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1、黄土隧道注浆管快速施工工法1前言隧道施工常采用浅埋暗挖的施工方法，而预加固及预支护措施则在隧道施工过程中起着关键作用。注浆小导管是隧道工程进行掘进施工中采用的一种超前的预支护技术，在隧道的软弱破碎地层、穿越浅埋段、沙层段、洞口偏压段、断层破碎带及沙卵石段等不良地段施工中发挥着重要的作用。注浆小导管是沿开挖隧道或地下工程外轮廓线，以一定角度打入（或钻孔后装入）管壁带孔的小导管,并以一定的压力向管内压注浆液的施工措施。它既能将洞室周围土体预加固，又能起超前预支护作用。注浆小导管施工简单，且注浆时间短，达到加固、防渗、堵漏的目的，所以广为利用。目前，隧道工程中注浆小导管施工时通常先利用钻孔设备钻孔，
2、然后向孔内下导管后才能进行注浆，而钻孔和下管为两个相对独立的施工工序，需要实现钻孔和下管两个工序后，才能注浆，因此存在工序较为繁琐，施工效率较低的问题。公司天庄高速西城山隧道出口浅埋段为上更新统洪积黄土、碎石，根据现场施工情况，在使用小型挖掘机液压振动顶管施工锁脚锚管和超前小导管过程中，通过对既有挖掘机的液压破碎锤进行简单改进，采用挖掘设备驱动液压的振动锤，可以实现振动锤的振动，通过振动锤与连接头连接，连接头再与注浆管插接配合，利用振动锤的振动力，可以驱动注浆管对土层完成钻孔和下管操作，大大提高了钻孔和下管的施工效率；并且通过该连接头的抵靠面与注浆管之间为抵触配合，可以提供抵靠作用，从而使得振
3、动锤能够驱使注浆管进行钻孔。而伸入段可以伸入于注浆管内，这样在振动锤的锤击过程中，伸入段能够给注浆管提供轴向上的支撑作用，保证注浆管的稳定，并且伸入段伸入于注浆管内，可以有效避免注浆管在振动过程中端面出现变形的情况，便于注浆管后期连接止浆阀。更重要的是，当注浆管钻孔到位后，由于伸入段伸入于注浆管内并未与注浆管直接进行连接，因此可以适应于与不同型号的注浆管配合，并且挖掘设备带动连接头撤出注浆管时，连接头能够快速与注浆管分离，便于进行下一次的钻孔和下管工作。该工法解决了注浆管成孔和下管的施工效率低的问题；同时，施工辅助装置取得了实用新型专利，并发表了论文：黄土隧道注浆管快速施工方法探索。2工法特点
4、2.1 施工所需要的配套设备少，钻孔与送管同时进行，成孔效率高，缩短了注浆小导管的施工时间，降低了开挖及支护的循环时间，使项目工期提前。2.2 钻孔过程中减少水资源和电力能源的消耗，节约能源；采用液压振动顶管法施工，只需1个工人配合挖掘机安装小导管，而采用手持风动凿岩机需5人同时钻孔，2人配合送管，每个班减少了6个人工，大大降低了工人的劳动强度，同时降低了项目成本。2.3 对周边围岩的扰动小，能避免钻孔过程中水浸泡周围土层，降低承载力，引起坍塌，提高了施工人员的安全系数；同时保持洞内的施工环境干燥。2.4 使用小型挖掘机液压振动顶管施工注浆小导管速度快、效果好，占用资源少，可以充分利用现有的设
5、备，提高设备使用率。3适用范围本工法适用于黄土隧道注浆小导管快速施工。此工法振动顶管套头通过对既有挖掘机的液压破碎锤进行简单改进，便可使用；施工速度快、效果好，占用资源少，可以充分利用现有的设备，提高设备使用率。4工艺原理目前，隧道工程中注浆小导管施工时通常先利用钻孔设备钻孔，然后向孔内下导管后才能进行注浆，而钻孔和下管为两个相对独立的施工工序，需要实现钻孔和下管两个工序后，才能注浆，因此存在工序较为繁琐，施工效率较低的问题。黄土隧道注浆管快速施工工法采用挖掘设备驱动液压的振动锤，通过振动锤与连接头连接，连接头再与注浆管插接配合，利用振动锤的振动力，可以驱动注浆管对土层完成钻孔和下管操作，大大
6、提高了钻孔和下管的施工效率。并且通过该连接头的抵靠面与注浆管之间为抵触配合，可以提供抵靠作用，从而使得振动锤能够驱使注浆管进行钻孔，起到稳固和支撑注浆管的作用；同时，通过连接头的抵靠面保护了注浆管的端面，可以有效避免注浆管在振动过程中端面出现变形的情况，便于注浆管后期连接止浆阀，提高了小导管的使用率。而伸入段可以伸入于注浆管内，这样在振动锤的锤击过程中，伸入段能够给注浆管提供轴向上的支撑作用，保证注浆管的稳定，并且伸入段伸入于注浆管内，可以有效避免注浆管在振动过程中端面出现变形的情况，便于注浆管后期连接止浆阀。更重要的是，当注浆管钻孔到位后，由于伸入段伸入于注浆管内并未与注浆管直接进行连接，因
7、此可以适应于与不同型号的注浆管配合，并且挖掘设备带动连接头撤出注浆管时，连接头能够快速与注浆管分离，便于进行下一次的钻孔和下管工作。下管完成后，连接止浆阀进行注浆。5施工工艺流程和操作要点5.1施工工艺流程（见图5.1）西城山隧道出口段黄土地段注浆管有超前小导管、锁脚小导管、基地注浆小导管，施工工艺流程以超前小导管为例进行说明。图5.1液压振动法超前小导管施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备施工前对注浆液进行严格比选，进行配比试验并进行现场试验，确定注浆参数。同时进行注浆设备准备、管材加工、材料准备、机具准备。超前小导管配合型钢钢架使用，应用于隧道IV、V级围岩地段拱部超前注浆预支护
8、，其纵向搭接长度不小于1m。超前小导管设计参数：超前长导管规格：长3.0m,中42*4mm热轧无缝钢管；小导管环向间距：35Cnl或40Cnb倾角：外插角512；注浆材料：水泥浆液，水灰比1：1（重量比）。小导管前端做成尖锥形，管壁上每隔15Cm梅花型钻眼，孔径8mm,尾部长度不小于50Cm作为不钻孔的止浆段。钻孔采用机械钻孔，注浆孔间距须用专用卡具进行定位钻孔，不得采用电焊或氧气、乙快进行吹孔。小导管构造见图5.2.1：导管大样图严加鼐郡jZM)8mm孔_50J_240J悭300图5.2.1小导管大样图5.2.2测量定位采用全站仪，在开挖轮廓线上按照设计位置测量出小导管钻孔位置，并标识清楚。
9、小导管数量，间距，纵向搭接长度应与设计图纸一致。5.2.3钻孔下管采用挖掘设备中振动锤借助连接头与注浆管插接配合后，利用振动锤的振动力施力于注浆管进行钻孔和下管，钻孔和下管可以同时进行，大大提高了施工效率。而且连接头前端的伸入段可以伸入于注浆管的管内一部分，起到稳固和支撑注浆管的作用，可以有效避免注浆管在振动过程中端面出现变形的情况，便于注浆管后期连接止浆阀。而且振动锤借助注浆管在进行锤击和钻孔时，由于插接配合，向连接头和注浆管间施加压力，连接头也不会与注浆管分离，当钻孔完成后，撤出振动锤时，连接头与注浆管之间能够快速分离，免去了注浆管与连接头之间的拆除作业，振动锤可直接与下一根注浆管配合进行
10、下一次钻孔作业。同时，采用液压振动顶管法施工，只需1个工人配合挖掘机安装小导管，而采用手持风动凿岩机需5人同时钻孔，2人配合送管，每个班减少了6个人工,大大降低了工人的劳动强度。使用手持风动凿岩机钻孔过程中水容易浸泡周围土层，降低承载力，容易引起坍塌。图5,2.3-1超前小导管施作图5.2 3-2锁脚导管施作2图5.2.3-3振动顶管套头5.2.4注浆前准备下管完毕后，小导管外露20Cm支撑于开挖面后方钢架上，与钢架焊接组成预支护体系；注浆前先喷射混凝土5-10Cnl厚，封闭掌子面，形成止浆盘；进行注浆管路调试，将注浆泵的高压胶管与管口联通，并且用棉纱等将管口处的缝隙塞紧，以保证注浆时不至于渗
11、漏浆液。管路接通后先要压水检查密封性，达到要求后方可注浆。5.2.5注浆1压注水泥砂浆压力0.5IMPa。注浆工艺严格按设计和施工规范进行，注浆顺序由下向上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大进行。小导管注浆工艺流程如下图5.2.2。注浆参数：注浆压力：0.5LOMPa水泥：P.042.5普通硅酸盐水泥注浆材料：水泥浆液，水灰比1：1（重量比）图5.2.5小导管注浆工艺流程图2注浆结束标准。当压力达到设计压浆终压并稳定i-15min,注浆量达到设计注浆量80%以上时，可结束该孔注浆。注浆过程中出现以下异常现象的处理方法：（1）串浆，即浆液从其它孔流出的现象。发生串浆时，应将串浆孔及
12、时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或钢筋将管内杂物清除，并用高压风或水冲洗（拔塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序)，然后再注浆。(2)注浆时压力突然升高，则可能发生堵管，应停机检查。当堵管时，要敲打或滚动以疏通注浆管，无法疏通时要补管。(3)注浆过程中出现进浆量很大，压力长时间不升高的现象，则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或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶。5. 2.6效果分析做好注浆记录：注浆过程中.要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量，发生情况及时处理。确保注浆效果：开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析量测数据，发现问题后必须停工处理
13、。6材料与设备5.1 主要材料表6.1主要材料序号名称规格型号单位数量1小导管42mm*3.5mm115.52水泥P.042.5袋203水kg10006. 2主要施工机具设备表6.2主要设备序号名称规格型号单位数量1挖掘机60型台12电焊机BX1-500台13空压机20m3台24注浆泵KBY-50/70台15拌和机SMJ-500台16注浆嘴个17浆液桶个18胶管m207质量控制7.1严格控制质量标准注浆小导管的施工应符合公路隧道技术施工规范(JTGT36602020)及公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2017)1.1. 1超前小导管所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、
14、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求；检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每601为一批，不足601按一批计；检验方法：检查每批质量证明文件并进行相关性能试验；1.2. 2超前小导管所用的钢管的品种和规格必须符合设计要求；检验数量：全部检查；检查方法：观察、尺量；1.3. 3超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求；检验数量：全部检查；检查方法：观察；1.4. 4超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求；检验数量：全部检查；检查方法：观察；1.5. 5注浆浆液的配合比应符合设计要求；检验数量：全部检查；检验方法：试验室进行配合比选定试
15、验；7. 1.6超前小导管注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙；检验数量：全部检查；检验方法：检查施工记录的注浆量和注浆压力，观察。7. 2质量控制措施7. 2.1严格控制小导管施作角度。小导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入，角度误差不得大于2,超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管、注浆。小导管角度过小易引起下个循环开挖不到位，引起学子面掉块或坍塌；施作角度过大，易引起超挖。7. 2.2严格控制小导管环向间距。环向间距孔口距允许偏差为5cm。超前小导管施作的环向间距过大易引起导管护不住上部松散围岩，从两导管的孔隙间掉块，进而可能引起坍塌。7. 2.3严格控制小导管打入长度及纵向搭接长度。纵向两排小导管的水平投影应有不小于IoOCnl的搭接长度。8. 2.4做好注浆记录：注浆过程中.要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量，发生情况及时处理。9. 2.5确保注浆效果：开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析量测数据，发现问题后必须停工处理。7.2.6小导管施工前必须认真执行技术交底制，使现
