一、前言 在隧道工程施工中,小导管注浆的目的是在隧道拱部形成水泥浆固结体,提高其整体性,起到短距离的棚护作用。在此工艺中,由于注浆压力较小和浆液的扩散半径小的影响,使得围岩的固结作用受到局限;另外,小导管的刚度对棚户作用也有一定的影响。 二、工程概况 本标段共有2座隧道,本文所选取的案例处的隧道长约235m。隧道两端洞口埋深浅,围岩以泥质板岩块,碎砾石组成的坡积碎石土为主。隧道洞身主要通过地层为弱、中、强状风化千枚岩,层状构造,片理发育,层间云母充填,呈丝绢质光泽,属中薄层。风化严重,节理发育,强度较低,以II、III类围岩为主。
一、前言
在隧道工程施工中,小导管注浆的目的是在隧道拱部形成水泥浆固结体,提高其整体性,起到短距离的棚护作用。在此工艺中,由于注浆压力较小和浆液的扩散半径小的影响,使得围岩的固结作用受到局限;另外,小导管的刚度对棚户作用也有一定的影响。
二、工程概况
本标段共有2座隧道,本文所选取的案例处的隧道长约235m。隧道两端洞口埋深浅,围岩以泥质板岩块,碎砾石组成的坡积碎石土为主。隧道洞身主要通过地层为弱、中、强状风化千枚岩,层状构造,片理发育,层间云母充填,呈丝绢质光泽,属中薄层。风化严重,节理发育,强度较低,以II、III类围岩为主。
该隧道洞顶最大覆盖层厚50余米,山体基岩裸露。原公路从山梁的鞍部通过切削山坡,公路以北上边坡呈陡崖状,易形成风化块石而塌落甚至塌方;东西两侧公路下边坡则为碎石堆填边坡,受河水冲蚀滑塌现象严重。出口拱部以上2.5m为既有公路,施工时保证安全和公路畅通尤为重要。I类围岩15m,II类围岩56m,III类围岩81m。
本标段隧道按“新奥法”设计施工。施工中始终坚持“管超前、严注浆、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
I、II类围岩地段,主要为呈片状、板块状的坡积碎石土及强风化千枚岩,埋深浅,围岩破碎,自稳能力差,施工中采用台阶分步法开挖,Ф89超前大管棚或Ф42超前小导管注浆加固地层。大麻柳村隧道出口I类围岩段拱预上方2.5米为既有公路,施工时采用单侧壁导坑法分部开挖。
三、超小导管施工技术应用
本标段隧道Ⅱ类围岩长56m,拱部周边全部采用Ф42超前小导管注入水泥浆加固地层。小导管长4.5m,环向间距30cm,外插角5-7°。
1、刷坡
小导管施工前,在坡顶开挖截水沟,使地表水顺畅排入洞口河流内,防止地表水下渗和冲刷边坡影响洞口段稳定。按设计要求,进行边、仰破放样,并对边、仰坡面危石进行清理并及时进行施作边、仰坡面防护,使岩面及早封闭,防止因暴露时间过久而发生坍塌和破坏。
2、测量放样
刷坡至设计位置后,用喷射混凝土封闭开挖轮廓面,以确保施工安全和防止注浆时漏浆。测量人员将双排小导管的打设位置准确的放样在待施工断面上,并做好醒目的标记,同时设置必要的稳定的控制点,用来控制钻孔时钻杆的外插角和方向。
3、小导管加工
小导管采用Φ42钢管在加工房加工制作,管身前端切削成尖锥状,导管中部3~3.5m范围布置梅花形泄浆孔,泄浆孔孔径6~8mm,孔间距20~30cm;在导管尾部焊接钢筋加强箍。
4、小导管的安装
施工前,首先对掌子面进行喷射砼封闭,然后按设计要求布孔,采用手持风钻按布孔位置以外插角5°~7°钻孔,并将小导管沿孔打入,前后相邻两排小导管搭接长度不小于1m。对于地层松软类可用游锤或手持风钻直接将小导管打入;对于砂土类,可用Ф20钢管制成吹风管,将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔,成孔后将小导管插入。
5、小导管注浆
(1)注浆前对于设备器材应安排专人进行检查,并对设备进行现场试运行,使其注浆压力能够达到设计压力,保证后续注浆工作的连续性。
(2)浆液应在搅拌机中拌合,水泥浆的投料顺序为:在放水的同时,将外加剂一并放入搅拌机,根据搅拌机容量的大小,待水量加足后,搅拌lmin,然后放入对应量的水泥,再继续搅拌不少于3min,且拌和好的浆液必须在规定的时间内注完,否则应予以废弃。
(3)对于打入的钢管应先冲洗管内积物,然后采用2TG120/105注浆泵注浆。注浆自下而上进行,浆液采用HJ1-352型砂浆搅拌机拌和。水灰比选用1:1.5、1:1、1:0.8、1:0.6四个等级。注浆时按不同的水灰比,浆液由稀到浓逐渐变换,注浆完成后立即堵塞钢管孔口,防止浆液外流。若地下水丰富时,可采用水泥-水玻璃双液注浆。如果注入双液浆,则采用两台注浆泵及其管路,将两种浆液分别按一定流量压入孔口混合器,然后通过带孔小导管注入岩土体。
6、注浆效果检查
注浆结束后应对注浆效果进行检查,确保其符合设计要求,当不满足设计要求时要进行补孔重新注浆操作。对于注浆结束后的注浆效果检查工作通常分三种方式:
(1)为了测量注浆效果,应先用声波探测仪测量注浆岩体声速。
(2)在两个注浆孔之间注浆质量较差的部位钻探取出浆液固结体岩芯,并观察检查孔的稳定情况与漏水情况等,做室内试验,测定芯样的物理力学指标,据此判断注浆效果的优劣;
(3)详细分析注浆记录,查看每个孔的注浆持续时间、压力、注浆量及在注浆过程中是否存在跑浆、漏浆现象及漏注区域,用注浆量估算浆液的扩散半径,分析是否形成预设的固结圈;
四、小导管施工技术措施及其施工注意事项
1、在使用小导管进行钻孔布设操作时,应保证钻孔的深度不小于导管自身长度,当使用钻机或锤击顶入时,确保导管插入长度大于导管长度的90%;在搭接长度的控制上应确保前后两排小导管的搭接长度大于1.0m。
2、对于孔口露浆的防治措施可采用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙。
3、超前注浆管与压浆管之间应采用方便接头,以方便安装、拆卸的快捷。
4、注浆前对注浆管进行事先清洗可有效防止注浆管的堵塞,影响注浆效果。
5、在注浆配合比和胶凝时间上的控制要严格把握。初选配合比选定之后,可用胶凝时间调整控制配合比,并对凝结体的强度大小进行测定,从而选择最佳的配合比。
6、注浆压力的控制应该从小到大,从开始0MPa升到终止压力1.5MPa,待稳压3分钟之后,流量计显示注浆量较小时,结束注浆;必要时可粉笔开挖面以确保注浆质量的合格。
7、注浆时应采用由两侧向中间,从上至下开展逐孔注浆。
五、结语
综上所述,小导管注浆工法可给开挖创造安全良好的施工条件,隧道岩层多样性的地质环境也给小导管注浆的施工工艺的设计参数带来一些负面影响,使其工艺的设计参数也变得千变万化。因此,实际施工操作中应先对现场施工环境进行观察了解,结合环境灵活改变小导管注浆施工工艺的设计方法及操作,将小导管注浆固结围岩的施工效果提到更高的高度。