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超前小导管注浆量计算

时间:2018-05-29
[摘要]:隧道先导小管加钢支架辅助开挖施工技术特别适用于自稳时间短的砂层,砂卵(碎石)石层,小断层带,弱围岩带,浅埋段,一个较弱的破碎围岩部分,地下水较多。本文讨论了先进小型注浆过程中质量管理和测量控制的问题,供您参考。 TR [关键词]:隧道;推进小管灌浆;质量管理;计量控制
TR TR 先进的小管注浆和钢支撑是隧道开挖的施工过程,被称为小管棚施工过程。该工艺特别适用于自稳定时间短的砂层,砂(砾石)石层,小断层带,弱围岩带,浅埋段,以及地下水较多的弱破碎围岩段。与大型管棚施工工艺相比,小管棚施工过程相对简单,方便,经济。一般来说,隧道的出入口端通常属于地质围岩类型较低,自稳性差,开挖面渗水率高的情况。因此,广泛使用钢支撑辅助小型开挖的隧道施工技术。 TR TR 但是,在施工实践中,人们普遍了解小管道灌浆的作用,工艺操作不严格,灌浆量控制不合适,导致实际灌浆和水的影响停止并不明显。岩石固结不好,灌浆量远大于实际灌浆量。我现在将分享我在项目构建过程中积累的一些经验和公式,供您讨论。 TR TR 一,小型管道灌浆的分类
TR 根据不同的灌浆目的,灌浆材料一般分为两类:第一类是水泥砂浆,其主要功能是提高管道的刚度,如浙江省18通道隧道,第二类是灌浆水泥或水泥。 - 水玻璃双浆料等化学浆料,其主要功能是: TR (1)通过泥浆的化学作用,隧道周围喷射区域的松散岩体在短时间内固化,达到一定的自稳定性,为开挖过程中的施工安全提供保障; TR (2)浆液进入岩石(土壤)体内,空间凝结凝固,防止水分进入。 TRTR 水泥 - 水玻璃双浆料的固结时间通常为约4小时,单一液体水泥浆料的固结时间通常为约8小时。在永津高速公路白峰岭隧道金华端建设中,右孔为水泥玻璃双液灌浆,左孔为水泥浆单液灌浆。在地质条件和施工操作技术的情况下,证明了液体灌浆的止水效果明显优于单流体灌浆。本文重点介绍水泥 - 水玻璃双液灌浆的施工工艺。 TR TR 二,浆料的特点
TR 双浆料的特性主要反映在浆料的粘度,颗粒尺寸和凝胶长度上。所用水泥浆的水灰比通常应小于或等于1:1,水泥浆与水玻璃的体积比通常为1:0.3至1:1。在该范围内,随着水玻璃量的减少,凝固时间缩短。如果需要缩短时间,可在灌浆中加入盐或三乙醇胺促进剂。当水泥浆与水玻璃的体积比在1:0.4至1:0.6的范围内时,浆料具有最高的石体抗压强度。通常,水玻璃的浓度在30至50 Be之间。浓度越高,石材的抗压强度越高。我们实际上使用双浆料为1:1水泥浆(重量比)和35Be水玻璃。前者与后者的体积比为1:0.5,水玻璃的比重估计为145 /(145-35Be)=1.318T/m3,1:1泥浆的实际测试比重为1.512T/m3,双浆料的初凝时间为4分钟,最终凝固时间为70分钟。 TR TR 三,推进小导管设计参数
TR Ф42mm无缝钢管长4~7m,管壁每20cm梅花形交错,眼孔直径6~8mm,钻孔时孔直径比管径大2cm。小管的尖端是锥形的,因此管可以被驱入岩壁的钻孔中。小管被驱入岩体,后端为5-10cm。带止回阀的短钢管(如水开关)焊接在一起。一般来说,它布置在隧道拱顶的120°范围内,周向间距为30~50cm,外推角为10~30°。 TRTR 四,灌浆压力
TR 注浆压力是促进泥浆在岩石(土)层中流动和扩散的一种驱动力。它必须具有足够的灌浆压力以克服岩石(土壤)中的自然压头和地层裂缝阻力,以完全扩散和填充浆料。加强阻水作用。因此,在浆料的粘度固定的情况下,灌浆压力与岩石(土壤)层的裂缝宽度和粗糙度,裂缝发展程度和裂缝头的压力直接相关。如果压力过高,岩石(土壤)体将分裂,因此灌浆压力一般控制在0.5~1.0Mpa。 TR TR 五,工艺流程
TR TR TR TR TR TR TR TR TR 六,施工控制注意事项
TR (1)在灌浆之前,应在附近5m范围内开挖表面层和喷射筏或模具筏,厚度为5~10cm,作为止动层。当砂浆层具有一定的强度时,可以进行灌浆,以防止泥浆从每个岩石面的裂缝中反渗透; TR (2)安装灌浆管时,应在灌浆管与孔口岩面交叉处填充麻绳和水泥(水玻璃和水泥),使其与墙壁完全挤压紧密。钻孔实现注射。将浆料固定并固定。水泥不会固化到一定的强度,不得灌浆; TR (3)及早准确地准备各种试验混合比例,严格控制现场各种材料的用量,准确制备混合物; TR (4)浆液应通过过滤器过滤,以防止碎屑进入灌浆泵或进入小管道; TR (5)灌浆时,应注入无渗水孔,然后用渗水孔; TR (6)严格控制灌浆压力,防止开挖面破裂。灌浆机的压力应与规定的压力相匹配,不应过快加速。当灌浆压力达到规定水平时,应稳定一段时间,以利于浆液的进一步渗漏; TR (7)当管​​道灌浆时,相邻管道应打开止回阀,使储存在原管道中的裂隙水从相邻管道流出。当相邻的管道从厚浆料中流出时,停止灌浆,并关闭相邻的管道。检查阀门,然后在达到控制压力时关闭管子的止回阀。然后,将灌浆软管连接到相邻的管道上,打开止回阀进行压力灌浆,当达到控制压力时,停止灌浆以关闭止回阀;TR (8)制备的浆料应在规定时间内用完; TR (9)反对使用水泥袋法测量总灌浆量,因为水泥的量不能准确反映注入岩体的浆液量和管道,设备和容器中残留的浆液量。灌浆时,应仔细记录灌浆机移液头容器的原始浆液体积,中间加入的浆液体积和容器的最终剩余浆液体积,以及实际注入岩石的总灌浆量应严格把握群众。 TR TR 七,灌浆量计算
TR 小管注浆单管浆料扩散半径一般为0.5~1.0m。这明显不同于深孔先进帷幕灌浆2~4m(管径Ф75~Ф110mm,灌浆压力1.5~4Mpa)的扩散半径,因此灌浆量计算公式《隧道施工规范》不能作为灌浆估算公式小管道容积:
TR V1=π╳R2╳H╳η╳α╳β┈┈┈┈Formula(1)
TR V1是灌浆量(m3); R是扩散半径(m); H是灌浆管的有效长度(m); η是地层孔隙度; α是灌浆系数0.7~0.9; β是浆料损失系数1.1~1.4。 TR TR 参见注2,下列公式与实际单孔灌浆量相对一致:
TR V2=π╳R2╳c╳η=π╳[(0.6~0.7)╳s]2╳L╳η┉┉┈┈Formula(2)
TR V2是灌浆量(m3); S是小管中心距(m); L是小管有效长度(m); R是灌浆范围重叠的原则,扩散半径为(0.6~0.7)╳s(m); η岩体质量孔隙度%:Ⅲ类3~5%,Ⅲ类硬岩3~5%,软岩2~3%,IV类硬岩2~3%,软岩1-2%。 TR TR 在实际施工中,由于钻孔中的钻孔偏差或地质原因,经常出现灌浆或运行泥浆,每个灌浆管的灌浆量非常不均匀。因此,理论上的单眼灌浆量不能用作灌浆。严格的控制指标应基于整排小管道的理论计算作为控制指标的上下范围。因此,根据整排小管上下0.5~1m范围内的岩土灌浆充填,总灌浆量应按下式计算:(见图1)
TR V3=(π╳θ/360 + 2T/R)╳[(R + T)2-(R-T)2]╳η╳L╳β+Q┈┈┈公式(3)
TR V3是灌浆量(m3); θ是小管道布置范围相对于拱形中心的角度; R是小导管位置相对于圆心的半径; T为浆料扩散半径0.5~1m; L是小导管的有效长度(m); η岩体孔隙度%:Ⅲ类3~5%,Ⅲ类硬岩3~5%,软岩2~3%,IV类硬岩2~3%,软岩1-2%; β浆液损失系数为1.1~1.4; Q是小导管(m3)的体积。 TR TR V3理论灌浆量应为灌浆量控制范围值。在固定R,L和Q的条件下,最小理论半径为0.5m,将最小岩体孔隙度和围岩泥浆损失系数代入公式,得到最小理论灌浆量V3min,最大值扩散半径为1m。将这类围岩的最大岩体孔隙度和泥浆损失系数代入公式,得到最大理论灌浆量V3max。 TR TR 以同样的方式,可以计算出同一部分的上下双排或多排小管的一次灌浆总量。 TR 永津高速公路部分隧道小型隧道灌浆量统计 TR 隧道名称
周围的岩石 TR 分类
[R
TR (M)
大号
TR (M)
Ť
TR (M)
V3min
TR (M3)
V3max
TR (M3)
V3
TR (M3)
TR 白凤岭金华段,对 III
6.6
4.0
0.5-1.0
2.09
9.98
2.37
TR 岩坑尖2#宁波端右
III
6.6
6.2
0.5-1.0
3.25
15.47
4.92
TR 岩坑尖2#金华端右(双排)
III
6.6
6.2
0.9-1.4
4.50
18.33
10.25
TR 岩坑尖1#金华端右(双排)
II
6.6
6.2
0.9-1.4
4.50
18.33
11.07
TR 岩坑尖3#宁波端右(双排)
II
6.6
5.0
0.9-1.4
3.63
14.78
11.73
TR TR 当上述隧道建成时,灌浆过程相对标准化,现场测量更客观。表中的数据反映了实际灌浆量在理论灌浆量的最大值和最小值之间。同时,还验证了《隧道施工规范》中的灌浆量计算公式(1)适用于深孔先进帷幕灌浆,不适合预先灌浆小管;参考文献2(2)中的灌浆量计算公式适用于单排先进的小型灌浆;本文推导的公式(3)是对公式(2)的进一步补充,适用于单排和多排先进小腔注浆的计算。 TR TR 八,灌浆量控制的意义
TR (1)通过对小型小管注浆浆液特性的认识和施工过程的严格控制,实际注入岩石(土)体,并确保围岩达到预期的固结强度。和止水效果。同时,如果灌浆量异常超标(如局部岩(土)体有空隙),可以预先推断出围岩地质条件的变化,从而可以调整后续施工过程。提前。因此,通过比较实际灌浆量和理论灌浆量,可以有效地评价实际灌浆质量和止​​水效果; TR(2)通过灌浆量理论计算的总量控制,可以促进现场实际灌浆量的测量和控制,防止施工技术人员盲目应用不合适的配方,导致灌浆量明显增加导致所有者不付钱。必要的,不切实际的工程成本。 TR TR 结论
TR 隧道施工的地质条件不断变化。先进的小型注浆工艺的设计参数也各不相同。作者仅总结了在建设过程中获得的经验和经验,供同行和专家参考,以便共同改进。目前,小型管道灌浆前的隧道施工质量和测量控制水平有望受到批评和纠正。
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