畢業(yè)論文(土木工程) - 副本(共12頁(yè))

1、成都廣播電視大學(xué)(dxu)畢業(yè)論文(b y ln wn)（設(shè)計(jì)）題 目 ：淺談(qin tn)小導(dǎo)管注漿在隧道中的應(yīng)用及其偏壓處理中的應(yīng)用 學(xué)生姓名： 陳 天 鍇 學(xué) 號(hào) ： 1151101257396 專(zhuān) 業(yè) ： 土木工程 年 級(jí) ： 指導(dǎo)教師 ： 鐘 嵐 教 學(xué) 點(diǎn) ：成都電大信息管理學(xué)院 2015年 11月06日 淺談(qin tn)小導(dǎo)管注漿在隧道中的應(yīng)用(yngyng)及其偏壓處理中的應(yīng)用 土木工程(tm gngchng)專(zhuān)業(yè) 學(xué)生：陳天鍇 指導(dǎo)教師：鐘嵐摘 要:介紹了小導(dǎo)管注漿加固機(jī)理與施工工藝, 并對(duì)小導(dǎo)管注漿技術(shù)在隧道工程中軟弱破碎圍巖、砂層、砂粘土層與塌方處理以及偏壓處理中的

2、應(yīng)用進(jìn)行了闡述, 最后提出小導(dǎo)管注漿施工的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵字：小導(dǎo)管注漿，隧道工程，施工工藝，鉆孔，偏壓 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16874 引 言1 HYPERLINK l _Toc26335 小導(dǎo)管(dogun)注漿加固機(jī)理1 HYPERLINK l _Toc9554 小導(dǎo)管(dogun)注漿施工工藝1 HYPERLINK l _Toc18743 小導(dǎo)管(dogun)注漿在隧道工程中的應(yīng)用1 HYPERLINK l _Toc19001 小導(dǎo)管注漿在破碎板巖中的應(yīng)用1 HYPERLINK l _Toc8657 小導(dǎo)管注漿在斷層破碎帶中的應(yīng)用2 HYPERLI

3、NK l _Toc26909 小導(dǎo)管注漿在砂層和砂粘土層中的應(yīng)用3 HYPERLINK l _Toc20270 小導(dǎo)管注漿在處理塌方中的應(yīng)用3 HYPERLINK l _Toc13965 小導(dǎo)管注漿在隧道偏壓處理中的應(yīng)用4 HYPERLINK l _Toc2921 注漿壓力5 HYPERLINK l _Toc9432 小導(dǎo)管注漿預(yù)加固參數(shù)5 HYPERLINK l _Toc9649 小導(dǎo)管注漿施工工藝5 HYPERLINK l _Toc15399 小導(dǎo)管注漿施工工藝流程5 HYPERLINK l _Toc27764 施工方法6 HYPERLINK l _Toc1132 小導(dǎo)管注漿施工注意事項(xiàng)7

4、 HYPERLINK l _Toc30231 結(jié)語(yǔ)7第 頁(yè) 共 8頁(yè) 引 言在山嶺(shnlng)隧道施工中遇到不良地層時(shí)，往往要借助超前支護(hù)。超前支護(hù)一般有以下幾種(j zhn)形式：超前大管棚、超前預(yù)注漿(全面預(yù)注漿)、超前錨桿和超前小導(dǎo)管。超前大管棚適用(shyng)于巖體很破碎，開(kāi)挖尺寸較大的洞室以及對(duì)沉降控制要求較高的地下工程及隧道施工中；超前預(yù)注漿主要用于大面積特別松散巖體及地下水豐富的巖體中；超前錨桿適用于巖體破碎程度較小, 不需要采用注漿就可以進(jìn)行施工的圍巖；超前小導(dǎo)管特別適用于小洞室(跨度在6 m 以下)的超前支護(hù)和在處理塌方施工中應(yīng)用。采用大管棚支護(hù)技術(shù)必須有專(zhuān)用鉆機(jī)，施工

5、空間要求高， 一次花費(fèi)較大；采用全面預(yù)注漿方法， 涉及的施工范圍大，施工程序繁雜，并且可靠性難以確定；而采用小導(dǎo)管比超前大管棚和注漿施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單得多，支護(hù)技術(shù)在很小的空間內(nèi)利用簡(jiǎn)單的手持風(fēng)鉆即可進(jìn)行鉆眼及布管工作，遇到地層變化時(shí)可隨時(shí)調(diào)整施工方案，經(jīng)濟(jì)效益顯著 1 。1.小導(dǎo)管注漿加固機(jī)理小導(dǎo)管超前注漿法是在隧道工程施工中加固圍巖、防止?jié)B水、增強(qiáng)穩(wěn)定、提高安全的行之有效的技術(shù), 它具有超前支護(hù)、工藝簡(jiǎn)單、安全可靠、成本低廉的特點(diǎn)。所謂“ 小導(dǎo)管注漿” 就是對(duì)風(fēng)化破碎巖石及構(gòu)造裂隙發(fā)育難以支護(hù)的破碎頂板， 在開(kāi)挖前預(yù)先向其裂隙通道內(nèi)注入固化材料(通常是水泥漿、水玻璃或聚氨酚等)充填裂隙， 封

6、堵涌水，膠結(jié)巖石，改善圍巖力學(xué)性能， 提高巖體自身整體強(qiáng)度，改變圍巖支護(hù)狀態(tài)。小導(dǎo)管超前注漿加固機(jī)理主要為滲入性注漿，對(duì)具有一定孔隙或裂隙受擾動(dòng)和破壞的圍巖, 在注漿壓力作用下，水泥漿液滲入到圍巖的孔隙和裂隙中，以水泥漿液作為膠結(jié)體，將破碎圍巖進(jìn)行膠合，形成整體，使之組成地層“ 自承拱” 和“ 承重環(huán)”，將破碎圍巖轉(zhuǎn)化為有效的穩(wěn)定帶，防止隧道開(kāi)挖時(shí)圍巖內(nèi)巖塊的松動(dòng)、剝離和墜落，從而達(dá)到加固圍巖的目的。在軟弱破碎圍巖中采用超前小導(dǎo)管注漿法施工具有許多優(yōu)點(diǎn)。小導(dǎo)管打入后形成了管棚效果， 與固結(jié)聯(lián)合，形成超前支護(hù)體系，提高圍巖自身的穩(wěn)定性，抑制圍巖松弛變形，提高了施工安全性；加固效果穩(wěn)妥可靠，注漿質(zhì)

7、量易于控制；采用超前支護(hù)手段, 通過(guò)調(diào)整水泥漿液凝固時(shí)間，可大大縮短開(kāi)挖時(shí)間；該法采用小型機(jī)具施作，無(wú)需配備專(zhuān)用設(shè)備，工藝操作十分簡(jiǎn)單。2.小導(dǎo)管(dogun)注漿施工工藝(見(jiàn)圖1) 3.小導(dǎo)管(dogun)注漿在隧道工程中的應(yīng)用3.1小導(dǎo)管(dogun)注漿在破碎板巖中的應(yīng)用破碎板巖的特征是相對(duì)砂層和土層而言顆粒較大， 施作小導(dǎo)管注漿的主要原理是滲透灌漿理論， 目的主要是使?jié){液充填巖體中的裂隙， 在裂隙中形成漿液和充填物的固結(jié)體，增加顆粒之間的粘接力，提高巖體的整體強(qiáng)度；另一方面，因?yàn)槠扑榘鍘r的顆粒大，小導(dǎo)管也將發(fā)揮較為明顯的棚架和錨桿作用 2 。隧道通過(guò)軟弱破碎的板巖地層時(shí)，以錨噴混凝土做

8、施工支護(hù)進(jìn)行開(kāi)挖有一定困難時(shí)，可以用小導(dǎo)管注漿結(jié)合鋼拱架（格柵鋼架）和網(wǎng)噴混凝土聯(lián)合支護(hù)措施的方法進(jìn)行施工。雖然也可采用深孔注漿,但是深孔注漿畢竟造價(jià)太高，工程進(jìn)度緩慢，而且在深孔注漿后仍需采用小導(dǎo)管注漿才能達(dá)到安全掘進(jìn)的目的；注水泥砂漿也能達(dá)到止水和固結(jié)地層的目的，但由于水泥砂漿凝固時(shí)間長(zhǎng)，注漿后不能立即開(kāi)挖，因而工期問(wèn)題就變得更為突出。為了超前加固圍巖和止水，起到提高圍巖強(qiáng)度及臨時(shí)支撐的作用，同時(shí)為了保證施工安全，從經(jīng)濟(jì)性和施工的可能性考慮，超前預(yù)支護(hù)可采用小導(dǎo)管注漿，初期支護(hù)采用鋼拱架（格柵鋼架）和網(wǎng)噴混凝土聯(lián)合支護(hù)措施。3.2小導(dǎo)管注漿在斷層(duncng)破碎帶中的應(yīng)用在斷層(dun

9、cng)破碎帶中采用小導(dǎo)管超前注漿法施工具有許多優(yōu)點(diǎn)。1）超前小導(dǎo)管(dogun)加鋼拱架（格柵鋼架）和鋼筋網(wǎng)及噴混凝土的聯(lián)合支護(hù)方式形成了管棚與固結(jié)聯(lián)合的超前支護(hù)體系，提高巖體自身的穩(wěn)定性，抑制圍巖松弛變形，增強(qiáng)了施工的安全性，對(duì)不良地質(zhì)的隧道掘進(jìn)是一種有效措施。2）一般采用加密超前小導(dǎo)管預(yù)注純水泥漿進(jìn)行加固, 涌水量大的地段采用雙液注漿,小導(dǎo)管雙液注漿的止水作用在涌水量大的地段是很明顯的。3.3小導(dǎo)管注漿在砂層和砂粘土層中的應(yīng)用砂層和砂粘土層一般土質(zhì)比較松軟均勻，小導(dǎo)管容易打入，注漿效果相對(duì)容易控制，非常適合采用小導(dǎo)管注漿技術(shù)。施作小導(dǎo)管注漿的主要原理是劈裂灌漿，目的是使?jié){液在壓力作用下，

10、克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，引起砂體和砂粘土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動(dòng)，從而使得地層的結(jié)構(gòu)得到改變，同時(shí)也有部分的滲透灌漿原理。3.4小導(dǎo)管注漿在處理塌方中的應(yīng)用在隧道工程施工中， 往往由于采取不恰當(dāng)?shù)氖┕し椒òl(fā)生塌方，在處理塌方過(guò)程中有的采取對(duì)塌體實(shí)行全斷面注漿進(jìn)行加固,大面積坍塌穩(wěn)定后進(jìn)行小導(dǎo)管施工，這一應(yīng)急措施容易被作業(yè)人員所接受，由于其工藝簡(jiǎn)單，機(jī)具要求不高，搶險(xiǎn)比較及時(shí)。其次，注漿后在拱頂范圍內(nèi)形成防護(hù)罩， 使開(kāi)挖、支護(hù)在安全條件下進(jìn)行。小導(dǎo)管打入后的外露尾端通常支于開(kāi)挖面后方的格柵上，共同形成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)，承受拱頂?shù)膰鷰r壓力，并提高圍巖的穩(wěn)定性，抑制圍巖松弛變形，提高施工安全性，使加固效果

11、更穩(wěn)妥可靠。尤其隨著注漿超前小導(dǎo)管的完成, 拱部上半斷面可分左右兩側(cè)先后開(kāi)挖, 每循環(huán)進(jìn)尺控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。凈寬尺寸符合要求后, 噴射混凝土保護(hù)層2 3 cm , 鋼筋網(wǎng), 架立格柵, 安設(shè)鋼拱架（格柵鋼架） 按設(shè)計(jì)要求安裝縱向連結(jié)筋, 并與上次伸出的連接筋焊接, 預(yù)留下次焊接頭、清掃噴射面, 再次噴射混凝土, 把格柵全部覆蓋。拱部開(kāi)挖、支護(hù)后, 在拱腳以上30 cm 、60 cm處分別安設(shè)鎖腳錨管。在拱腳設(shè)置縱向抬梁，拱部增設(shè)襯拱。為了防止拱部在邊墻施工時(shí)下沉, 并阻止拱腳向內(nèi)變形, 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況可設(shè)置臨時(shí)仰拱。詳見(jiàn)圖2、圖3 。 圖2 隧道(sudo)拱部斷面 圖3 隧道(sudo)縱

12、斷面圖4.小導(dǎo)管(dogun)注漿在隧道偏壓處理中的應(yīng)用以甘孜兩河口水電站某一公路隧道為例，來(lái)闡述小導(dǎo)管在隧道偏壓中的應(yīng)用。某一隧道進(jìn)口覆蓋厚度為2.1m 6 m 的粉質(zhì)土, 為V 級(jí)淺理圍巖, 設(shè)計(jì)采用H型鋼（H20）拱架及拱部中42 超前小導(dǎo)管加強(qiáng)支護(hù), 格柵鋼架縱向間距1.0m , 超前小導(dǎo)管按大小捶角交錯(cuò)位置, 縱向間距0.25 m , 由于淺理段圍巖自承能力低, 必要時(shí)加密格柵鋼架間距至0.40.5cm 以提高初期支護(hù)能力, 避免收斂過(guò)人、甚至支護(hù)體系不穩(wěn)定性的情況發(fā)生。4.1導(dǎo)管設(shè)計(jì)原理為防止開(kāi)挖(ki w)時(shí)掌子面前方圍巖不能自穩(wěn)而出現(xiàn)坍塌(tnt)是采用小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)的根本目的(

13、md)。在施工設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)充分考慮支護(hù)時(shí)間、支護(hù)類(lèi)型和支護(hù)參數(shù)的選擇:（1）小導(dǎo)管的間距應(yīng)根據(jù)掌子面前方的地質(zhì)條件和其自穩(wěn)能力決定, 通常按每米3 4根布置。（2）小導(dǎo)管的外插角(是指小導(dǎo)管與隧道開(kāi)挖輪廓的夾角a）應(yīng)考慮小導(dǎo)管的長(zhǎng)度和鋼拱架的間距。（3）考慮一次掘進(jìn)進(jìn)尺及前后小導(dǎo)管之間的搭接長(zhǎng)度, 一般不宜小于1.0m。4.2注漿壓力注漿壓力是促使?jié){液在巖(土) 層裂隙中流動(dòng)擴(kuò)散的一種動(dòng)力， 必須有足夠的注漿壓力來(lái)克服巖(土) 內(nèi)天然水頭壓力和地層裂隙阻力， 才能使?jié){液充分?jǐn)U散填充。達(dá)到加固堵水的作用。因此，在漿液的赫稠度固定的情況下，注漿壓力直接與巖(土) 層的裂隙寬度和粗糙度、裂隙發(fā)育程度

14、、裂隙水頭壓力有關(guān)。壓力過(guò)高亦會(huì)劈裂巖(土) 體。因此注漿壓力一般控制在0.5 MPa 1.0 MPa。4.3小導(dǎo)管注漿預(yù)加固參數(shù)注漿預(yù)加固支護(hù)材料主要包括注漿管, 金屬網(wǎng)、鋼拱架、快硬水泥、藥卷、水泥、水玻璃及噴射混凝土等, 主要支護(hù)參數(shù)如下:( l ) 注漿管采用42mm，L=4500mm的焊接管制作, 管體上依次鉆有8mm10mm的出漿孔, 梅花形布孔, 孔間距為300mm, 管口間距為250mm, 環(huán)間距為350mm, 用快硬水泥藥卷封孔止?jié){；（2） 鋼筋網(wǎng)采用6.5mm鋼筋焊接而成，規(guī)格為200mm200mm。（3）鋼拱架采用H20型鋼，冷彎制成。 （4） 噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20

15、, 初噴50mm 復(fù)噴250mm ; （5） 幫部及底角使用22mm、長(zhǎng)3500mm 的砂漿錨桿全錨; （6） 注漿漿液采用單液水泥漿, 水泥標(biāo)號(hào)為42.5號(hào)普硅水泥,水灰比為0.81.2，注漿壓力為0.31.0MPa 。4.4小導(dǎo)管注漿施工工藝4.4.1小導(dǎo)管注漿施工工藝流程(見(jiàn)圖4) 圖4 超前小導(dǎo)管(dogun)預(yù)注漿施工工藝流程4.4.2施工(sh gng)方法( l) 加工(ji gng)小導(dǎo)管: 小導(dǎo)管采用42mm 的無(wú)縫鋼管, 管長(zhǎng)4.5m。( 2 ) 在鉆孔前, 先噴砼將開(kāi)挖面封閉, 以防漏漿。( 3 ) 測(cè)量放樣, 在設(shè)計(jì)孔位上做好標(biāo)記, 然后用風(fēng)槍鉆孔, 孔徑需較管徑大20

16、mm以上鉆孔外插角應(yīng)控制在1015。( 4 ) 安設(shè)小導(dǎo)管, 將小導(dǎo)管插入鉆孔，外露20cm，以便連接注漿管并用塑膠泥將小導(dǎo)管周?chē)障斗舛聡?yán)實(shí)。拱部環(huán)向間距35cm，縱向間距3.0m。注漿: 注漿前先沖洗管內(nèi)積物后在注漿, 漿液先稀后濃, 順序是由上而下向小導(dǎo)管(dogun)內(nèi)注漿, 注漿泵選用4.0 M aP 以上。小導(dǎo)管注漿壓力嚴(yán)禁超過(guò)允許值, 以防壓裂工作面, 同時(shí)還要控制注入量, 若孔口壓力(yl)己達(dá)到規(guī)定值, 可結(jié)束注漿。5.小導(dǎo)管(dogun)注漿施工注意事項(xiàng)1）注漿壓力控制:由注漿泵油壓控制調(diào)節(jié)。具體調(diào)法為啟動(dòng)注漿泵, 正常運(yùn)轉(zhuǎn)后關(guān)閉泵口閥門(mén), 泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后, 旋轉(zhuǎn)壓力調(diào)節(jié)旋紐

17、, 將油壓達(dá)到調(diào)定在要求的油壓刻度值上。隨著注漿阻力的增大, 泵壓隨之增高, 當(dāng)達(dá)到調(diào)定刻度值時(shí), 自動(dòng)停泵。2）液漿配比的控制:水泥漿液水灰比W/ C=0.5 1.0 , 同時(shí)加入5%的水玻璃, 以改善漿液性能。在注漿前試驗(yàn)合理確定漿液配比、注漿壓力等注漿參數(shù)。漿液配比選擇要考慮巖石裂隙情況及漿液擴(kuò)散半徑, 現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)試驗(yàn)確定。漿液的配比受凝結(jié)時(shí)間的直接控制。它的控制原則一般是先稀后濃, 逐級(jí)變換。凝結(jié)時(shí)間的控制:凝結(jié)時(shí)間的變化由C/ S 來(lái)控制。為了確保凝結(jié)時(shí)間的準(zhǔn)確, 在注漿過(guò)程中, 需經(jīng)常測(cè)試, 一般每拌一筒漿或變換一級(jí)濃度或配比時(shí), 需要取樣實(shí)配, 測(cè)定凝膠時(shí)間, 通過(guò)對(duì)比, 檢查配漿是否準(zhǔn)