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1、浅 谈 隧 道 注 浆 锚 杆 施 工【摘要】介绍 XX 高速第十一合同段管棚、 超前小导管、 砂浆锚杆施工工艺简单阐述注浆的原理和注浆的效果，目前隧道有暗洞上断面出洞的注浆计算的原理分析和计算过程。1工程简介XX2 号隧道设计为上下行分离式4 车道高速公路隧道，隧道左线长405m，右线长为 377m.全隧道按新奥法设计和施工， 进口左洞和出口右洞洞口浅埋段为薄覆盖层， XX2 号隧道围岩由第四系全新统、上更新统、中更新统及第三系上新统保德组等土质围岩构成，岩性主要为粉土、湿陷性黄土（粉土）、黄土（粉土） 、粉质黏土。粉土为稍湿，松散稍密，松软结构；湿陷性黄土（粉土）为稍湿，稍密，松软结构；黄
2、土（粉土）为稍湿，中密，松软结构；粉质黏土呈硬塑状态，夹有多层薄层钙质结核层。粉土、湿陷性黄土（粉土）、黄土（粉土）均属松土，粉质黏土属普通土，隧道围岩工程地质条件较差，散体结构，围岩不稳定，易塌。洞门根据隧道进出口地形和工程地质条件，XX2 号隧道佳县端洞口地形开阔，洞门型式采用削竹式。右线YK151+330YK151+707，左线 ZK151+330ZK151+735。共有6 个削竹式组成（ ZK151+470ZK151+476、ZK151+526ZK151+532、 ZK151+720ZK151+735、 YK151+692YK151+707、 YK151+503YK151+495、YK
3、151+440YK151+450）管棚各长 20 米，108管棚和 I22a 拱架3 榀，纵向间距 50 .洞内施工有超前小导管、中空注浆锚杆、砂浆锚杆、早强药包锚杆等。下面介绍一下管棚、小导管、砂浆锚杆注浆的工艺及XX2 号隧道左洞 ZK151+700ZK151+720 上导坑暗洞出洞的的关键技术。2管棚施工2.1 材料2.1 注浆材料要根据地质条件、注浆目的和注浆工艺等全面考虑，一般要符合下列要求：2.1.1 具有良好的可灌性，易注入地层和构筑物中浆液结石率高，固结后有较高的强度等级和抗渗性；2.1.2 浆液稳定性好注浆时材料不产生离析和沉淀，能在一定时间内凝固，固化时收缩小，与需注浆体有
4、一定的粘结力；2.1.3 结合体有一定的抗压、抗拉强度，且早期强度高，透水性低;2.1.4 无毒、无污染，如地下水有侵蚀性；2.1.5 浆液配制方便，工艺及设备简单、操作容易简便注浆工艺简单，操作方便、安全。2.1.6 浆液对注浆设备、管路、混凝土结构物及橡胶制品等无腐蚀性，并容易清洗。2.1.7 原材料来源丰富、便于运输与储存，在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质，存放不受温度、湿度变化的影响，同时价格适宜。2.1.8 注浆浆液为单液浆或双液浆，水泥为标号不低于R32.5 的普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度宜为350400Be 。2.1.9 常用的注浆材料有膨润土、水泥净浆、水玻璃、粉煤灰等
5、膨润土、粉煤灰将使浆液具有触变性能并能防止材料的分离和水泥颗粒的沉淀。2. 2注浆机具及设备：电动活塞式注浆泵、搅拌桶、浆液搅拌机、煤电钻钻机、注浆管。2. 3 管棚超前预注桨2.3.1XX2 号隧道开挖边仰坡且防护，施做套拱，修筑截水沟、清理、平整施工场地。2.3.2搭钻孔平台安装钻机。1）钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。2）平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。3）钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位
6、置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。2.4 钻孔2.4.1 为了便于安装钢管，钻头直径采用115mm.2.4.2 岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。2.4.3钻机开钻时，可低速低压，待成孔1.0m 后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。2.4.4 钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。2.4.5钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。2.4.6 认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报，作为
7、指导洞身开挖的依据。2.5 清孔验孔2.5.1 钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻 10 出浆孔；管头焊成圆锥形，便于入孔。2.5.2 棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔（ 115mm ） ，然后可用 10t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进；也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。2.5.3 接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，每节长 4m、6m。2.6 注浆2.6.1注浆参数：水泥浆与水玻璃体积的比例为10.5；水泥浆水灰比 11；水玻璃浓度 35 波美度；水玻璃模数2.4。2.6.2 对以后的堵漏工作
8、起到了很大的作用采用kby50/70 液压注浆机将双液浆注入管棚钢管内， 初压 0.5mpa1.0mpa，终压 2mpa，持压 15min 后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5 倍，若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆， 直至符合注浆质量标准， 确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。2.6.3注浆结束后及时清除管内浆液，并用30 号水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。注浆完成后，打开检查孔检查，若孔内有水，继续向孔内注浆。在开挖过程中，压注浆效果不佳时应以小导管补充水泥-水玻璃浆液注浆或根据浆液的围岩中扩散半径的实际情况和注浆效果，增加注浆孔和加长每次
9、注浆搭接长度。2.6.4 对于隧道洞身主要穿越湿陷性黄土（粉土）段进行预注桨，于隧道开挖前通过钻孔机具在隧道开挖轮廓边缘超前钻孔，并下钢花管，再利用注浆机具通过钢花管向围岩内压注水泥或水泥-水玻璃双浆液，浆液发生化学反应析出大量的硅胶并混水泥浆充填裂隙，封堵涌水通道，固结破碎带岩层，达到堵水、固结、加固稳定围岩体的目的。3小导管施工工艺。该工艺特别适用于自稳时间较短的砂层、砂卵（砾）石层、小断层带、软弱围岩带、浅埋地段、 地下水较多的较弱破碎围岩地段。小管棚施工工艺相对于大管棚施工工艺比较，具有相对简单便捷、经济实效。一般隧道进、出口端往往属于地质围岩类别低、 自稳性差、 开挖面渗水多的情况，
10、 因此超前小导管加钢支撑辅助开挖的进洞施工工艺被普遍采用。但在实践施工中普遍存在对小导管注浆的作用认识不清、对其工艺流程中的操作把关不严、 对注浆量的控制不当等情况，造成实际注浆止水效果不明显、围岩固结不佳、计量注浆量远大于实际注浆量等问题。3.1.1小导管注浆的分类根据不同的注浆目的注浆材料一般分为二类：第一类为注水泥砂浆， 其主要作用为增强导管的刚度，第二类为注水泥浆或水泥水玻璃双液浆等化学浆液。3.1.2 通过浆液的化学作用，将坑道周围喷浆区的松散岩体在短时间凝固并达到一定自稳力，为掘进时的施工安全提供保障；3.1.3浆液进入岩（土）体的空隙凝结固化后起防水作用。水泥水玻璃双液浆的固结时
11、间一般为4 小时左右，单液水泥浆的固结时间一般为 8 小时左右。3.2 浆液的特性3.2.1 双液浆的特性主要反映在浆液粘度、颗粒度和凝胶时间长短。采用的水泥浆的水灰比一般应小于等于1： 1， 水泥浆与水玻璃的体积比一般在1： 0.31：1，在此范围内随着水玻璃用量减少，其凝固时间缩短。如需要缩短时间，在注浆中加食盐或三乙醇胺速凝剂。当水泥浆与水玻璃的体积比在1：0.41：0.6 范围时，浆液使石体抗压强度最高。一般水玻璃浓度在3050Be（波美度）之间，浓度越高浆液使石体抗压强度越高。我们实际在工程中采用双液浆为1：1 的水泥浆（重量比）和35Be 的水玻璃，前者与后者的体积比为1：0.5。
12、3.2.2 超前小导管设计参数42mm无缝钢管长 36m，管壁每隔 15cm 梅花形交错钻眼，眼孔直径610mm，风钻凿岩时的钻孔直径较管径大2cm。小导管顶端为尖锥型以利导管打入岩壁钻孔内，小导管打入岩体后尾端剩10cm 左右插入岩体深度不得少于95%，加焊已接有止回阀（如自来水开关）的短钢管。一般布置在隧道拱顶 120 范围内，环向间距3050cm，外插角为 1030 。3.3 开始注浆，注浆时应先注入一定量的稀浆后再逐步加大浆液的浓度。结束注浆一般用注浆压力来控制， 注浆压力达到了设计或规范要求的终压时即可停止注浆。 注浆施工时，管端采用止浆阀结构。注浆压力是促使浆液在岩（土）层裂隙中流
13、动扩散的一种动力，必须有足够的注浆压力来克服岩（土）内天然水头压力和地层裂隙阻力才能使浆液充分扩散填充，达到加固堵水的作用。因此，在浆液的粘稠度固定的情况，注浆压力直接与岩（土）层的裂隙宽度和粗糙度、裂隙发育程度、裂隙水头压力有关。压力过高亦会劈裂岩（土）体，因此注浆压力一般控制在 0.51.0Mpa。3.4 施工控制注意事项3.4.1注浆前应对开挖面层及附近5m 范围内的坑道喷射厚度为510cm的喷射砼或模筑砼封闭作为止浆层。 待止浆层有一定强度时方可注浆，防止浆液从各岩面裂隙中反渗；3.4.2 安装注浆管时，应在注浆管与孔口岩面相交处用麻丝缠绕和胶泥（水玻璃与水泥）填塞，使之与钻孔孔壁充分
14、挤压塞紧，实现注浆管的止浆和固定。胶泥未凝固到一定强度不得注浆；3.4.3 及早、准确地做好各种试验配合比，现场严格控制各种材料用量，精确配制混合料；3.4.4浆液应先经过过滤网过滤，防止杂物进入注浆泵或进入小导管；3.4.5注浆时应先注无渗水孔，后注有渗水孔；3.4.6严格控制注浆压力，以防压裂开挖面。注浆机压力应与规定压力配套，不宜升压过快。注浆压力达到规定时应予以稳压一定时间，以利浆液进一步渗缝；3.4.7 一个导管注浆时，相邻导管应打开止回阀让原来管内贮存的裂隙水从相邻的导管流出，当相邻的导管内流出浓浆时停止注浆，关闭相邻管的止回阀，再待达到控制压力时关闭该管的止回阀。然后在相邻管接上
15、注浆软管， 打开止回阀进行补压注浆，待达到控制压力时停止压浆关闭该止回阀；3.4.8配制的浆液应在规定的时间内用完；3.4.9 反对用数水泥袋法计量总体注浆量，因为水泥的用量不能准确反映注入岩体的浆液体积与剩余在导管、设备、容器中的浆液体积。 注浆时应认真记录注浆机吸管头容器原有浆液体积、中间加入的浆液体积和容器最终剩余浆液体积，严格把握实际注入岩体的总体注浆量。4砂浆锚杆砂浆锚杆已越来越多的广泛应用于公路隧道工程中，但一般的隧道施工中采用药卷锚杆。砂浆锚杆施工在XX 高速河下隧道得到了的具体应用。4.1 测量放线，用红油漆画出钻孔的位置。4.2 钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直，钻孔直径应
16、大于锚杆15mm，钻孔深度应大于锚杆长度10mm。钻孔达到设计深度后用高压水冲清锚杆孔，直到无杂物粉尘为止。4.3 注浆、插锚杆砂浆搅拌均匀，随拌随用。拌合时按施工配合比施工，一次拌合的浆液在初凝前用完。 在注浆过程中， 为防止浆液沉淀， 要不停的进行搅拌。注浆前对注浆泵进行试运行。注浆压力不得大于0.4Mpa，直到钻孔注满流出为止。注浆开始后中途暂停超过30 分钟时，用水润滑注浆管及其管路。注浆管应插至距孔底 510cm时随水泥砂浆的缓慢匀速拔出，当浆液满时随即迅速将锚杆插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%， 锚杆插入到设计深度后立即采用锚固剂将锚垫板周围的空隙封堵密实；若插入时孔口无浆液流出，应将杆体拔除重新注浆。4.4 注浆工艺4.4.1先注浆后插锚杆施工工艺流程普通砂锚杆示意图4.4.2先插锚杆后注浆施工工艺流程4.5 施工要点：4.5.1 锚杆按设计要求尺寸截取，并进行整直、除锈和除油，外端不用垫板的锚杆先弯制弯头。4.5.2 通过室内试验筛选23 组满足设计要求的砂浆配合比进行生
