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隧道施工超前預(yù)支護(hù)技術(shù).全圖文展示,必須收藏!

作者:admin 發(fā)布日期: 2020-06-15 二維碼分享

超前預(yù)支護(hù)技術(shù)在破碎或松散地層、自穩(wěn)能力差的隧道施工中被廣泛采用?,F(xiàn)代常用的超前預(yù)支護(hù)方法有超前錨桿、超前小導(dǎo)管、水平旋噴注漿、機(jī)械預(yù)切槽法和超前管棚法。


一 、超前錨桿


1、構(gòu)造組成:沿開挖輪廓線,以外插角向前方安裝錨桿,形成預(yù)錨固;在圍巖錨固圈保護(hù)下開挖。


2、性能特點(diǎn)及適用條件:特點(diǎn)是柔性較大,整體剛度較小;適用于地下水較少的軟弱圍巖;


3、設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn):超前長(zhǎng)度:循環(huán)進(jìn)尺的3~5倍,宜3~5m;環(huán)向間距:3~5m;外插角:10~30度;搭接長(zhǎng)度:超前長(zhǎng)度的40%~60%。







二、超前管棚支護(hù)


1、構(gòu)造組成:利用鋼拱架,沿開挖輪廓線,以較小外插角向前方打入鋼管或鋼插板;形成棚架,對(duì)前方圍巖進(jìn)行預(yù)支護(hù);在管棚預(yù)支護(hù)保護(hù)下開挖。





2、性能特點(diǎn)及適用條件:特點(diǎn)是整體剛度大,對(duì)圍巖變形限制能力較強(qiáng);能提前承受早期圍巖壓力。適用于圍巖壓力來得快、來得大;對(duì)圍巖變形及地表沉降要求嚴(yán)格;洞口圍巖軟弱破碎。


3、設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn):


●工藝:設(shè)置管棚基底-水平鉆孔-壓(打)入鋼管-開挖

●長(zhǎng)度:不宜小于10m,一般為10~45m

●管徑:70~180mm,孔徑比管徑大20~30mm

●環(huán)向間距:0.2~0.8m;外插角:1~2度

●縱向搭接長(zhǎng)度:不小于1.5m

●鋼拱架:工字鋼或鋼格柵

●鉆孔平面誤差:不大于15cm,角度誤差:不大于0.5度

●鋼管不得侵入開挖輪廓線

●用4~6m的管節(jié)逐段接長(zhǎng),連接頭用厚壁管箍,上滿絲扣,絲扣長(zhǎng)度不小于15cm



三、超前小導(dǎo)管注漿


1、概念及構(gòu)造組成:開挖前用5~10cm厚噴混凝土將開挖面和5m范圍內(nèi)隧道封閉;然后沿隧道周邊打入帶孔的縱向小導(dǎo)管;由上而下向小導(dǎo)管內(nèi)壓漿,滲透到地層中;漿液硬化后,在隧道周圍形成一個(gè)加固圈;在此加固圈防護(hù)下安全開挖。





2、性能特點(diǎn)及適用條件:加固和堵水;適用于一般軟弱破碎圍巖和地下水豐富的軟弱破碎圍巖。


3、布置及安裝:


●小導(dǎo)管:φ32mm的焊接鋼管或φ 40mm的無縫鋼管

●長(zhǎng)度:3~6m,前端尖錐

●前端管壁每隔10~20cm交錯(cuò)鉆眼,眼孔直徑6~8mm

●鉆孔直徑:比管徑大20mm以上

●環(huán)向間距:一般20~50cm

●外插角:10~30度,一般15度

●小導(dǎo)管應(yīng)外露一定長(zhǎng)度,以連接注漿管,并用塑膠泥封堵導(dǎo)管周圍孔隙

●極破碎或處理塌方、地下水豐富的軟弱地層、大斷面等可用雙排管





4、注漿材料:


(1)種類及適用條件


●斷層破碎帶及砂卵石地層,裂隙寬度(或粒徑)大于1mm或滲透系數(shù)大于5×10-4m/s時(shí):應(yīng)采用來源廣價(jià)格便宜的注漿材料。


一般無水松散地層:優(yōu)選單液水泥漿


無水強(qiáng)滲透地層:優(yōu)選水泥-水玻璃雙液漿


●斷層帶,裂隙寬度(或粒徑)大于1mm或滲透系數(shù)大于1×10-4m/s時(shí),應(yīng)優(yōu)選水玻璃類或木胺類漿液。


●細(xì)、粉砂層、細(xì)小裂隙巖層及斷層弱透水地層:選滲透性好、低毒及遇水膨脹的化學(xué)漿液,如聚氨酯類或超細(xì)水泥類。


●不透水粘土地層:選水泥漿、水泥-水玻璃雙液漿,用高壓劈裂注漿。


(2)注漿材料配比


●水泥漿:水灰比0.5:1~1.1,需縮短凝結(jié)時(shí)間時(shí)加入速凝劑


●水泥-水玻璃:水泥漿水灰比0.5:1~1:1,水玻璃濃度25~400Be,水泥與水玻璃體積比:1:1~1:0.3


(3)注漿要求


●注漿設(shè)備良好,工作壓力滿足壓力要求,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)轉(zhuǎn)。

●注漿壓力:一般0.5~1.0MPa。

●要求單管注漿擴(kuò)散到管周0.5~1.0m的半徑范圍。

●要控制注漿量。

●注漿效果檢查:鉆孔檢查或超聲波探測(cè)。

●注漿后開挖時(shí)間:水泥-水玻璃漿4h,水泥漿8h。

●開挖長(zhǎng)度應(yīng)保留一定長(zhǎng)度的止?jié){墻。









四、超前深孔帷幕注漿(預(yù)注漿加固圍巖)


1、概念:在掌子面前方的圍巖中注漿,提高地層強(qiáng)度和穩(wěn)定性,降低滲透性,形成較大范圍筒狀封閉加固區(qū),在其范圍內(nèi)進(jìn)行開挖作業(yè)。


2、注漿機(jī)理及適用條件:


注漿機(jī)理分為二種:


..種:包括“浸透”注漿、“裂縫”注漿和“空穴”注漿。適用于破碎巖體、砂卵石地層、中、細(xì)粉砂層等


第二種:“劈裂”注漿:適用于粘性土地層,先劈裂再充填,起擠壓加固作用。



工作面預(yù)注漿


3、注漿方式:

用預(yù)注漿加固圍巖的三種方式:

●在開挖工作面上打超前長(zhǎng)導(dǎo)管注漿;

●從地表向隧道所在區(qū)域打幅射狀或平行狀鉆孔注漿(圖6-92b)適用于淺埋隧道;

●設(shè)置平行導(dǎo)坑,然后由平行導(dǎo)坑向正洞所在區(qū)域鉆孔注漿,適用于上述二種都有困難,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后選用。


4、注漿孔距和加固范圍:


確定注漿孔距的理論公式很多,根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).大取1.5m。

為了確定加固范圍,即確定圍巖塑性破壞區(qū)的大小,可以按巖體力學(xué)和彈塑性理論計(jì)算出開挖坑道后圍巖的壓力重力分布結(jié)果,并確定其塑性破壞區(qū)的大小(R0—r0),這也就是應(yīng)加固區(qū)的大小。


5、注漿數(shù)量控制


●注漿數(shù)量應(yīng)根據(jù)加固區(qū)需充填的地層孔隙數(shù)量來確定。

●現(xiàn)代注漿技術(shù)都是采用定壓和定量相結(jié)合的方法,也就是注漿的數(shù)量基本是固定的。這個(gè)數(shù)量按漿液需填充的孔隙數(shù)量選定,而且常以被處理圍巖總體積的百分比數(shù)表示。

這個(gè)百分?jǐn)?shù)在砂層可高達(dá)40%,而裂隙巖體也許只為5% ,具體計(jì)算公式如下:

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