在臺階法施工中,超前小導管注漿是針對軟弱破碎圍巖的重要預加固措施,其施工要點可從導管設計、加工安裝、注漿工藝及質量控制等方面具體說明,具體如下:
一、導管設計與布置
1. 導管參數
① 管徑與長度:通常采用外徑Φ42~Φ50mm、壁厚3.5~5mm的熱軋無縫鋼管,長度3~5m(根據圍巖破碎程度調整,一般不超過6m),確保加固范圍覆蓋開挖臺階前方1~3m。
② 布置范圍:沿隧道拱部或邊墻開挖輪廓線外布置,環向間距30~50cm,外插角5°~15°(上臺階拱部常用較小角度,邊墻可適當增大至20°),以形成均勻的加固拱殼。
2. 導管加工
① 前端:加工成尖錐狀,便于打入圍巖;距前端1~1.5m范圍內開設Φ6~Φ8mm注漿孔,按梅花形布置,間距15~20cm,尾部預留30~50cm不設孔作為止漿段。
② 尾部:焊接Φ6~Φ8mm鋼筋箍或法蘭盤,防止打入時導管端部變形,同時便于與鋼架(如格柵鋼架或工字鋼)焊接固定。
二、施工流程與安裝要點
1. 施工準備
① 測量定位:根據設計要求在掌子面標出導管位置,誤差≤5cm,確保環向分布符合加固范圍。
② 設備工具:采用鑿巖機、液壓錘或鉆機成孔(視圍巖硬度選擇,硬巖需鉆孔后插入導管,軟巖可直接打入),配備注漿泵(如雙液注漿泵)、攪拌機及壓力表(精度≥1.5級)。
2. 導管安裝
① 成孔與插入:鉆孔直徑比導管外徑大10~20mm,鉆孔深度比導管長度長10cm;插入導管后,檢查外露長度(尾部需露出鋼架10~20cm),確保與鋼架焊接牢固,形成整體支撐結構。
② 密封性:導管與孔口間隙用速凝水泥漿或錨固劑封堵,防止注漿時漏漿,同時在尾部安裝止漿閥(如球閥)控制注漿壓力。
三、注漿工藝控制
1. 注漿材料
① 單液漿:水泥漿(水灰比1:1~0.8:1),適用于裂隙發育、滲透性較好的圍巖。
② 雙液漿:水泥-水玻璃雙液漿(體積比1:0.5~1:1,水玻璃濃度35~40Be′),初凝時間30秒~2分鐘,用于富水或需快速固結的地段。
③ 外加劑:可添加早強劑、減水劑等改善漿液性能,具體配比需通過現場試驗確定。
2. 注漿參數
① 壓力:初始壓力0.3~0.5MPa,終壓1.0~1.5MPa(根據圍巖密實度調整,避免超壓導致地表隆起或圍巖劈裂),注漿速度控制在5~15L/min。
② 順序:遵循“由低到高、間隔跳孔”原則,先注邊墻孔再注拱部孔,單孔注漿量達到設計值或壓力升至終壓并穩定10分鐘以上時結束。
③ 終止標準:以注漿壓力為主、注漿量為輔,單孔注漿量達到設計計算量(考慮圍巖孔隙率)或壓力達標且無漏漿時停止。
四、質量控制與注意事項
1. 過程檢查
① 注漿過程中密切監測地表及周邊建筑物沉降,發現異常立即暫停注漿,分析原因并調整參數(如降低壓力、縮短注漿時間)。
② 檢查導管打入角度和深度,避免角度過大導致加固范圍不足,或過小導致侵入隧道開挖輪廓。
2. 效果檢驗
① 注漿后通過鉆孔取芯、聲波探測等方法檢查加固區強度和均勻性,要求加固后的圍巖承載力≥設計值,滲透系數≤10??cm/s(富水地段)。
② 開挖時觀察掌子面圍巖穩定性,若出現掉塊、滲水等情況,需補打小導管或調整注漿參數。
3. 安全措施
① 注漿泵壓力系統需安裝安全閥,避免超壓爆管;操作人員需佩戴防護裝備,防止漿液濺入眼睛或皮膚。
② 臺階法施工時,上臺階超前小導管注漿完成后,需待漿液達到設計強度(一般4~6小時,雙液漿可縮短至1~2小時)再進行開挖,確保加固效果。
超前小導管注漿的核心是通過“密排導管+壓力注漿”在開挖輪廓外形成臨時加固圈,其施工要點需嚴格控制導管角度、注漿壓力及材料配比,確保與臺階法開挖步序緊密配合(如上臺階注漿后優先開挖,下臺階視情況補充支護),最終實現“先支后挖、穩扎穩打”的安全施工目標。