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超前小導管

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超前小導管是隧道工程掘進施工過程中的一種工藝方法,主要用于自穩時間短的軟弱破碎帶、淺埋段、洞口偏壓段、砂層段、砂卵石段、斷層破碎帶等地段的預支護。
中文名  超前小導管       外文名Advance ductule
屬    性 一種工藝方法      用    途:隧道工程掘進施工   直    徑40~50mm
材    料:焊接鋼管或無縫鋼管   圓錐長:  10cm
溢漿孔 :孔徑6~8mm,孔距15mm,梅花狀
 
支護原理
1超前小導管是穩定開挖工作面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中,超前小導管對松散巖層起到加固作用,注漿后增強了松散、軟弱圍巖的穩定性,有利于完成開挖后與完成初期支護時間內圍巖的穩定,不至于圍巖失穩破壞直至坍塌。
2超前小導管注漿適用于隧道拱部軟弱圍巖,松散、無粘結土層、自穩能力差的砂層及砂礫(卵)石層級破碎巖層。
3通過超前小導管注漿能改變圍巖狀況及穩定性,漿液注入軟弱、松散地層或含水破碎圍巖裂隙后,能與之緊密接觸并凝固。漿液以充填,劈裂等方式,置換土顆粒間和巖石裂隙中的水分及空氣后占據其位置,經過一定時間凝結,將原有的松散土顆;蛄严赌z結成一個整體,形成一個新結構,強度大,防水性能良好的固結體,使得圍巖松散破碎狀況得到大幅度改善。
參數
超前小導管施工的各項參數確定應根據圍巖邊界地質條件、圍巖狀況、支護結構形式及隧道斷面尺寸而定。一般超前小導管施工沿著開挖輪廓線120度范圍設置。一般情況下:小導管長度L=上臺階高度+2m。小導管直徑:38-50mm。小導管前段做成約10cm長的圓錐狀,在尾端焊接直徑6~8mm的鋼筋箍。外插角度一般控制在10度~15度。注漿壓力控制在2MP左右。漿液擴散半徑一般為0.5m。注漿速度控制在50-100L/MIN。每循環小導管的搭接長度控制在1m以內。
制作
1 一般采用直徑38~50mm的無縫鋼管制作。
2 在小導管的前端做成約10cm長的圓錐狀,在尾端焊接直徑6~8mm鋼筋箍。距后端100cm內不開孔,剩余部分按20~30cm梅花形布設直徑6mm的溢漿孔。
安裝
可采用引孔或直接頂入方式。
1用電鉆鉆孔,孔直徑大于小導管直徑的10-20mm,孔深視導管長度而定。
2插入導管如插入有困難,可用帶有頂進功能的風鉆將套管頂入。
3用吹風管吹出孔內的雜物。
4小導管尾纏棉紗,使得小導管與鉆孔密貼,并用棉紗將空口堵緊。
5小導管安裝后必須使得其周圍一定范圍內用噴射砼封閉。噴射厚度控制在5-8cm。
 
 
土體技術
1 小導管注漿是淺埋暗挖隧道支護的一種措施。在軟弱、破碎地層中鑿空后極易塌孔,且施作超前錨桿比較困難或者結構斷面較大時,應采取超前小導管支護。超前小導管支護必須配合鋼拱架使用。在條件允許時,也可在地面進行超前注漿加固;在有導洞時,也可在導洞內對隧道周邊進行徑向注漿加固。
2 小導管注漿支護的一般測如下:鋼管直徑40 - 50mm 鋼管長 3 - 5m ,鋼管鉆設注漿孔間距為 100 - 150 mm ,鋼管沿拱的環向布置間距為 300 - 500 mm .鋼管沿拱的環向外插角為 5°一 15° ,小導管是受力桿件,因此兩排小導管在縱向應有一定搭接長度,鋼管沿隧道縱向的搭接長度一般不小于1m .
導管安裝前應將工作面封閉嚴密、牢固,清理干凈,并測放出鉆設位置后方可施工.
3 采用小導管加固時,為保證工作面穩定和掘進安全,應確保小導管安裝位置正確和足夠的有效長度,嚴格控制好小導管的鉆設角度。用作小導管的鋼管鉆有注漿孔,以便向土體進行注漿加固,也有利于提高小導管自身剛度和強度。
4 小導管注漿宜采用水泥漿或水泥砂漿。漿液必須充滿例借及周圍空隙,注漿量和注漿壓力應由試驗確定。
小導管在隧道開挖時承受地層的壓力,為保證灌漿質量防止漏漿,小導管的尾部需設置封堵孔。
注漿施工應根據土質條件選擇注漿法:在砂卵石地層中宜采用滲入注漿法;在砂層中宜采用擠壓、滲透注漿法;在粘土層中宜采用劈裂或電動硅化注漿法;在淤泥質軟土層中宜采用高壓噴射注漿法。
注漿材料應具備良好的可注性,固結后應有一定強度、抗滲、穩定、耐久和收縮小,漿液須無毒,注漿工藝應簡單、方便、安全注漿材料的選用和配比的確定,應根據工程條件,經試驗確定。
注漿施工期應監測地下水是否受污染,應該防止注漿漿液溢出地面或超出注漿范圍。
施工方法及要求
施工方法
(1)孔位布置
測量人員根據施工圖紙在開挖面上準確劃出本循環小導管的孔位。
(2)鉆孔
采用風鉆進行鉆孔,鉆頭孔徑較設計導管管徑大20 mm以上。
(3)制作鋼花管
小導管前端做成尖錐形,尾部焊接西8 mm鋼筋加勁箍,管壁上每隔10~20 cm梅花型鉆眼,眼孑L直徑為6~8 mm,尾部長度不小于30 cm作為不鉆孔的止漿段。
(4)小導管安裝
用風鉆將小導管頂入,鋼管尾端外露足夠長度,超前小導管外插角嚴格按照施工圖要求施作,尾部與鋼架焊接在一起。超前小導管與線路中線大致平行?孜汇@設偏差不得大于10 cm,眼深大于小導管長。
(5)注漿
采用KBY一50/70注漿泵壓注水泥漿或水泥砂漿。注漿前先噴射混凝土5~10 cm厚封閉掌子面,形成止漿盤。
注漿前先沖洗管內沉積物,由下至上順序進行。單孔注漿壓力達到設計要求值,持續注漿10 min且進漿速度為開始進漿速度的1/4或進漿量達到設計進漿量的80%及以上時注漿方可結束。注完漿的鋼管要立即堵塞孔口,防止漿液外流。
注漿施工中認真填寫注漿記錄,隨時分析和改進作業,并注意觀察施工支護工作面的狀態。注漿參數應根據注漿試驗結果及現場情況調整。
注漿參數可參照以下數據進行選擇:
注漿壓力:一般為0.5~1.0 MPa;
漿液初凝時間:1~2 min;
水泥:P•O32.5普通硅酸鹽水泥;
砂:中細砂。
(6)注漿異,F象處理
1)串漿處理。在注漿過程中,經常發生漿液從其他孑L中流出的現象,這種現象稱為串漿。發生串漿時,在有多臺注漿機的條件下,同時注漿,否則將串漿孑L及時堵塞,輪到該管注漿時,再拔下堵塞物,用鐵絲或細鋼筋將管內雜物清除并用高壓風或水沖洗,然后再注漿。
2)機械故障。泵壓突然升高時,可能發生堵管,應停機檢查。
3)對漏漿及耗灰量過大的處理。若由于巖體破碎,漿液漏失嚴重,造成耗灰量過大。加濃水膠比,降低壓力.把流量限制在10 L范圍內,過一段時間在慢慢提升壓力,直到達到設計標準。如上述方法達不到效果,使用在漿液中加入速凝劑,間歇灌漿、灌注砂漿、停灌待凝等方法處理。
施工要求
(1)超前小導管設置。
1)沿隧道拱部均勻布設,環向間距應符合設計要求,宜為30~50 cm,外插角宜為10°~15°。
2)小導管應按設計長度施作,應大于2倍循環進尺,宜為3.5~5.0 m,搭接長度不應小于1.0 m。
3)應與鋼構架成聯合支護。
(2)小導管材質和直徑應符合設計要求,宜采用參42 mm的無縫鋼管,前端做成圓錐狀,在后端焊接鋼筋箍筋,管體布設梅花形溢漿孔。
(3)小導管的鉆孔、安設。
1)小導管的安設應采用引孔頂入法。
2)鉆孑L方向應順直。
3)鉆孔深度和直徑應與導管匹配。
4)鉆孔采用吹孔法清孔。
5)小導管口應按照孑L口閥門,外露長度不宜小于30 cm。
(4)小導管注漿。
1)注漿應采用注漿泵,為加速注漿,可安裝分漿器同時多管注漿。
2)配制好的漿液應在規定時間內注完,隨配隨用。
3)注漿順序為由下至上,注漿先稀后濃。
4)注漿壓力應符合設計要求,使漿液充滿鋼管及其周圍的空隙。 
 
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