超前小导管施工工艺工法文档格式.docx
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5施工方法
超前小导管施工时,人工采用风动凿岩机沿隧道开挖线在隧道拱部钻小导管孔,小导管孔的孔径、孔深、外插角必须符合设计要求。
把加工好的小导管送入孔内,采用CS(水泥水玻璃)胶泥把小导管和岩石孔之间空隙封堵起来。
在小导管端头连接孔口阀及管路,和注浆机相连,对小导管进行注浆。
注浆材料采用水泥浆或水泥-水玻璃双液浆。
注浆结束后把小导管和钢架焊接连接在一起,然后进行下道隧道施工工序。
6工艺流程及操作要点
6.1工艺流程
6.1.1超前小导管施工工艺流程图见图1,小导管构造见图2。
图1超前小导管施工工艺流程图
图2注浆小导管结构图
6.2操作要点
6.2.1超前小导管的操作要点
1小导管的制作
1)小导管一般采用直径φ38~50mm的钢管制作。
2)小导管前端做成尖锥形,尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍,管壁上每隔20~30cm梅花型钻眼作为溢浆孔,眼孔直径为φ6~8mm,尾部长度100cm不钻孔。
小导管构造见图2。
3)小导管长度一般为3.5~5.0m。
2小导管的钻孔、安装
1)测量放样,在设计孔位上做好标记,用凿岩机钻孔,孔径较设计导管管径大10mm以上,孔深、外插角必须符合设计要求。
外插角:
取值应考虑小导管的长度和钢架的间距、钢架的截面高度,一般外插角10°
~15°
,可根据实际情况调整。
2)超前小导管沿隧道拱部开挖线均匀布设,间距应根据开挖工作面前方的地质条件和自稳能力确定,一般间距为30~50cm。
3)成孔后,将小导管按设计要求插入孔中,或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入,小导管外露20cm,在注浆结束后和钢架焊接连接,支撑于开挖面后方的钢架上或与钢架共同组成预支护体系。
4)采用CS(水泥水玻璃)胶泥封堵小导管和岩石孔之间空隙。
5)安装注浆阀门和管路。
6)超前小导管施工其纵向搭接长度不小于1m。
7)当隧道围岩比较破碎时,为了有效的超前加固前方围岩,有时采用双层超前小导管的加固方式,内层小导管按照一般的小导管参数布设,外层小导管和内层小导管间隔交替布孔,一般外插角应大于内层小导管的外插角度,可以加大的围岩加固圈的范围,确保围岩稳定,设计有双层超前小导管的,严格按照设计施工。
3注浆
1)注浆采用注浆泵压注水泥浆或水泥水玻璃双液浆。
2)小导管安装完成后,应进行压水试验,压力一般不大于1.0MPa,并根据设计和试验结果确定注浆参数。
注浆压力:
一般为0.5~1.0MPa。
浆液浓度按照设计配制。
浆液必须充满钢管及其周围的空隙。
3)注浆材料按表1参照选用。
表1常用注浆材料的选择
浆液名称
胶凝时间
抗压强度MPa
扩散半径mm
主要成分
适用范围
单液水泥浆
6-15h
10-25
200-300
水泥、其它附加剂
围岩裂隙、工作面注浆、壁后充填注浆
水泥水玻璃
十几秒-几十分
5-20
水泥、水玻璃
围岩裂隙、工作面注浆、壁后充填注浆、堵特大涌水
水玻璃类
几秒-几十分
<3
300-400
水玻璃、其它附加剂
细砂、砂粘土、冲积层注浆、
细砂砂浆
水泥、细砂
壁后充填注浆、空洞充填注浆
4)水泥浆液采用拌和桶配制,配制水泥浆液或稀释水玻璃浆液时,应防止杂物混入,配制好的浆液必须过滤后使用。
5)注浆采用专用注浆泵注浆。
6)配制好的浆液应在规定时间内注完,随配随用。
7)注浆顺序为由下至上,浆液先稀后浓、注浆量先大后小,注浆压力由小到大。
8)当发生串孔时,应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。
当注浆压力突然升高时应停机查明原因;
当水泥浆进浆压力很大、压力不变时,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。
9)注浆结束标准:
当压力达到设计注浆终压并稳定10-15min,注浆量达到设计注浆量80%以上时,可结束该孔注浆。
10)当采用单液水泥浆注浆时,开挖时间为注浆后8h,采用水泥-水玻璃双液浆时为4h。
6.2.3超前小导管的验收标准
1超前小导管所采用的钢材的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求,超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求,超前超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。
2超前小导管施工允许偏差和检验方法如下表:
表2超前小导管施工允许偏差(mm)和检验方法
项目
外插角
孔间距
孔深
检验数量
检验方法
小导管
2°
+50、-50
+50、0
每环抽查3根
仪器测量、尺量
3超前小导管注浆浆液强度和配合比应符合设计要求,且浆液必须充满钢管及周围的空隙。
7劳动力组织
小导管注浆施工为三道工序,一般在一个班次可以完成。
表3注浆作业劳动组织表(以单线隧道为例)
序号
工作项目
作业内容
人数
1
小导管加工
气焊工
电工
2
小导管安设
测工
3
开挖工
5
电焊工
小导管注浆
水泥搅拌
普工
机械修理工
试验工
技工
技术员
8主要机具设备
表4主要机械、设备、仪器配置表(以单线隧道为例)
设备名称
规格型号(参考)
数量
用途
气焊枪
1支
加工小导管
电焊机
2台
焊接阀门和连接管路、小导管和钢架焊接
风动凿岩机
YT28
3台
钻孔
4
注浆泵
KBY-50/70
1台
注浆用
水泥浆搅拌机
配制水泥浆
6
全站仪
小导管定位
7
水准仪
8
波美比重计
10支
配制水玻璃浆液
9质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1.1钻孔角度不准,小导管施做出现偏差,不能形成拱形棚架。
9.1.2钻孔坍孔掉碴,小导管送不到位。
9.1.3孔口出现漏浆。
9.1.4注浆出现穿孔。
9.1.5注浆效果不好,小导管之间的岩体没有固结好。
9.2保证措施
9.2.1严格按照布设的孔位打孔,在钻孔过程中,采用经纬仪、角度尺、测斜尺随时检查孔位和钻孔角度,出现偏差及时修正。
为了准确定位,也可以按照设计的小导管(超前锚杆)间距和角度的孔位加工定型模具,施工前先安装好模具,通过模具预留空控制小导管(超前锚杆)的间距和方向、外插角。
9.2.2采用吹管法洗孔,对掉碴、坍孔严重的,采用风钻二次清空。
利用风钻的冲击力推动送小导管(超前锚杆)到底。
对于坍孔严重不能成孔的,也可以采用自进式锚杆代替超前小导管。
9.2.3孔口封堵不严,采用CS胶泥重新封堵。
9.2.4当发生串孔时,应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。
9.2.5每个孔注浆应达到注浆结束标准。
即当压力达到设计注浆终压并稳定10-15min,注浆量达到设计注浆量80%以上时,可结束该孔注浆。
10安全措施
10.1主要安全风险分析
10.1.1水泥浆液和水玻璃对人皮肤都具有腐蚀作用,防止浆液射出伤及眼睛。
10.1.2注浆泵工作时,注浆管路及卡口、连接口容易在高压状态下爆开,伤及操作人员。
10.1.3围岩较差地段,围岩支护及掌子面围岩易在高压注浆下变形、爆裂,伤及工作人员。
10.2保证措施
10.2.1严格执行安全交底制度和安全学习制度,提高施工人员安全意识。
10.2.2注浆人员必须佩带防护眼罩,防止水泥浆射出伤及眼睛,浆液接触人员要带胶皮手套,防止浆液腐蚀双手。
10.2.3注浆机操作严格按照操作规程操作,严禁违反操作规程。
管路连接要牢固,注浆施工时,其他施工人员禁止靠近作业面。
10.2.4施工期间,尤其在注浆时,应对支护的工作状态及掌子面的状态进行检查。
当发现支护变形或损坏时,应立即停止注浆,采取措施。
11环保措施
11.1工序完后要作到工完料清。
11.2隧道注浆作业面在隧道地较低处挖一集水坑,汇集废浆液和废水,沉淀后,废水流到洞外三级沉淀池。
集水坑严禁设在隧道边墙及墙脚部位,防止废水浸泡边墙或墙脚。
11.3沉淀的水泥-水玻璃不得随意堆放,应运到指定地点深埋。
11.4加强掌子面的通风,稀释电焊产生的有毒有害气体。