一建市政教材解读：1K413044小导管注浆加固技术

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　　1K413044小导管注浆加固技术

　　小导管注浆是浅埋暗挖隧道的常规施工工序。本条简要介绍小导管注浆加固技术及其施工要点。

　　一、适用条件与基本规定

　　(一)适用条件

　　(1)小导管注浆支护加固技术可作为暗挖隧道常用的支护措施和超前加固措施，能配套使用多种注浆材料，施工速度快，施工机具简单，工序交换容易。

　　(2)在软弱、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，宜采取超前小导管注浆和超前预加固处理方法。

　　(二)基本规定

　　(1)小导管支护和超前加固必须配合钢拱架使用。用作小导管的钢管带有注浆孔，以便向土体进行注浆加固。

　　(2)采用小导管加固时，为保证工作面稳定和掘进安全，应确保小导管安装位置正确和足够的有效长度，严格控制好小导管的安设角度。

　　(3)在条件允许时，应配合地面超前注浆加固;有导洞时，可在导洞内对隧道周边进行径向注浆加固。

　　二、技术要点

　　(一)小导管布设

　　(1)常用设计参数：钢管直径30～50mm，钢管长3～5m，、焊接钢管或无缝钢管;钢管安设注浆孔间距为100～150mm，钢管沿拱的环向布置间距为300～500mm，钢管沿拱的环向外插角为5 o～1 5 o，小导管是受力杆件，因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度，钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m。

　　(2)导管安装前应将工作面封闭严密、牢固，清理干净，并测放出安设位置后方可施工。

　　(二)注浆材料

　　(1)应具备良好的可注性，固结体应具有一定强度、抗渗、稳定、耐久和收缩率小等特点，浆液须无毒。注浆材料可采用改性水玻璃浆、普通水泥单液浆、水泥一水玻璃双液浆、超细水泥等注浆材料。一般情况下改性水玻璃浆适用于砂类土，水泥浆和水泥砂浆适用于卵石地层。

　　(2)水泥浆或水泥砂浆主要成分为P?O42.5级及以上的硅酸盐水泥、水泥砂浆;水玻璃浓度应为40～45oBé，外加剂应视不同地层和注浆工艺进行选择。

　　(3)注浆材料的选用和配合比的确定应根据工程条件和经试验确定。

　　(三)注浆工艺

　　(1)注浆工艺应简单、方便、安全，应根据土质条件选择注浆工艺(法)。

　　(2)在砂卵石地层中宜采用渗入注浆法;在砂层中宜采用挤压、渗透注浆法;在黏土层中宜采用劈裂或电动硅化注浆法;在淤泥质软土层中宜采用高压喷射注浆法。

　　(3)选择条件详见1K413024有关内容。

　　三、施工控制要点

　　(一)控制加固范围

　　(1)按设计要求，严格控制小导管的长度、开孔率、安设角度和方向。

　　(2)小导管的尾部必须设置封堵孔，防止漏浆。

　　(二)保证注浆效果

　　(1)浆液必须配比准确，符合设计要求。

　　(2)注浆时间和注浆压力应由试验确定，应严格控制注浆压力。一般条件下：改性水玻璃浆、水泥浆初压压力宜为0. 1～0.3MPa，砂质土终压压力一般应不大于0.5MPa，黏质土终压压力不应大于0.7MPa。水玻璃一水泥浆初压压力宜为0.3～1. OMPa，终压压力宜为1.2～1.5MPa。

　　(3)注浆施工期应进行监测，监测项目通常有地(路)面隆起、地下水污染等，特别要采取必要措施防止注浆浆液溢出地面或超出注浆范围。

　　【案例1K413044】

　　1.背景

　　某供热管线暗挖隧道，长3.2km，断面尺寸为3.2m×2.8m，埋深3.5m。隧道穿越砂土层和砂砾层，除局部有浅层滞水外，无须降水。承包方A公司通过招标将穿越砂砾层段468m隧道开挖及支护分包给B专业公司。 B公司依据A公司的施工组织设计，进场后由工长向现场作业人员交代了施工做法后开始施工。

　　施工中B公司在距工作竖井48m时，发现开挖面砂砾层有渗水且土质松散，有塌方隐患。 B公司立即向A公司汇报。经有关人员研究，决定采用小导管超前加固措施。 B公司采用劈裂注浆法，根据以往经验确定注浆量和注浆压力，注浆过程中地面监测发现地表有隆起现象。随后A公司派有经验的专业人员协助B公司研究解决。

　　质量监督部门在工程施工前的例行检查时，发现A公司项目部工程资料中初期支护资料不全，部分资料保留在B公司人员手中。

　　2.问题

　　(1)暗挖隧道开挖前的技术交底是否妥当?如有不妥，写出正确做法。

　　(2)B公司采用劈裂注浆法是否正确?如不正确，应采取什么方法?哪些浆液可供选用?

　　(3)分析注浆过程中地表隆起的主要原因，给出防止地表隆起的正确做法。

　　(4)说明A、B公司在工程资料管理方面应改进之处。

　　3.参考答案

　　(1)问题1

　　不妥当。正确作法：单位工程、分部工程和分项工程开工前，工程施工项目部技术负责人应对承担施工的负责人或分包方全体人员进行书面技术交底。技术交底资料应办理签字手续并归档。

　　(2)问题2

　　不正确。注浆施工应根据土质条件选择注浆法，在砂砾石地层中宜采用渗入注浆法，不宜采用劈裂注浆法;注浆浆液可选用水泥浆或水泥砂浆。

　　(3)问题3

　　由背景材料可见：注浆过程中地表隆起的主要原因是注浆量和注浆压力控制不当;防止地表隆起的正确做法：通过试验确定注浆量和注浆压力。

　　(4)问题4

　　A公司作为总承包单位负责汇集有关施工技术资料，并应随施工进度及时整理;B公司应主动向总承包单位移交有关施工技术资料。1K413045喷锚暗挖法辅助工法施工技术要点

　　辅助施工方法目前已经作为浅埋暗挖法施工的重要分支进行研究和应用。超前小导管注浆加固既是浅埋暗挖法的常规施工工序，同时也可作为浅埋暗挖法施工的一个重要辅助工法，除超前小导管注浆加固外，其他常用的辅助工法还有：

　　(1)降低地下水位法;

　　(2)地表锚杆或地表注浆加固;

　　(3)冻结法固结地层;

　　(4)管棚超前支护。

　　一、降低地下水位法

　　参见1K413042中三、(一)

　　一、地表锚杆(管)

　　参见1K413042中三、(二)

　　三、冻结法固结地层

　　参见1K413042中三、(三)

　　四、管棚施工技术

　　管棚超前支护法简称管棚法。

　　(一)结构组成与适用条件

　　1.结构组成

　　(1)管棚法为防止隧道开挖引起的地表下沉和围岩松动，开挖掘进前沿开挖工作面的上半断面设计周边打入厚壁钢管，在地层中构筑的临时承载棚防护下，为安全开挖预先提供增强地层承载力的临时支护方法，与小导管注浆法相对应，通常又称为大管棚超前支护法。

　　(2)管棚是由钢管和钢拱架组成。钢管人土端制作成尖靴状或楔形，沿着开挖轮廓线，以较小的外插角，向开挖面前方打人钢管或钢插板，末端支架在钢拱架上，形成对开挖面前方围岩的预支护。

　　(3)管棚中的钢管应按照设计要求进行加工和开孔，管内应灌注水泥浆或水泥砂浆，以便提高钢管自身刚度和强度。

　　2.适用条件

　　(1)适用于软弱地层和特殊困难地段，如极破碎岩体、塌方体、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育岩体、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩，并对地层变形有严格要求的工程。

　　(2)通常，在下列施工场合应考虑采用管棚进行超前支护：

　　1)穿越铁路修建地下工程;

　　2)穿越地下和地面结构物修建地下工程;

　　3)修建大断面地下工程;

　　4)隧道洞口段施工;

　　5)通过断层破碎带等特殊地层;

　　6)特殊地段，如大跨度地铁车站、重要文物保护区、河底、海底的地下工程施工等。

　　(二)技术要点

　　1.主要材料要求

　　(1)管棚所用钢管一般选用直径70～180mm，壁厚4～8mm的无缝钢管。管节长度视工程具体情况而定，一般情况下短管棚采用的钢管每节长小于lOm，长管棚采用的钢管每节长大于lOm，或可采用出厂长度。

　　(2)水泥砂浆主要成分为P. 042.5级及以上的硅酸盐水泥，水泥砂浆宜采用中砂或粗砂;外加剂应视不同地层选用;配合比应根据工程土质条件，经试验确定。

　　2.施工技术要点

　　(1)施工工艺流程：

　　测放孔位→钻机就位→水平钻孔→压入钢管→注浆(向钢管内或管周围土体)→封口→开挖。

　　(2)管棚一般是沿地下工程断面周边的一部分或全部，以一定的间距环向布设，形成防护，沿周边布设的长度及形状主要取决于地形、地层、地中或地面及周围建筑物的状况，有帽形、方形、一字形及拱形等。

　　(3)管棚钢管环向布设间距对防止上方土体坍落及松弛有很大影响，施工中须根据结构埋深、地层情况、周围结构物状况等选择合理间距。一般采用的间距为2.0～2.5倍的钢管直径。纵向两组管棚搭接的长度应大于3m。在铁路、公路正下方施工时，要采用刚度大的钢管连续布设。

　　(三)施工质量控制要点

　　1.钻孔精度控制

　　(1)钻孔开始前应在管棚孔口位置埋置套管，把钢管放在标准拱架上，测定钻孔孔位和钻机的中心，使两点一致。为了防止钻孔中心振动，钢管应用U形螺栓与拱架稍加固定，以防止弯曲，并应每隔5m(视情况可调整，一般为2～6m)对正在钻进的钻孔及插入钢管的弯曲及其趋势进行孔弯曲测定检查。

　　(2)在松软地层或不均匀地层中钻进时，管棚应设定外插角，角度一般不宜大于3 o。

　　避免管节下垂进入开挖面，应注意检测钻孔的偏斜度，发现偏斜度超出要求应及时纠正。

　　2.钢管就位控制

　　(1)钢管的打入随钻孔同步进行，并按设计要求接长，接头应采用厚壁管箍，上满丝扣，确保连接可靠。

　　(2)钢管打入土体就位后，应及时隔(跳)孔向钢管内及周围压注水泥浆或水泥砂浆，使钢管与周围岩体密实，并增加钢管的刚度。

　　3.注浆效果控制

　　(1)严格控制管棚间距，防止管棚出现间距过大或出现偏离。

　　(2)严格按试验参数，控制注浆量，防止因注浆效果不好、出现流沙等现象。

　　(3)必要时宜与小导管注浆相结合，开挖时可在管棚之间设置小导管。