CN112012749A - 一种隧道超前注浆小导管及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑施工的技术领域，尤其是涉及一种隧道超前注浆小导管及施工方法。其包括管头和管身，管头和管身一体设置，管身远离管头的一端设置有加压组件，加压组件包括顶塞、连接杆、推板和进料管，顶塞位于管身内部，连接杆的一端固定连接在顶塞远离管头的侧壁上，连接杆的长度方向与管身的长度方向平行，连接杆的另一端与推板固定连接，进料管与推板远离连接杆的一端固定连接，推板和顶塞与连接杆连接的侧壁上均开设有通孔，连接杆沿其长度方向上也设置有通孔，通孔贯穿连接杆内部，各个通孔间相互连通，进料管通过通孔与管身连通。本发明通过设置加压组件，使混凝土更容易从注浆孔内流出，注浆效果更好，从而加强了围岩的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工的技术领域，尤其是涉及一种隧道超前注浆小导管及施工方法。
背景技术
超前小导管，是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法，主要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、断层破碎带等地段的预支护。小导管来源于新奥法地下洞室施工，其意图是在围岩软弱地段隧道开挖前沿隧道设计轮廓线外顺轴线方向预先环向施工带有外插角的超前小导管，在小导管内注浆，通过浆液扩散预先将开挖轮廓线附近围岩内部形成一道比较围岩致密的拱形结构，加上小导管自身刚度产生的径向力，使灌浆加固的围岩和小导管共同作用在围堰内部形成一个比较完成的承载体。这个承载体直接承受由于隧道开挖而引起的围岩应力重分布从而保持围岩的稳定，从而大大降低了软弱围岩开挖过程中出现塌方的风险。隧道开挖完成后在及时进行钢架、系统锚杆、挂钢筋网及喷混凝土联合支护施工，确保了隧道在混凝土二次衬砌施工前安全稳定的运行。
目前，授权公告号为CN208502792U的专利文件公开了一种超前注浆小导管，包括导管本体，导管本体长度为4.5m-5m，直径为42mm-45mm，壁厚为4mm-6mm，导管本体包括注浆段和止浆段，导管本体底部以上30cm-40cm为止浆段，止浆段未设置注浆孔，止浆段以上为注浆段，注浆段沿导管本体轴线设置有注浆孔，导管本体注浆段的侧壁上设置有若干水泥砂浆溢口。该小导管小导管注浆后对隧道周围围岩形成较好的保护拱，能保障围岩的稳定性，控制施工引起的位移。但是当注浆孔过小或注浆压力不足时，从注浆孔流出的浆液较少，影响注浆效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道超前注浆小导管及施工方法，其通过设置加压组件，使混凝土更容易从注浆孔内流出，注浆效果更好，从而加强了围岩的稳定性。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种隧道超前注浆小导管，包括管头和管身，管头和管身一体设置，所述管身远离管头的一端设置有加压组件，所述加压组件包括顶塞、连接杆、推板和进料管，顶塞位于管身内部，连接杆的一端固定连接在顶塞远离管头的侧壁上，连接杆的长度方向与管身的长度方向平行，连接杆的另一端与推板固定连接，进料管与推板远离连接杆的一端固定连接，推板和顶塞与连接杆连接的侧壁上均开设有通孔，连接杆沿其长度方向上也设置有通孔，通孔贯穿连接杆内部，各个通孔间相互连通，进料管通过通孔与管身连通。
优选地，所述管身内设置有螺纹钢，螺纹钢沿管身的长度方向穿设在管身内部，螺纹钢的一端通过顶塞上的通孔伸入连接杆内。
优选地，所述进料管设置为L型，进料口设置在进料管的竖直端。
优选地，所述进料管的进料口端的外侧壁上设置有螺纹，进料管上螺纹连接有旋盖，旋盖的外壁上设置有防滑纹。
优选地，所述管头设置为锥形，管头的的外侧壁上设置有外螺纹。
优选地，所述管身采用直径42mm或50mm、壁厚5mm的热轧无缝钢管，长2-6m，管身中部范围均匀设置梅花形注浆孔，注浆孔的孔径为8mm，孔间距为15cm，管身尾部40-60cm不钻孔，同时在管身尾部采用直径为6mm的钢筋焊接成钢筋加强箍，螺纹钢的直径为20-22mm。
优选地，所述顶塞设置为圆柱形，顶塞与管身内壁接触的侧壁上固定设置有防护层，防护层与管身侧壁相抵接，防护层采用橡胶材料。
本发明还公开了一种隧道超前注浆小导管的施工方法，所述方法基于上述一种隧道超前注浆小导管，所述方法包括如下步骤：
S1：施工准备
预先准备好所述隧道超前注浆小导管、注浆管、注浆用P.O.45.2的普通硅酸盐水泥、YT-28手风钻、20m3空压机、3SNS注浆泵、高速制浆机、双层储浆搅拌机、1000L储浆桶、比重计、自动记录仪；
S2：放样钻孔
依据设计图纸要求的小导管施工范围及相关参数进行小导管钻孔施工。施工前，首先对掌子面进行喷射混凝土封闭，然后穿过已支立好钢架采用YT-28手风钻进行钻孔，钻孔孔径50mm，间距按设计要求进行；
S3：小导管的安装
钻孔完成后，将小导管安插入孔内，小导管安插过程中，对于软弱围岩采用锤击或手风钻直接将小导管缓缓打入孔内；对于砂土类采用直径20钢管制成吹风管，将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔，成孔后将小导管插入；
S4：小导管注浆
小导管注浆前采用高压风进行对管内进行冲洗，确保管内无积物，同时确保小导管上的注浆孔是畅通的，以方便将浆液压入围岩；由于小导管施工时存在外插角，因此注浆时，打开旋盖，从进料管的进料口端注浆，注浆后推动推板，顶塞会对管身内的浆液加压，使浆液更容易从注浆孔流出，注浆采用注浆泵，注浆浆液水胶比建议0.7：1-1：1，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，终压达到1MPa并持续10min结束注浆，注浆完成后拧紧旋盖；若地下水丰富时，可采用水泥——水玻璃双液注浆；
S5：浆液等强
小导管注浆完成后，等强至设计要求后开始进行钻孔爆破施工，浆液强度由试验确定。
优选地，所述步骤S2中的钻孔深度大于小导管的长度，步骤S3中采用锤击或钻机顶入时，插入长度不小于管长的90％，前后两排小导管搭接长度不小于1.0m。
优选地，所述步骤S4要严格控制注浆配合比及初凝时间，初选配合比后，用初凝时间控制调整配合比，并测定凝结体的强度，选定最佳配合比；注浆压力由小到大，从开始0MPa升到终止压力1.0MPa，稳压10min，流量计显示注浆量较小时，结束注浆；为保证注浆质量，必要时可封闭开挖面。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
在管身远离管头的一端设置有加压组件，加压组件包括顶塞、连接杆、推板和进料管，顶塞位于管身内部，连接杆的一端固定连接在顶塞远离管头的侧壁上，连接杆的长度方向与管身的长度方向平行，连接杆的另一端与推板固定连接，进料管与推板远离连接杆的一端固定连接，推板和顶塞与连接杆连接的侧壁上均开设有通孔，连接杆沿其长度方向上也设置有通孔，通孔贯穿连接杆内部，各个通孔间相互连通，进料管通过通孔与管身连通，通过设置加压组件，使混凝土更容易从注浆孔内流出，注浆效果更好，从而加强了围岩的稳定性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是图2中A部分的局部放大示意图；
图4是本发明的施工方法流程图。
图中，1、管头；2、管身；21、注浆孔；22、加强筋；3、顶塞；31、防护层；4、连接杆；5、推板；6、进料管；7、旋盖；8、螺纹钢；9、通孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考图1-图4，为本发明公开的一种隧道超前注浆小导管，包括管头1和管身2，管头1和管身2一体设置，管头1长为10cm，管头1设置为锥形，管头1的外侧壁上设置有外螺纹，在将小导管伸入在钻孔内时更加容易。管身2采用直径50mm、壁厚5mm的热轧无缝钢管，管身2长2-6m，管身2中部范围均匀设置梅花形注浆孔21，浆液从注浆孔21内流出。注浆孔21的孔径为8mm，孔间距为15cm，管身2尾部50cm不钻孔，防止注浆过程漏浆。同时在管身2尾部采用直径为6mm的钢筋焊接成钢筋加强箍22，起到搭接前后两排小导管的作用。
管身2远离管头1的一端设置有加压组件，加压组件包括顶塞3、连接杆4、推板5和进料管6。顶塞3位于管身2内部，顶塞3设置为圆柱形，顶塞3与管身2内壁接触的侧壁上固定设置有防护层31，防护层31与管身2侧壁相抵接，防护层31采用橡胶材料，通过设置防护层31，使顶塞3的侧壁与管身2内壁贴合更紧密，防止浆液从两者的缝隙中流出，同时保护顶塞3的侧壁与管身2内壁间不受磨损。连接杆4的一端固定连接在顶塞3远离管头1的侧壁上，连接杆4的长度方向与管身2的长度方向平行，连接杆4的另一端与推板5固定连接，进料管6与推板5远离连接杆4的一端固定连接。进料管6设置为L型，进料口设置在进料管6的竖直端。同时，进料管6的进料口端的外侧壁上设置有螺纹，进料管6上螺纹连接有旋盖7，旋盖7的外壁上设置有防滑纹。通过将进料管6设置为L型，并加设旋盖7，起到防止加压过程中浆液从进料管6的进料口端溢出的作用。推板5和顶塞3与连接杆4连接的侧壁上均开设有通孔9，连接杆4沿其长度方向上也设置有通孔9，通孔9贯穿连接杆4内部，各个通孔9间相互连通，进料管6通过通孔9与管身2连通，通过进料管6的进料口端可以向管身2内注浆。管身2内设置有螺纹钢8，螺纹钢8的直径为20-22mm，螺纹钢8沿管身2的长度方向穿设在管身2内部，起到加强小导管强度的作用。螺纹钢8的一端通过顶塞3上的通孔9伸入连接杆4内，在推动顶塞3时，不会阻碍顶塞3移动。在向管身2内注浆时，拧开旋盖7，将浆液从进料管6的进料口端注入，浆液会顺着进料管6和通孔9依次流过推板5、连接杆4和顶塞3，进而流入管身2内，在注浆一段时间后，拧紧旋盖7，对推板5朝着顶塞3的方向夯实，管身2内的浆液会在顶塞3压力的作用下更容易从注浆孔21内流出，使注浆效果更好。
本发明还公开了一种隧道超前注浆小导管的施工方法，所述方法基于上述一种隧道超前注浆小导管，所述方法包括如下步骤：
S1：施工准备
预先准备好所述隧道超前注浆小导管、注浆管、注浆用P.O.45.2的普通硅酸盐水泥、YT-28手风钻、20m3空压机、3SNS注浆泵、高速制浆机、双层储浆搅拌机、1000L储浆桶、比重计、自动记录仪；
S2：放样钻孔
依据设计图纸要求的小导管施工范围及相关参数进行小导管钻孔施工。施工前，首先对掌子面进行喷射混凝土封闭，然后穿过已支立好钢架采用YT-28手风钻进行钻孔，钻孔孔径50mm，间距按设计要求进行，钻孔深度大于小导管的长度；
S3：小导管的安装
钻孔完成后，将小导管安插入孔内，小导管安插过程中，对于软弱围岩采用锤击或手风钻直接将小导管缓缓打入孔内，采用锤击或钻机顶入时，插入长度不小于管长的90％，前后两排小导管搭接长度不小于1.0m；对于砂土类采用直径20钢管制成吹风管，将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔，成孔后将小导管插入；
S4：小导管注浆
小导管注浆前采用高压风进行对管内进行冲洗，确保管内无积物，同时确保小导管上的注浆孔21是畅通的，以方便将浆液压入围岩；由于小导管施工时存在外插角，因此注浆时，打开旋盖7，从进料管6的进料口端注浆，注浆后推动推板5，顶塞3会对管身2内的浆液加压，使浆液更容易从注浆孔21流出，注浆采用注浆泵，注浆浆液水胶比建议0.7：1，注浆压力控制在0.8MPa，终压达到1MPa并持续10min结束注浆，主讲师需要严格控制注浆配合比及初凝时间，初选配合比后，用初凝时间控制调整配合比，并测定凝结体的强度，选定最佳配合比；注浆压力由小到大，从开始0MPa升到终止压力1.0MPa，稳压10min，流量计显示注浆量较小时，结束注浆；为保证注浆质量，必要时可封闭开挖面注浆完成后拧紧旋盖7；若地下水丰富时，可采用水泥——水玻璃双液注浆。注浆过程中，专人记录注浆情况，并根据实际情况调整注浆压力、进度，保证注浆效果；完成后检验注浆效果，不合格者要进行补注；
S5：浆液等强
小导管注浆完成后，等强至设计要求后开始进行钻孔爆破施工，浆液强度由试验确定。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种隧道超前注浆小导管，包括管头和管身，管头和管身一体设置，其特征在于：所述管身远离管头的一端设置有加压组件，所述加压组件包括顶塞、连接杆、推板和进料管，顶塞位于管身内部，连接杆的一端固定连接在顶塞远离管头的侧壁上，连接杆的长度方向与管身的长度方向平行，连接杆的另一端与推板固定连接，进料管与推板远离连接杆的一端固定连接，推板和顶塞与连接杆连接的侧壁上均开设有通孔，连接杆沿其长度方向上也设置有通孔，通孔贯穿连接杆内部，各个通孔间相互连通，进料管通过通孔与管身连通。
2.根据权利要求1所述的一种隧道超前注浆小导管，其特征在于：所述管身内设置有螺纹钢，螺纹钢沿管身的长度方向穿设在管身内部，螺纹钢的一端通过顶塞上的通孔伸入连接杆内。
3.根据权利要求2所述的一种隧道超前注浆小导管，其特征在于：所述进料管设置为L型，进料口设置在进料管的竖直端。
4.根据权利要求3所述的一种隧道超前注浆小导管，其特征在于：所述进料管的进料口端的外侧壁上设置有螺纹，进料管上螺纹连接有旋盖，旋盖的外壁上设置有防滑纹。
5.根据权利要求1所述的一种隧道超前注浆小导管，其特征在于：所述管头设置为锥形，管头的的外侧壁上设置有外螺纹。
6.根据权利要求4或5所述的一种隧道超前注浆小导管，其特征在于：所述管身采用直径42mm或50mm、壁厚5mm的热轧无缝钢管，长2-6m，管身中部范围均匀设置梅花形注浆孔，注浆孔的孔径为8mm，孔间距为15cm，管身尾部40-60cm不钻孔，同时在管身尾部采用直径为6mm的钢筋焊接成钢筋加强箍，螺纹钢的直径为20-22mm。
7.根据权利要求6所述的一种隧道超前注浆小导管，其特征在于：所述顶塞设置为圆柱形，顶塞与管身内壁接触的侧壁上固定设置有防护层，防护层与管身侧壁相抵接，防护层采用橡胶材料。
8.一种隧道超前注浆小导管的施工方法，其特征在于：所述方法基于如权利要求1-7所述的一种隧道超前注浆小导管，所述方法包括如下步骤：
S1：施工准备
预先准备好所述隧道超前注浆小导管、注浆管、注浆用P.O.45.2的普通硅酸盐水泥、YT-28手风钻、20m3空压机、3SNS注浆泵、高速制浆机、双层储浆搅拌机、1000L储浆桶、比重计、自动记录仪；
S2：放样钻孔
依据设计图纸要求的小导管施工范围及相关参数进行小导管钻孔施工。施工前，首先对掌子面进行喷射混凝土封闭，然后穿过已支立好钢架采用YT-28手风钻进行钻孔，钻孔孔径50mm，间距按设计要求进行；
S3：小导管的安装
钻孔完成后，将小导管安插入孔内，小导管安插过程中，对于软弱围岩采用锤击或手风钻直接将小导管缓缓打入孔内；对于砂土类采用直径20钢管制成吹风管，将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔，成孔后将小导管插入；
S4：小导管注浆
小导管注浆前采用高压风进行对管内进行冲洗，确保管内无积物，同时确保小导管上的注浆孔是畅通的，以方便将浆液压入围岩；由于小导管施工时存在外插角，因此注浆时，打开旋盖，从进料管的进料口端注浆，注浆后推动推板，顶塞会对管身内的浆液加压，使浆液更容易从注浆孔流出，注浆采用注浆泵，注浆浆液水胶比建议0.7：1-1：1，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，终压达到1MPa并持续10min结束注浆，注浆完成后拧紧旋盖；若地下水丰富时，可采用水泥——水玻璃双液注浆；
S5：浆液等强
小导管注浆完成后，等强至设计要求后开始进行钻孔爆破施工，浆液强度由试验确定。
9.根据权利要求8所述的一种隧道超前注浆小导管的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中的钻孔深度大于小导管的长度，步骤S3中采用锤击或钻机顶入时，插入长度不小于管长的90％，前后两排小导管搭接长度不小于1.0m。
10.根据权利要求9所述的一种隧道超前注浆小导管的施工方法，其特征在于：所述步骤S4要严格控制注浆配合比及初凝时间，初选配合比后，用初凝时间控制调整配合比，并测定凝结体的强度，选定最佳配合比；注浆压力由小到大，从开始0MPa升到终止压力1.0MPa，稳压10min，流量计显示注浆量较小时，结束注浆；为保证注浆质量，必要时可封闭开挖面。
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