浅析软弱围岩隧道超前预支护技术(2)
2013-09-12 01:15
导读：三、超前管棚支护技术 1.受力原理 超前管棚支护是在拟开挖的隧道、地下洞室等开挖外轮廓周边上,间隔一定的间距,沿洞轴以一定的外插角钻孔,安装惯性
三、超前管棚支护技术
1.受力原理
超前管棚支护是在拟开挖的隧道、地下洞室等开挖外轮廓周边上,间隔一定的间距,沿洞轴以一定的外插角钻孔,安装惯性矩大的钢管,然后进行注浆固结的一种预支护措施。其工作原理为:(1)通过管棚注浆,使拱顶预先形成加固的保护环。而加固环发挥“承载拱”的作用,承受拱上部的地面荷载和岩层重量,使拱内部围岩仅承受拱部围岩的形变压力,从而创造了理想的开挖条件。(2)当超前管棚沿隧道开挖轮廓周边密布时,加固环的变形变小,传递给隧道支护结构的上部荷载大大减小,同时通过环形固结层与管棚,将拱部围岩的形变应力传递给支撑拱架。由于支撑拱架间的相互连接,形成整体支护,有效地保证了掘进施工和初期支护的安全。
2.管棚施工
(1)施工准备。①在熟悉设计图纸的基础上,进一步调查地质情况,按可灌性和空隙比或渗透系数确定注浆类型;②通过试验确定或调整注浆半径、注浆压力和单管注浆量;③加工导管,准备施工机具和器材。
(2)定向和布孔。布孔参照相关的设计图纸,相邻孔位误差≯5 cm。管棚定向可采用以下两种方法:①安装定向套管,套管采用比钻头稍大的钢管,一般取2 m即可,套管的方向决定钻孔方向,固定在钢架上;②采用挂线定向,距离以10 m为宜,通过前后两点挂线确定管棚的方向,在定向时应考虑线路纵坡对外插角的影响。
(3)钻孔、安装钢管。钻孔前先喷混凝土封闭掌子面,以防漏浆,而后测量布孔,在设计孔位点上标记。然后用风动凿岩机钻孔,开孔时,先轻压慢速钻进,以保证开孔质量。钻进中用测斜仪量测钻孔方向,发现偏斜超过设计要求,及时纠正。成孔后,用吹管或掏勺将孔内砂石吹(掏)出,以免堵塞。成孔检查合格后,人工推送钢管入孔,管口用麻丝和锚固剂封堵。
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(4)注浆施工。①注浆准备:管棚安装完成后,旋上孔口阀,连接注浆管路。利用注浆泵先压水检查管路是否漏水,设备状态是否正常,而后再做压水试验,以冲洗岩石裂隙,扩大浆液通路,增加浆液充塞的密实性,核实岩石的渗透性。②浆液配制:在注浆前由试验确定浆液配比、注浆压力等注浆参数。浆液配比选择要考虑岩石裂隙情况及浆液扩散半径,现场通过试验确定。配制浆液时,要注意加料顺序和速度,防止浆液结块。③注浆施工:清孔后,按由下至上的顺序施工,浆液先稀后浓、注浆量先大后小,如遇串浆或跑浆则隔孔灌压。④结束标准:采用终压和注浆量双控制。以单管设计注浆量为标准,当注浆压力达到设计终压≮20min,进浆量仍达不到设计标准时,也可结束注浆。⑤效果检查:开挖检查浆液渗透及固结状况,根据压力浆量曲线分析判断,没达到设计要求时,应进行补孔注浆。
3.施工注意事项。(1)严格控制导管外插角与钻杆的钻进方向,防止少部分导管伸入下一环管棚工作室内,影响下一环管棚的施工。(2)严格控制导向管的位置,方向,确保孔位不发生偏斜。(3)导管插入困难,应适当扩大钻头直径,在孔壁来不及坍塌前及时插入导管。(4)如果钻孔孔壁易坍塌,可用异形接头将导管与钻杆连接,同时钻进。(5)注浆要连续进行,防止因浆液凝固而使注浆不满。(6)控制注浆压力,采取间隔注浆等方法防止隔孔串浆。
除了上述技术外,还有超前小导管预注浆技术等。
