超前小导管施工工艺细则

1.   工艺概 述

针对围岩自稳时间较短的软 弱破碎带 、 浅埋段 、 洞口偏压段 、 砂卵石地层 、 断层破碎带等地 段 。 在开挖前 ， 沿开挖面的外周按一定角度插入直径为 38 ～ 70mm 的钢管 ，   压注浆液加固周边一定 范围围岩 ， 与钢架组合成预支护系统， 防止洞身软弱围岩坍塌、下沉或松弛，控制洞口段控制地 表沉降 。

2 .   适用范围

适用于自稳时间短的软弱 破碎带 、 浅埋段 、 洞口偏压段 、 砂层段 、 砂卵石段 、 断层破碎带以 及大面积淋水或涌水的隧道及地下工 程开挖前的预支护 。 对结构顶部处于亚粘土 、 粉细砂 、 中粗 砂等地质松软 、 空隙较大的地层更为适用 。

3 .   作业内容

本工艺主要作业内容为 ：   平整场地 、 设备就位 、 钻孔 、 清孔 、 顶入小导管 、 安止浆阀 、 注浆 、 注浆效果分析 。

4.   质量 标准及检验方法

（ 1 ）    《公路工程质量检验评定标准》

（ 2 ）    《 XXX市施工专用技术规范》

5 .   施工工艺流程图

6 .   工艺步骤及质量控制

6 .1   施工准备

表   6 .1-1   施工准备表

6.2   小导管制作

先把钢管截成需要的长度 ， 在钢管的一端做 成 20 ～ 30cm 长的圆锥状 ， 在距另一端 100cm 处焊 接 Φ6 钢筋箍 。 距钢筋箍一端 100cm不开孔 ，   剩余部分每隔 15cm梅花型布设Φ6mm 的溢浆孔 ，   如图 6-2-1 。

图   6.2 -1   小导管制作示意图

图   6.2 -2   成品超前小导管图

6.3   小导管布设

小导管主要用于超前预支护 ， 常用于隧道及地下工程的拱部 ， 长度以 4 ～ 5m为宜 ， 环向间距 一般为 400 ～ 500mm ， 外插角以 10° ～ 15°为宜 ， 小导管之间的搭接长度不宜小于 1.0m ， 见图 6.3-1 。

图   6.3 -1   超前小导管布置图

图   6.3 -2   超前小导管布设图

小导管环向间距一般考虑注浆范围相互叠加为原则 ， 一般按下式计算 ：

L 0 ＝（ 1.5 ～ 1.7 ） R k

式中 ：   L 0   ――小导管间距 ， m

R k   ――实测浆液扩散半径 ， m

6.4   小导管成孔

采用风钻或煤电钻成孔 ，   钻孔直径比导管直径大 3-5mm 。 钻孔时运用测斜仪控制钻孔方向 。 孔位钻设偏差不得大于 10cm ， 眼深大于小导管长 。

6.5   小导管安装

钻孔完成后 ， 用吹风管将孔内的砂石吹出。将小导管穿过已架设好的钢架，用锤击或钻机顶 入 ， 尾部与钢架焊接在一起 ； 并用高压风将钢管内的砂石吹出 ， 然后用 CS 胶泥封堵孔口及周围裂隙 ， 如图 6.5-1 。

图   6.5 -1   超前小导管孔口封堵示意图

小导管外露长度一般为 30cm ， 以便连接孔口阀门和管路 。

为防止注浆过程中工作面漏 浆 ， 小导管安设后必须对工作面进行喷射混凝土或模筑混凝土封 闭 。 喷射厚度视情况以 5 ～ 10cm为宜 。 喷的范围是整个掌子面及其退后的 3m范围的环向开挖面 。

6.6   小导管注浆

在小导管管口留排气孔 ， 将注浆管与小导管连接 ， 先进行压水试验 ， 检查机械设备是否正常 ， 管路连接是否正确 ， 然后开始注浆 ， 为了提高注浆效率 ， 可采用群管注浆（每 3 ～ 5 根为一组 ）   。

图   6.6 -1   超前小导管注浆图

6.6.1   注浆设计

根据地质情况，按渗透系数确 定注浆类型 ， 进行注浆设计 。 注浆设计主要进行注浆压力 、 注 浆半径 、 单管注浆量和浆液配比的选定 。

注浆压力 ：   一般为 0.5 ～ 1.5MPa ， 同时应考虑岩层的裂隙阻力 ， 根据现场情况试验后确定 。

浆液的扩散半径 r ： 根据已有资料进行工程类比及现场岩体注浆试验情况选定注浆压力范围 ， 确定浆液扩 散半径 r 的大小 。

浆液配比 ：   水泥单液浆先按水灰比 1 ： 1 ～ 0.5:1 ， 速凝剂参量 5％配制 ， 根据实际情况调整 。 其它浆液也应根据实际情况调整 。

注浆材料一般有水泥浆 、 改性水玻璃 、 水玻璃和 CS浆 ， 采用何种注浆材料应视地质条件选用 ， 注浆材料可参 考表   6.6-1   选用 。

表   6.6 -1   注浆材料选择参考表

6.6.2   拌浆

水泥浆液搅拌应在拌和 机内进行 ， 并在注浆过程中不停搅拌 。 根据拌和机容量大小 ， 严格按 要求投料 。

配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时， 严防水泥包装纸及其杂物混入 。 拌好的浆液在进入贮浆槽 及注浆泵之前应对浆液进行过滤 。 未经过滤网过滤的浆液不允许进人泵内 。

6.6.3   注浆

小导管安装完成后 ， 旋上孔口阀 ， 连接注浆管路后 ， 利用注浆泵先压水检查管路 、 设备状况 ， 再做压水试验 。

注浆应采用专用注浆泵注浆 ， 为加速注浆 ， 可在小导管前安装分浆器 ， 一次可注入 3 ～ 5 根小导管 。

清孔后 ， 按由下至上的顺序施工 ， 浆液先稀后浓、注浆量先大后小。

注浆压力按分级升压法控制 ， 由注浆泵油压控制调节 。

发生串浆现象，采用多台泵 同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆 ； 注水泥浆压力突然升高应立即 停机检查 ； 水泥浆单液进浆量很大 ， 压力上不去 ， 则应调整浆液浓度及配合比 ， 缩短凝胶时间 ， 进行小量低压注浆或间歇式注浆 ， 但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间 。

结束标准 ： 以终压控制为主 ． 注浆量较核 ， 当注浆压力为 0 ． 7MPa ～ 1 ． OMPa ， 持续 15min 即可终止 。

注浆后至开挖的时间间隔 ， 应视浆液种类决定 。 当采用单液水泥浆时 ， 开挖时间为注浆后 8h ， 采用水泥一水玻璃浆液时为 4h左右 。 断面开挖时应保留 1 ． 5 ～ 2 ． Om的止浆岩盘 ， 防止下一次注 浆时孔口跑浆 。 开挖过程中检查浆液渗透及固结状况并根据压力一浆量曲线分析评判注浆效果 ， 以及时调整预注浆方案 。

超前小导管注浆压力应符合设计要求 ， 浆液必须充满钢管及其周围的空隙 。

7.   施工机械及工艺装备

主要施工机具设备见下表 ：

表   7-1   主要施工机具设备表

8.   作业组织

表   8- 1   工班人员安排表

9.   生产效率

表   9-1   钻孔桩钻孔速度参考值

10.   质量 标准

（ 1 ） 宜和钢架配合使用 。

（ 2 ） 钻孔 ： 先将小导管的孔位用红油漆标出 ，   钻孔的方向垂直于开挖面 ， 仰角 5° ～ 10° 。

（ 3 ） 小导管长度按照设计标准加工 ，   并应大于循环进尺的 2 倍 ；

（ 4 ） 由于掌子面喷射混凝土是在注浆管安装好后进行 ，   所以 ， 在喷射混凝土时 ， 注浆管应带 上防护帽（用竹筒制作 ， 以防止喷射混凝土堵塞注浆管 ）   。

（ 5 ） 配制好的注浆浆液应在规定时间内注完 ，   随配随用。

（ 6 ） 在掌子面有小裂隙漏浆 ， 先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙 ， 并调整浆液配比 ， 缩短凝胶 时间 。 若仍跑浆 ， 在漏浆处用风钻钻浅孔注浆固结 。

（ 7 ） 注浆结束后 ， 经检查确认浆液固结体达到设计规定强度后再进行隧道开挖 。

11.   常见问题及处理方法

（ 1 ） 当注浆压力突然升高 ， 则只注纯水泥浆或清水 ， 待泵压恢复正常时 ， 再进行双液注浆 。 若压力不恢复正常 ，   则停止注浆 ， 检查管路是否堵塞 。

（ 2 ） 当进浆量很大 ， 压力长时间不升高时 ， 应调整浆液浓度及配合比 ， 缩短凝胶时间 ， 进行 小泵量 、 低压力注浆， 以便浆液在岩层裂隙中胶凝；也可采用间歇式注浆方式，其间歇时间不能 超过浆液凝胶时间 。

（ 3 ） 注浆发生堵管时 ， 先打开孔口泄压阀 ， 再关闭孔口进浆阀 ， 然后停机 ，   查找原因 ， 迅速 进行处理 。 注浆结束时，应先打开泄压管阀门， 再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管冲洗干净后 方可停机 。

12.   安全生产与环境保护

12. 1   安全控制要点及措施

（ 1 ） 小导管施工前应完成初期支护 ， 钢架架设完毕 ， 并对开挖掌子面进行喷身混凝土 ， 防止 钻孔工程发生掉石及坍塌 。

（ 2 ） 控制每环循环开挖长度 ，   注意控制成形质量 ， 防止超挖引起小导管前端脱落 ， 超前预注 浆支护失败 。

（ 3 ） 每进尺 0.8m ～ 1.0m ， 应立即架设下一榀钢架 。

（ 4 ） 为了使开挖工作迅速转入注浆作业 ， 宜尽量采用有机动性且能装载注浆机具和材料的注 浆台车系统 。

（ 5 ） 钻孔过程中遇见突泥情况 ， 立即停钻 ， 进行注浆处理 。

（ 6 ） 注浆结束后压入定量清水 ， 清洗设备和管路 。

（ 7 ） 作业人员必须佩戴安全帽及防护手套 。

12.2   环 境保护

（ 1 ） 使用低噪音设备进行施工 ， 必要时采取消音 、 隔音设施以降低噪音 。

（ 2 ） 施工现场产生的污水和废水 ， 应集中处理 ， 符合排放标准时才能排放 。

（ 3 ） 运输散装材料 ， 车厢应封闭或覆盖 ，   避免散落 。

13.   施工 质量记录

（ 1 ） 钻孔 、 装管工序卡片

（ 2 ） 注浆工序卡片