性差,采用地表深孔注浆加固地层,加固宽度为隧道中线两侧约12m,注浆范围为拱顶以上
5m或至地面,仰拱以下3m或至基岩。
(1)注浆材料:
按水泥单液注浆考虑,水灰比0.6∶1~1∶1;
注浆时设置孔口管,孔口管采用φ89钢花管,壁厚4.5mm,长度19~25m,横向间距3m,纵向间距2m,梅花型布置。
(2)注浆参数:
注浆孔横向间距3m,纵向间距2m,梅花型布置;
浆液扩散半径1.8m;
注浆压力:
初压0.2~0.5Mpa,终压2Mpa。
施工时进行现场注浆试验,根据实际情况确定注浆参数,指导现场施工。
(3)注浆方式:
采用分段后退式注浆,或全孔一次压入式及根据现场情况采取分段前进式。
注浆施工时,先灌注周边孔,当灌注量与设计数量大致相等,并达到设计终压后稳定10min则停止灌注。
(4)注浆顺序:
注浆时,先灌注最外两排孔,然后依次向内推进。
每排注浆孔中,先灌注两端的孔,然后间隔交错灌注。
(5)注浆结束标准:
预注浆各段进浆量小于20~30L/min,或先灌注量与设计数量大致相等及检查孔吸水量小于1L/min。
注浆后固积体抗压强度≥0.2Mpa。
(6)施工注意事项:
注浆钻孔严格按照孔位开孔,钻机立轴方向必须准确控制,以保证孔口管的孔向准确,钻孔偏斜率应控制在(0.5~1)%。
为达到注浆的目的,对注浆参数应通过试验或实践来完善、调整,应选点作压水试验,测定岩层单位吸水量、围岩孔隙率、渗透系数、涌水量等值,为确定浆液配合比、扩散半径等值提供依据。
施工过程中根据相关规定设注浆检查孔,以便检查注浆效果,当未达到效果时应进行补注浆。
注浆有专人填定“注浆压水记录表”,记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据。
施工过程中加强洞口崩积体的监测,以确保施工安全。
4、超前小导管预注浆
超前小导管预注浆适用于风化很严重、节理很发育和碎石土、砾石土、砂、泥等各种软弱围岩条件。
(1)设计参数:
小导管施工采用Ф42钢管,顶部20cm做成尖锥状,在前部管壁按梅花形布置溢浆孔,孔径为6-8mm,间距15cm,尾部0.5m不钻孔。
钢管沿隧道开挖轮廓线布置向外倾斜,倾角α一般为5~10°
,由风枪打入,小导管间距0.4m,管长根据围岩确定,施工时钢管尾部直接焊接在钢架上。
小导管注浆见下图。
小导管注浆施工示意图
浆液采用单液水泥浆,水灰比由1.5:
1、1:
1、0.8:
1三个等级逐级变换,施工时先注稀浆逐渐变浓,使用不低于32.5强度的水泥。
单孔注浆量:
单孔注浆量和围岩的孔隙率有关,可用下式估算,通过试验确定。
Q=π·
R2·
L·
n·
β,式中:
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