CN101196118A - 超前双排注浆小导管施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超前双排注浆小导管施工工艺，其步骤为：先开挖结构竖井，安放首榀钢格栅，在钢格栅上打设双排注浆小导管，它与钢格栅轮廓线所构成弧面倾角分别为7～10°和30～60°，环向间距均为0.3～0.4m，然后向小导管中注浆，待注浆土体达到强度后，按钢格栅纵向间距要求开挖土体，安放下一榀钢格栅，再打设双排注浆小导管，直至安放末榀钢格栅为止。本发明的优点是：针对大断面暗挖隧道，尤其是穿越建筑物底部、隧道拱部处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾(卵)石层等地层时，对地层打设双排注浆小导管，可对地层进行全面加固，在原有加固壳体的基础上形成第二层缓冲壳体，进一步减缓或避免地层破坏后的沉降及建(构)筑物的损坏。

Description

超前双排注浆小导管施工工艺

技术领域

本发明是指一种超前双排注浆小导管施工工艺。它作为施工防塌陷沉的必要有效手段，适用于大断面暗挖隧道，以及劣质土层中顶管(人工顶管)施工需要对土体进行预先加固的工程。尤其是穿越建筑物底部、穿越沉降要求控制严格的构筑物(如在铁路、桥梁等下方施工)，隧道拱部处于无粘结、自稳力差的砂层及砂砾(卵)石层及松散地质土层。

背景技术

超前小导管注浆进行土体预加固在隧道工程领域内是一种现有的施工工艺。常规做法：一般选用φ32水煤气管制作注浆小导管，长度控制在2～3m，注浆小导管沿隧道周边单排布设，环向间距一般不大于400mm，导管插入角度控制在10～15°以内。其缺点是在大断面暗挖隧道穿越建(构)筑物底部及对应隧道拱部处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾(卵)石层等地层以及劣质土层中，由于单层加固形成的注浆壳体封闭环较为薄弱，对地层的加固效果较差，沉降难以控制，如果土壤加固壳体达不到设计效果可能发生重大事故。

发明内容

本发明的目的是针对单层超前注浆小导管注浆效果不理想的现状，进行科学的理论分析、摸索，并且结合工程实体的实践，提供一种针对大断面暗挖隧道，尤其是穿越建筑物底部时，作为加固用的超前双排注浆小导管施工工艺。本发明采用双排加固，可在加固的基础上减缓地基沉降，上排受力对下排减缓压力，从而达到防止坍塌，保证安全的目的。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

一种超前双排注浆小导管施工工艺，包括以下步骤：

(1)开挖结构竖井，开挖至隧道口上方时做超前大管棚；

(2)开挖隧道沿纵向达规范要求进尺后，安放首榀钢格栅，钢格栅为拱形框架结构，其轮廓线与隧道开挖轮廓线相同；

(3)沿暗挖断面钢格栅中心线为对称中心150°～180°夹角范围，打设第一排小导管，它与钢格栅轮廓线所构成弧面倾角为7°～10°，小导管之间环向间距为0.3m～0.4m；

(4)沿暗挖断面钢格栅中心线为对称中心150°～180°夹角范围，打设第二排小导管，它与钢格栅轮廓线所构成弧面倾角为30°～60°，小导管之间环向间距为0.3m～0.4m；

(5)对上述双排小导管进行注浆，待注浆土体达到强度后，按钢格栅纵向间距设定要求开挖暗挖结构断面四周土体；

(6)再安放下一榀钢格栅拱架，采用钢筋及钢筋网片将前后钢格栅焊接牢固，按设计给定的暗挖初期支护厚度喷射混凝土至此榀钢格栅处；

(7)按钢格栅纵向间距设定要求开挖暗挖结构断面核心部分土体；

(8)在步骤(6)中的该榀钢格栅拱架上再按步骤(3)、步骤(4)分别打设第一排、第二排小导管，然后注浆，开挖土体，再安放下一榀钢格栅拱架，循环往复，直至安放末榀钢格栅为止。

钢格栅榀数的多少视暗挖隧道长度而定。

钢格栅纵向间距设定要求为0.5m(两榀钢格栅构件中心之间的距离)。

每排小导管均由多根大小、形状相同的小导管呈等间距立体平行排列，每排小导管的后端部分均与钢格栅固接。

根据地层土质的不同，小导管采用直径25～42mm的无缝钢管、水煤气管等，壁厚3.5～6.5mm，长度为2.25～3.5m，可视地层不同采用不同尺寸。

小导管前端为200～300mm长的圆锥状，在距后端1000mm不开孔(后端部分与钢格栅固接)，剩余部分沿管壁间隔200mm梅花形设置溢浆孔，溢浆孔直径为6～8mm。将双排注浆小导管按规定角度打入地层，往小导管中注浆时，浆液从溢浆孔中溢出，渗入地层中，达到加固地层的目的。

依据暗挖断面所处的土层分布情况选择适合的注浆材料，常用的注浆材料有：改性水玻璃浆液、水泥水玻璃双液浆、水泥砂浆、水泥浆或超细水泥浆等。

本发明的优点是：本发明为超前双排注浆小导管施工工艺，是针对大断面暗挖隧道，尤其是穿越建筑物底部、隧道拱部处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾(卵)石层等地层时，对地层打设角度不同的双排注浆小导管，可对地层进行全面加固，和传统注浆小导管相比较，在原有加固壳体的基础上形成第二层缓冲壳体，进一步减缓或避免地层破坏后的沉降及建(构)筑物的损坏。

附图说明

图1为超前双排注浆小导管纵断面设置立体结构示意图。

图2为超前双排注浆小导管横断面设置结构示意图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为小导管结构示意图。

图中：1.第一排小导管，2.第二排小导管，3.钢格栅，4.溢浆孔。

具体实施方式

实施例：北京地铁四号线工程动物园站(土建)的施工中，1#暗挖风道的施工。其风道为单层暗挖结构，风井四周距现有的建(构)筑物较近。在暗挖施工过程中，为了保护现有的建(构)筑物结构的安全，采用了本发明“超前双排注浆小导管施工工艺”。

本实施例所述的超前双排注浆小导管施工工艺用于暗挖隧道施工，它包括以下步骤：

(1)开挖结构竖井，开挖至隧道口上方时做超前大管棚；

(2)开挖隧道沿纵向达规范要求进尺后，安放首榀钢格栅，钢格栅为拱形框架结构，其轮廓线与隧道开挖轮廓线相同；

(3)沿暗挖断面钢格栅中心线为对称中心150°～180°夹角范围，打设第一排小导管，它与钢格栅轮廓线所构成弧面倾角为7°～10°，小导管之间环向间距为0.3m～0.4m；

(4)沿暗挖断面钢格栅中心线为对称中心150°～180°夹角范围，打设第二排小导管，它与钢格栅轮廓线所构成弧面倾角为30°～60°，小导管之间环向间距为0.3m～0.4m；

(5)对超前双排注浆小导管进行注浆，待注浆土体达到强度后，按钢格栅纵向间距设定要求的0.5m开挖结构断面周边土体；

(6)再安放下一榀钢格栅拱架，采用钢筋和钢筋网片将前后钢格栅焊接牢固；按设计给定的暗挖初期支护厚度喷射混凝土至此榀钢格栅处；

(7)按钢格栅纵向间距设定要求的0.5m开挖暗挖结构断面核心部分土体；

(8)在步骤(6)中的该榀钢格栅拱架上再按步骤(3)、步骤(4)分别打设第一排、第二排小导管，然后注浆，开挖土体，再安放下一榀钢格栅拱架，循环往复，直至安放末榀钢格栅为止，隧道工程暗挖结束。

超前双排注浆小导管管内注浆材料的选择，主要依据暗挖断面所处的土层分布情况选择适合的注浆材料，常用的注浆材料有：改性水玻璃浆液、水泥水玻璃双液浆、水泥砂浆、水泥浆、超细水泥浆等。本实施例中采用了PH＝3～4的改性水玻璃浆液。

如图1、图2所示，钢格栅3上设置双排小导管，每排小导管均由多根大小、形状相同的小导管呈等间距立体平行排列，每排小导管的后端部分均与钢格栅3固接；钢格栅3为拱形框架结构，其轮廓线与隧道开挖轮廓线相同，第一排小导管1与钢格栅3轮廓线所构成弧面倾角为7～10°，第二排小导管2与钢格栅3轮廓线所构成弧面倾角为30～60°；小导管之间的环向间距均为0.3～0.4m。

双排小导管在钢格栅3上的设置范围以钢格栅中心线为对称中心150～180°夹角。

小导管采用直径25～42mm的无缝钢管，壁厚3.5～6.5mm，长度为2.25～3.5m，可视地层不同采用不同尺寸。

如图4所示，小导管前端为200～300mm长的圆锥状，在距后端1000mm不开孔，剩余部分沿管壁间隔200mm梅花形设置溢浆孔4，溢浆孔直径为6～8mm。

如图3所示，钢格栅3的框架结构为现有技术，每排小导管与钢格栅3固接部分为点焊连接。

开挖隧道时，钢格栅按隧道开挖轮廓线大小制作，将双排注浆小导管的后端部分与钢格栅焊接，当往小导管中注浆时，浆液从溢浆孔中溢出，渗入地层中，达到双层加固地层的目的。通常双排注浆小导管在施工中需安装多榀(一环钢格栅为一榀)，故应确保前次注浆小导管未开挖部分水平长度1.0m以上，前后导管搭接1.0m以上。

小导管的打设可采用引孔顶入法，其步骤为：

(1)用YT-28风钻引孔，或用吹管将砂石吹出成孔，孔径50mm，孔深视导管长度而定；

(2)插入导管，如插入困难，可用带冲击锤的风钻顶入；

(3)用吹风管将管内砂石吹出，或用掏勾将砂石掏出；

(4)导管周围缝隙用塑胶泥封堵，并用棉纱将孔口堵塞。

在每根小导管内注浆，浆液从溢浆孔中溢出，渗入地层中；注浆材料可采用PH＝3～4的改性水玻璃浆液，注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计注浆量80％以上，可结束注浆；注浆终压为0.5～0.8MP，注浆扩散半径为0.5m，注浆速度为≤30L/min。

Claims (5)

1.一种超前双排注浆小导管施工工艺，其特征在于：它包括以下步骤：

①开挖结构竖井，开挖至隧道口上方时做超前大管棚；

②开挖隧道沿纵向达规范要求进尺后，安放首榀钢格栅，钢格栅为拱形框架结构，其轮廓线与隧道开挖轮廓线相同；

③沿暗挖断面钢格栅中心线为对称中心150°～180°夹角范围，打设第一排小导管，它与钢格栅轮廓线所构成弧面倾角为7°～10°，小导管之间环向间距为0.3m～0.4m；

④沿暗挖断面钢格栅中心线为对称中心150°～180°夹角范围，打设第二排小导管，它与钢格栅轮廓线所构成弧面倾角为30°～60°，小导管之间环向间距为0.3m～0.4m；

⑤对双排小导管进行注浆，待注浆土体达到强度后，按钢格栅纵向间距设定要求开挖暗挖结构断面四周土体；

⑥再安放下一榀钢格栅拱架，采用钢筋和钢筋网片将前后钢格栅焊接牢固；按设计给定的暗挖初期支护厚度喷射混凝土至此榀钢格栅处；

⑦按钢格栅纵向间距设定要求开挖暗挖结构断面核心部分土体；

⑧在步骤⑥中的该榀钢格栅拱架上再按步骤②、步骤③分别打设第一排、第二排小导管，然后注浆，开挖土体，再安放下一榀钢格栅拱架，循环往复，直至安放末榀钢格栅为止。

2.如权利要求1所述的超前双排注浆小导管施工工艺，其特征在于：每排小导管均由多根大小、形状相同的小导管呈等间距立体平行排列，每排小导管的后端部分均与钢格栅固接。

3.如权利要求1所述的超前双排注浆小导管施工工艺，其特征在于：小导管采用直径25～42mm的无缝钢管或水煤气管，壁厚3.5～6.5mm，长度为2.25～3.5m。

4.如权利要求1所述的超前双排注浆小导管施工工艺，其特征在于：小导管前端为200～300mm长的圆锥状，在距后端1000mm不开孔，剩余部分沿管壁间隔200mm梅花形设置溢浆孔。

5.如权利要求1所述的超前双排注浆小导管施工工艺，其特征在于：所用的注浆材料为：改性水玻璃浆液、水泥水玻璃双液浆、水泥砂浆、水泥浆或超细水泥浆。

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