在台阶法施工中,超前小导管注浆是针对软弱破碎围岩的重要预加固措施,其施工要点可从导管设计、加工安装、注浆工艺及质量控制等方面具体说明,具体如下:
一、导管设计与布置
1. 导管参数
① 管径与长度:通常采用外径Φ42~Φ50mm、壁厚3.5~5mm的热轧无缝钢管,长度3~5m(根据围岩破碎程度调整,一般不超过6m),确保加固范围覆盖开挖台阶前方1~3m。
② 布置范围:沿隧道拱部或边墙开挖轮廓线外布置,环向间距30~50cm,外插角5°~15°(上台阶拱部常用较小角度,边墙可适当增大至20°),以形成均匀的加固拱壳。
2. 导管加工
① 前端:加工成尖锥状,便于打入围岩;距前端1~1.5m范围内开设Φ6~Φ8mm注浆孔,按梅花形布置,间距15~20cm,尾部预留30~50cm不设孔作为止浆段。
② 尾部:焊接Φ6~Φ8mm钢筋箍或法兰盘,防止打入时导管端部变形,同时便于与钢架(如格栅钢架或工字钢)焊接固定。
二、施工流程与安装要点
1. 施工准备
① 测量定位:根据设计要求在掌子面标出导管位置,误差≤5cm,确保环向分布符合加固范围。
② 设备工具:采用凿岩机、液压锤或钻机成孔(视围岩硬度选择,硬岩需钻孔后插入导管,软岩可直接打入),配备注浆泵(如双液注浆泵)、搅拌机及压力表(精度≥1.5级)。
2. 导管安装
① 成孔与插入:钻孔直径比导管外径大10~20mm,钻孔深度比导管长度长10cm;插入导管后,检查外露长度(尾部需露出钢架10~20cm),确保与钢架焊接牢固,形成整体支撑结构。
② 密封性:导管与孔口间隙用速凝水泥浆或锚固剂封堵,防止注浆时漏浆,同时在尾部安装止浆阀(如球阀)控制注浆压力。
三、注浆工艺控制
1. 注浆材料
① 单液浆:水泥浆(水灰比1:1~0.8:1),适用于裂隙发育、渗透性较好的围岩。
② 双液浆:水泥-水玻璃双液浆(体积比1:0.5~1:1,水玻璃浓度35~40Be′),初凝时间30秒~2分钟,用于富水或需快速固结的地段。
③ 外加剂:可添加早强剂、减水剂等改善浆液性能,具体配比需通过现场试验确定。
2. 注浆参数
① 压力:初始压力0.3~0.5MPa,终压1.0~1.5MPa(根据围岩密实度调整,避免超压导致地表隆起或围岩劈裂),注浆速度控制在5~15L/min。
② 顺序:遵循“由低到高、间隔跳孔”原则,先注边墙孔再注拱部孔,单孔注浆量达到设计值或压力升至终压并稳定10分钟以上时结束。
③ 终止标准:以注浆压力为主、注浆量为辅,单孔注浆量达到设计计算量(考虑围岩孔隙率)或压力达标且无漏浆时停止。
四、质量控制与注意事项
1. 过程检查
① 注浆过程中密切监测地表及周边建筑物沉降,发现异常立即暂停注浆,分析原因并调整参数(如降低压力、缩短注浆时间)。
② 检查导管打入角度和深度,避免角度过大导致加固范围不足,或过小导致侵入隧道开挖轮廓。
2. 效果检验
① 注浆后通过钻孔取芯、声波探测等方法检查加固区强度和均匀性,要求加固后的围岩承载力≥设计值,渗透系数≤10⁻⁵cm/s(富水地段)。
② 开挖时观察掌子面围岩稳定性,若出现掉块、渗水等情况,需补打小导管或调整注浆参数。
3. 安全措施
① 注浆泵压力系统需安装安全阀,避免超压爆管;操作人员需佩戴防护装备,防止浆液溅入眼睛或皮肤。
② 台阶法施工时,上台阶超前小导管注浆完成后,需待浆液达到设计强度(一般4~6小时,双液浆可缩短至1~2小时)再进行开挖,确保加固效果。
超前小导管注浆的核心是通过“密排导管+压力注浆”在开挖轮廓外形成临时加固圈,其施工要点需严格控制导管角度、注浆压力及材料配比,确保与台阶法开挖步序紧密配合(如上台阶注浆后优先开挖,下台阶视情况补充支护),最终实现“先支后挖、稳扎稳打”的安全施工目标。