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三:超前预支护及预加固施工技术
1:超前小导管注浆加固
①适用条件:
a软弱、破碎地层中成孔困难或易塌孔,且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时采用。
②超前小导管常用的参数:
a材料:钢管或水煤气管(焊接钢管或无缝钢管);
b规格:
*直径为40-50mm的;
*长度应大于循环进尺的2倍,宜为3-5m;
③布置要求:
a采用单层或双层;
b布置范围和环向间距由设计单位确定;
c间距:安设的注浆孔孔距-mm;沿拱的环向布置间距-mm;
d角度:沿拱环向外插角50-;
e沿纵向搭接长度不少于1m;
④和钢格栅的连接要求:
a从钢格栅的腹部穿过,后端应支承在已架设好的钢格栅上,并焊接牢固;
b前端嵌固在地层中;
c前后两排小导管的水平支撑搭接长度不应小于lm。
⑤超前小导管的成孔工艺应根据地层条件进行选择,应尽可能减少对地层的扰动。
⑥端头应封闭并制成锥状,尾端设钢筋加强箍,管身梅花型布设φ6-φ8mm的溢浆孔。
⑦注浆浆液
a注浆浆液经现场试验确定;
b根据浆液类型,确定合理的注浆压力和选择合适的注浆设备;
c注浆材料:
*普通水泥单液浆;
*改性水玻璃浆、水泥-水玻璃双液浆;
*超细水泥等;
⑧注浆施工
a根据土质条件选择注浆工艺(法);
*砂卵石地层渗入注浆法;
*砂层中挤压、渗透注浆法;
*黏土层中劈裂或电动硅化注浆法。
b注浆顺序:应由下而上、间隔对称进行;相邻孔位应错开、交叉进行;
c注浆压力
*渗透法:注入压力0.1-0.4MPa,注浆终压应由地层、环境确定,一般≤0.5Mpa;
*每孔稳压时间不小于2min;
*劈裂法注浆压力应大于0.8Mpa;
d注浆速度≤30L/min;
e注浆监测项目
*地(路)面隆起;
*地下水污染;
f要采取必要措施防止注浆浆液溢出地面或超出注浆范围。
2:深孔注浆加固技术
①深孔注浆前,确定注浆范围的依据
a设计文件;
b地下水状态;
c地层条件;
d浆液类型;
②注浆孔的孔位、角度、深度的偏差应符合相关规范的要求。
③注浆段长度:
a根据地层条件、地下水状态、钻孔设备确定;
b宜为10-15m,并应预留一定的止浆墙厚度;
④浆液的材料和类型
a根据土质条件、注浆要求、地下水状况、周围环境、效果要求等因素确定;
b经现场试验确定;
⑤隧道内注浆孔布设:
a全断面、半断面等方式,并应满足加固范围的要求;
b钻孔
*按先外圈、后内圈、跳孔施工的顺序进行;
*施工记录:涌水位置、涌水量、涌水压力;
⑥浆液扩散半径:根据注浆材料、方法、地层条件,经现场注浆试验确定;
⑦深孔注浆工艺:
a前进式分段注浆、后退式分段注浆方法;
b注浆未达到设计要求的区域,应采用钢花管进行补注浆,以确保注浆效果;
c注浆压力一般宜为0.5-1.5MPa,并应根据地层条件和隧道埋深选择注浆终压大小;
d管线附近施工时应根据相关单位要求适当降低注浆压力,调整钻孔角度和间距;
e单孔结束标准
*到设计终压。持续10min;
*注浆结束。注浆量小于20L/min;
*检查孔钻取岩芯,浆液填充饱满;
f全段结束标准
*单孔符合结束条件,无漏浆现象;
*有效注入范围大于设计值;
⑧注桨结束后,施工单位应进行注浆效果检査,经检查确认注浆效果符合要求后方可开挖
3:管棚支护
①结构组成
a管棚是由钢管和钢格栅拱架组成;
b钢管入土端制作成尖靴状或楔形,末端支架在钢拱架上;
c管内应灌注水泥浆或水泥砂浆;
②下列施工场合应考虑采用管棚进行超前支护:
a穿越铁路、地下、地面结构物修建地下工程;
b修建大断面、大跨度地下工程;
c隧道洞口段施工;
d通过断层破碎带等特殊地层;
e重要文物保护区;
f河底、海底的地下工程施工等。
③施工工艺流程:
测放孔位→钻机就位→水平钻孔→压入钢管→注浆(向钢管内和管周围土体)→封口。
④管棚应根据地层情况、施工条件和环境要求选用,并应符合以下要求:
a管径
*φ80-φmm焊接钢管或无缝钢管。
*一般用φ×8mm,相应的孔口管采用φ×8mm钢管。
b钢管间距应根据支护要求确定,宜为-mm。
c双向相邻管棚的搭接长度不小于3m。
⑤实施
a长管棚宜在竖井内实施。
b必须在隧道内施作时
*应预先设置加高段来满足钻机操作空间要求;
*对掌子面应采用喷射混凝土墙进行封闭处理。
c钻孔顺序应由高孔位向低孔位进行。
d管棚顶进:用测斜仪控制上仰角度。顶进完毕后应对每根管进行清孔处理。
e逐孔逐根编号,按编号顺序接管推进、不得混接。管棚接头应相互错开。
⑥注浆
a管棚就位后,应按要求进行注浆;钢管内部宜填充水泥砂浆,以增加钢管强度和刚度。
b采用分段注浆方法;
c注浆结束标准:设定压力稳压5min,注浆量达到设计的80%;
四:喷锚支护施工技术
1:主要材料
①喷射混凝土:
a采用早强混凝土。
b严禁选用具有碱活性的骨料。
c速凝剂,使用前应做凝结时间试验,初凝时间≤5min,终凝时间≤lOmin。
②钢筋网:
a宜采用Q钢;
b直径宜为mm,网格尺寸-mm,搭接长度应符合规范;
③钢拱架:
a宜选用钢筋、型钢、钢轨等制成;
b采用钢筋的格栅拱架的主筋直径不宜小于18mm。
2:格栅加工及安装
①格栅拱架钢筋网片焊接:
a在模具内焊接成型。
b模具内初焊固定,取出、冷弯、焊接成型;
c组装焊接应从两端均匀对称地进行,以减少应力变形;
d主筋和“8”字筋之间、主筋与连接板之间应双面焊连接;
e单面焊≥10d;双面焊≥5d;
②加工制作:
a“8”字筋布置均匀、对称,方向相互错开,间距≤50mm,节点板用螺栓紧固。
b沿环向连接筋应在主筋内、外侧交错布置;
c连接筋长度应为格栅拱架间距+搭接长度
d钢筋网片纵向和环向搭接长度应不小于1个网孔,绑扎或点焊连接;
③验收:首榀格栅拱架试拼、验收(建设、监理、设计)合格后方可批量加工;
④运输存放:分类存放、标识,防锈蚀,防变形;
⑤安装
a格栅拱架安装拱脚处不得座在虚土上,连接板下宜加垫板以减小拱架下沉量;
b相邻格栅纵向连接应牢固;
c按设计要求在拱脚处打设锁脚锚管,以防止拱架下沉;
d节点板栓接就位后,应帮焊于主筋同直径的钢筋,单面焊长度≥10d;
5:锁脚锚杆注浆加固
①隧道拱脚应采用斜向下-打入的锁脚锚杆固定;
②锁脚锚杆应与格栅焊接牢固,打入后及时注浆;
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:初期支护背后注浆
①初支封闭后,及时进行初支背后回填注浆,注浆作业与掘进面保持5-10m的距离;
②背后回填注浆在格栅拱架安装时宜埋设于隧道拱顶、两侧起拱线以上的位置,必要时侧墙也可布设、间距符合设计要求。注浆管管端外露不应小于mm。
③可多次进行背后回填注浆,注浆效果雷达探测。
3:喷射混凝土
①喷射机
a作业前:设备检查;送风、水→开机→送料;
b作业时:先高压风清理受喷面;喷头风压力≥0.1Mpa;垂直、距离0.6-1m;
c结束时:喷完料再关机停风;
d因故中断:先停风、水,再清理积料;
②喷射技术要点
a分段、分片、分层;自下而上;后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行;
b控制混凝土的水灰比
*避免喷射后发生流淌、滑坠现象;
*严禁使用回弹料,采取措施减少混凝土材料的回弹损失;
(1)严格控制喷射机工作风压;采用双水环喷头;喷射机密封板不漏风,压力合适;
(2)配合比,减小最大集料的粒径,砂石料具有一定的含水率;湿喷工艺外加剂;采用模喷混凝土;喷头处的用水量
(3)喷射作业操作熟练程度和技术水平;应加强喷射区的照明、通风;
c干喷:简单易行,费用低;粉尘危害大,注意通风除尘设备的选择;
湿喷:技术要求高,费用高;符合现场职业病防治的要求;
d混凝土一次喷射厚度宜为
*边墙:干拌:70-mm(速凝),50-70mm(不速凝)
湿拌:80-mm
*拱部:干拌:50-60mm(速凝),30-40mm(不速凝)
湿拌:60-mm
③喷射顺序:
a先喷格栅拱架与围岩间的混凝土;
b之后喷射拱架间的混凝土;
c格栅拱架连接板、墙角等钢筋密集处应适当调整喷射角度,保证混凝土密实;
d遇水路段先对渗漏水处理后再喷射,并应从远离漏渗水处开始,逐渐向渗漏处逼近。
④砂层地段喷射顺序
a先紧贴砂层表面铺挂钢筋网,并用钢筋沿环向压紧后再喷射。
b喷射时,宜先喷一层加大速凝剂掺量的水泥砂浆,并适当减小喷射机的工作风压;
c待水泥砂浆形成薄壳后方可正式喷射。
⑤格栅拱架,钢筋网的喷射混凝土保护层厚度符合设计要求;
⑥养护应在终凝2h后进行,养护时间应不小于14d;环境潮湿有水时,可调整养护时间。
⑦喷射混凝土质量控制
a前准备工作:
*钢筋、钢拱架检查;
*埋设控制厚度标志;
*基面处理、断面检查;
*通风、排水、降水、疏水;
b喷射混凝土施工:
*喷射作业分段、分层进行,喷射顺序由下而上;
*喷头应保证垂直于工作面,喷头距工作面不宜大于1m;
*分层喷射时,应在前一层混凝土终凝后进行;
*钢筋网的喷射混凝土保护层不应小于20mm;
*终凝2h后进行养护,时间不小于14d;
*冬期不得洒水养护;混凝土强度低于6MPa时不得受冻。