超前小導管、錨桿施工技術方案

楓林隧道設計為左右分離式小凈距隧道。隧道左線起訖里程為：K5+665~K5+085，長580m。洞身最大埋深121m；右線起訖里程為：K5+633~K5+110,長523m,洞身最大埋深約120m。隧道設計速度為60km/h,雙洞雙向行駛的一級公路。圍巖劃分：圍巖劃分為III、W、V級，開挖工藝為臺階法、新奧法、光面爆破法。V級圍巖地段設全環(huán)I20b工字鋼鋼架和042小導管加強支護，洞口段V級圍巖設大管棚超前支護，W級圍巖設拱墻格柵鋼架和042小導管超前支護，III級圍巖地段設拱部三肢格柵鋼架和022砂漿錨桿超前支護。二、 設計技術標準道路等級：I級公路設計行車速度：60km/h；設計縱坡：1％—1.64％行車道寬度:2X3.5m行車方向：雙洞雙向行駛路面設計洪水頻率：1/100路面設計荷載：BZZ-100三、 機械設備及人員配備超前小導管、超前錨桿每環(huán)每班鉆孔及注漿施工人員不宜少于10人，施工中應根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整。每工班施工機具配置如下：KBY-50/70注漿泵1臺、煤電鉆（或風動鑿巖機）不少于10臺、氣焊機1臺、BX1-500電焊機1臺。大管棚超前支護組建隧道注漿專業(yè)化施工班組，組長由項目副經(jīng)理擔任，根據(jù)邊、仰坡導管注漿施工的需要，配置技術過硬、責任心強、專業(yè)分工明確的職工和技術人員，在注漿施工過程中，必須保證注漿施工班組的人員固定不得隨意調(diào)遣，施工班組勞動力配置見附表序號工序每組人員組數(shù)總?cè)藬?shù)1鉆孔72142管棚加工制作4283拌制水泥漿4284拌制其他漿液2245注漿42166技術、試驗人貝4287隊長、其他3268合計64四、施工工藝及流程1、超前小導管、錨桿、大管棚施工工藝A、超前小導管（超前錨桿）配合型鋼鋼架（格柵鋼架）使用，錨桿應用于隧道III級圍巖拱部超前支護、小導管應用于W、V級圍巖拱部超前注漿預支護，其縱向搭接長度不小于lm。超前小導管及超前錨桿設計參數(shù)：超前導管規(guī)格：熱軋鋼花管，外徑42mm，壁厚3.5mm；小導管及錨桿L=350mm。小導管、錨桿縱向間距200?240cm；超前小導管錨桿環(huán)向間距40?50cm；傾角：外插角10°?12°，可根據(jù)實際情況調(diào)整；注漿材料：M20水泥漿或M20水泥砂漿；設置范圍：拱部120°范圍。B、 超前大管棚施工1、超前長管棚設置于洞門段V級圍巖淺埋洞口段，采用直徑0108mm厚度8mm無縫鋼管，絲扣連接。鋼管設置于二襯輪廓外側(cè)，拱部環(huán)向布置。施工工序為：開挖支護邊仰坡一施工管棚操作平臺一安裝套拱拱架一安裝管棚0133mm套管一C25套拱混凝土施工一管棚鉆孔一制安0108mm鋼管一管棚注漿。只有在長管棚施作完成后才能開始進洞開挖。2、 套拱施工2-1、套拱長度為2m；2-2、套拱構(gòu)造：套拱主要由4榀間距60cm正洞I18工字鋼鋼架縱向022連接筋、0133mm厚度4.5mm孔口套管、厚度65cmC25混凝土組成。2-3、套拱施工注意事項處理好套拱基底，鋼架必須落在牢固的基礎上，承載力不小于300Kpa；每榀套拱鋼架采用2根長4.5m042mm鋼管鎖腳；嚴格控制孔口套管安裝質(zhì)量：間距不得大于50cm、仰角控制在1?3°；嚴格按照設計圖紙加工鋼架，鋼架采用縱向間距 1m022連接筋連接牢固；C、 大管棚其它參數(shù)及施工注意事項(1)管棚間距為50cm；鋼管管身帶少12mm注漿孔，間距10cm梅花型布置，前端成尖錐狀；注漿漿液采用水泥砂漿，水灰比為0.5：1；嚴格控制注漿壓力，注漿壓力為2Mpa；管棚同一截面處接頭數(shù)量不得大于總接頭的 50%，相鄰接頭至少錯開1m。見圖2。圖大管棚構(gòu)造圖>30cm［二大管棚勁箍注漿孔錐頭4［二大管棚勁箍注漿孔錐頭4—6M2、 小導管安裝⑴測量放樣，在設計孔位上做好標記，用鑿巖機或煤電鉆鉆孔，孔徑較設計導管管徑大20mm以上。⑵成孔后，將小導管按設計要求插入孔中，或用鑿巖機直接將小導管從型鋼鋼架(格柵鋼架)上部、中部打入，外露30cm支撐于開挖面后方的鋼架上，與鋼架共同組成預支護體系。⑶鉆孔、安裝應符合下列要求：小導管的安設應采用引孔頂入法。鉆孔方向應順直。鉆孔直徑應于注漿管徑配套，一般不大于50mm，孔深視小導管的長度確定。采用吹管法清孔。3、 注漿采用KBY-50/70注漿泵壓注水泥漿或水泥砂漿。注漿前先噴射混凝土5?10cm厚封閉掌子面，形成止?jié){盤。注漿前先沖洗管內(nèi)沉積物，由下至上順序進行。單孔注漿壓力達到設計要求值，持續(xù)注漿10min且進漿速度為開始進漿速度的1/4或進漿量達到設計進漿量的80%及以上時注漿方可結(jié)束。停止時先停泵在關閉球閥，最后清洗管路。注漿施工中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業(yè)，并注意觀察施工支護工作面的狀態(tài)。注漿參數(shù)應根據(jù)注漿試驗結(jié)果及現(xiàn)場情況調(diào)整。注漿參數(shù)可參照以下數(shù)據(jù)進行選擇：注漿壓力：一般為0.5?1.0Mpa漿液初凝時間：1?2min水泥：P.O42.5普通硅酸鹽水泥砂：中細砂4、注漿異?，F(xiàn)象處理⑴串漿時及時堵塞串漿孔。⑵泵壓突然升高時，可能發(fā)生堵管，應停機檢查。⑶進漿量很大，壓力長時間不升高，應重新調(diào)整砂濃度及配合比，縮短膠凝時間。5、超前砂漿錨桿施工工藝流程超前砂漿錨桿施工工藝流程為：鉆孔一清孔一注漿一插入桿體一焊接固定f質(zhì)量檢查。工藝要點及技術措施錨桿預先在洞外鋼構(gòu)件廠按設計要求加工制作。按設計要求定出孔位；施工采用風動鑿巖機鉆孔，錨桿的鉆孔直徑應大于錨體直徑15mm，鉆孔應圓而直；錨桿鉆孔深度應大于錨桿設計長度10cm，深度的允許誤差應為土5cm。鉆孔達到標準后，用高壓風清除孔內(nèi)巖屑；用注漿泵通過注漿管將水泥砂漿注入孔內(nèi)，水泥砂漿強度等級不應低于M20。注漿管應先插至孔底50~100mm，開始注漿后，徐徐均勻的將注漿管往外抽出，并始終保持注漿管口埋在砂漿內(nèi)，以免漿中出現(xiàn)空洞。注漿的體積應略多于需要的體積，將注漿管全部抽出后，應立即迅速插入桿體，可用錘擊使桿體強行插入鉆孔，當桿體插入后若孔口無砂漿溢出，應進行補漿。桿體插入孔內(nèi)的長度不用小于設計長度的95%，錨桿安裝后不得隨意敲擊。將安裝好的桿體與格柵拱架焊接固定。五、大管棚施工方法1、鉆孔檢查開挖的斷面中線及高程，確保開挖輪廓線符合設計要求。在開挖工作面處安設受力拱架，并在其上正確標明管棚位置；鋼架安裝垂直度允許誤差為土20,中線及高程允許誤差為土5cm。在鋼架上沿隧道開挖輪廓線縱向鉆設管棚孔，其外插角以不侵入隧道開挖鉆機鉆孔順序示意圖說明：1部和II部同時開孔，同時結(jié)束；III部和W部同時開孔，同時結(jié)束。方向前進如上圖所示。原則為：任何時候都必須保證有兩臺鉆機同時工作。因為上導坑需人工開挖掘進，工效很低，是控制整個隧道工期的關鍵因素，所以必須千方百計地加快管棚施工進度，為人工開挖掘進，贏得一定的時間。按照布好的孔位及鉆孔的方向和傾斜度開始鉆孔?？卓谖恢门c設計位置的允許偏差為土5cm；孔底位置偏差小于孔深的10%0。剛開孔時，要低壓、慢轉(zhuǎn)，以便于控制方向，然后逐漸地提高鉆速，保持正常壓力。如遇到大孤石時，則需高壓、低速進行?？傊S著地質(zhì)的不斷變化，相應地調(diào)整鉆進參數(shù)。鉆進時，用清水護壁，中間定期將取芯管取出，取出巖芯。當快成孔時，用水將孔內(nèi)的懸浮物或泥漿、石碴等清洗出來，做到孔壁圓、角度準、孔身直、深度夠、巖粉清洗干凈。當出現(xiàn)嚴重卡鉆、孔口不出水時停止鉆孔，立即注漿。鉆孔結(jié)束后，掏孔檢查，在確認無塌孔和探頭石時，才可安設鋼管。鉆頭采用?130的合金鉆頭，遇孤石時，則采用金剛石鉆頭。大管棚施工完成后，成傘形輻射狀。詳見下圖：2、配管為了使大管棚的整體受力效果更好，在接長管棚鋼管時，鋼管接頭在隧道縱斷面上錯開加。下管時，由于3108X8mm的大導管從4~6m不等，故必須將管子相互連接起來，才能達到設計長度。管子連接采用兩種方法：第一環(huán)管棚使用外套管法；第二環(huán)管棚使用絲扣法。絲扣法：即在一根管子的兩端，分別車出一個公螺紋，一個母螺紋，螺紋長度不小于15cm，螺紋深度不大于1/2壁厚（4mm）。連接時，前一根管的母螺紋與后一根管的公螺紋套在一起，用力擰緊，以防止松動，引起質(zhì)量事故。外套管法：即管子兩端不車螺紋，只在兩根管子的接頭外邊套一p127X4mm的外套管，長40cm，然后用電弧焊將縫隙焊滿、焊牢。3、送管：只要具備足夠的場地或空間，就可充分利用大型機械送管，以提高效率，并減少工人的勞動強度。第一環(huán)大管棚，利用CAT320挖掘機挖斗向前送管。但第二環(huán)大管棚由于在洞內(nèi)，場地狹窄，大型機械無法操作，只能用鉆機送管。成孔后，通過異型接頭，用主動鉆桿帶動少108X8mm的大導管，邊旋轉(zhuǎn)（克服磨擦阻力）邊向前推進，直至將全部管子送到位。4、管口封閉4-1、在管子端部焊一帶眼的鋼板，然后將少32X4mm（長50cm）的注漿管與該鋼板相焊，就可以了。4-2、注漿管構(gòu)造注漿管須是三通構(gòu)造：一通接少108X8的大導管。一通接塑膠管，一通為沖洗用（沖洗口主要是為防止水泥漿或水玻璃凝固，造成堵管，可以及時地將管道用水沖洗干凈）。4-3、注漿4-3-1、大導管注漿施工參數(shù)先在0l08X8mm鋼管上鉆010mm的出漿孔，孔距50cm，呈梅花型布置。鋼管尾部2m不鉆花孔作為止?jié){段。鋼管沿隧道開挖輪廓線布置，外傾角10間距0.4m,縱向前后兩排鋼管水平搭接長度不小于3m。單液注漿：水泥漿水灰比（W:C）為0.5:1。雙液注漿（當?shù)叵滤^發(fā)育或漿液擴散范圍大時，注漿漿液改為水泥-水玻璃雙液漿。）：水泥漿水灰比（W:C）為0.5:1；水玻璃模數(shù)2.6-2.9,濃度35波美度；水泥漿、水玻璃體積比1：0.3。注漿壓力采用0.5-1.0Mpa。試配水泥漿如下：水泥漿配合比水灰比材料名稱水泥水0.5:11ma用量(Kg)1123562采用雙液漿時，商品水玻璃玻美度為45°be，實際要求為35°be。這樣，需要將水玻璃加水稀釋，采用公式如下：水玻璃稀釋計算公式Vp+Vp=Vp11WW22W+V=V1W2V、V——稀釋前后水玻璃體積；12p、p——稀釋前后水玻璃密度；p=145/(145-Be‘)12p、V——水的密度和體積；WW3．7.2大導管注漿量計算：按下式計算Q=nr2Hna其中：r——漿液擴散半徑；H——大導管長度，取24m；n——巖體孔隙率，取0.6。a——充填率系數(shù)，取0.3。大管棚注漿量計算表0.10.20.30.40.524543122121713393鋼管160說明：l.r、H單位以米計；Q單位以升計。2．注漿量必須大于鋼管的凈空容量。注漿時，每根鋼管的注漿量一般達到300升左右，估計擴散半徑小于0.2m。開挖以后，發(fā)現(xiàn)一般在0.1m左右。4-3-2、漿液的調(diào)制步驟：水泥漿液攪拌在拌合機內(nèi)進行，根據(jù)拌合機容量大小，嚴格按要求投料；攪拌投料的順序為：在放水的同時，將外加劑（如有）一并加入攪拌，待水量加足后，繼續(xù)攪拌lmin，并將水泥投入，攪拌時間不小于3min，并在注漿過程中不停攪拌漿液；采用水玻璃漿液時，其濃度宜為25~40°Be（取35°Be）。為稀釋水玻璃，采取邊加水，邊攪拌，邊用波美計量測的辦法進行；配制水泥漿或稀釋水玻璃漿液時，嚴防水泥包裝紙及其他雜物混入。拌好的漿液在進入貯漿槽及注漿泵之前均應對漿液進行過濾，未經(jīng)過濾網(wǎng)過濾的漿液不允許進入泵內(nèi)。①配制的漿液在規(guī)定時間內(nèi)注完。4-3-3、注漿方式及順序A、注漿方式根據(jù)圍巖類別、地質(zhì)條件、機械設備及注漿孔的深度選用全孔式。即鉆孔直至孔底，然后一次注漿完畢。B、 注漿順序先注無水孔，后注有水孔；從拱頂順序?qū)ΨQ向下進行。如遇竄漿或跑漿，則間隔一孔或數(shù)孔灌注。注漿結(jié)束后，利用止?jié){閥保持孔內(nèi)壓力直至漿液完全凝固。注漿壓力與地層條件及注漿范圍要求有關，一般要求能擴散到管周0.5~1.0m的半徑范圍內(nèi)。但應控制注漿量，每根大導管內(nèi)已達到規(guī)定注入量時就可結(jié)束，若孔口壓力已達到規(guī)定壓力值而注入量仍不足時，亦應停止注漿，以防壓裂開挖面。C、 注漿作業(yè)要求漿液的濃度、膠凝時間符合設計要求，不得任意變更；經(jīng)常檢查泵口及孔口注漿壓力的變化，發(fā)現(xiàn)問題及時處理；采用雙液注漿時，經(jīng)常測試混合漿液的膠凝時間，發(fā)現(xiàn)不符，立即調(diào)整。D、注漿結(jié)束條件單孔結(jié)束條件：注漿壓力達到設計終壓，漿液注入量已達到計算值80%以上。全地段結(jié)束條件：所有注漿孔均符合單孔結(jié)束條件，無漏注漿情況。六、質(zhì)量檢驗1、質(zhì)量驗收規(guī)范《鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準》（TB10417—2003）；《新建時速200公里客貨共線鐵路工程質(zhì)量驗收暫行標準》；2、分項驗收標準2.1主控項目超前小導管（錨桿）、大管棚所用鋼管進場必須按批抽取試件作力學性能（屈服強度、抗拉強度和伸長率）和工藝性能（冷彎）試驗，其質(zhì)量必須符合國家有關規(guī)定及設計要求。檢驗數(shù)量：以同牌號、同爐罐號、同規(guī)格、同交貨狀態(tài)的鋼管，每60t為一批，不足60t按一批計。施工單位每批抽檢一次；監(jiān)理單位按施工單位抽檢次數(shù)的20%進行見證取樣檢測或按施工單位抽檢次數(shù)的10%進行平行檢驗，至少一次。七、安全、質(zhì)量控制措施1、 所有進入隧道內(nèi)的作業(yè)人員，必須按規(guī)定配帶安全防護用品，遵守紀律，聽從指揮；2、 作業(yè)人員到達工作地點，應首先檢查工作面是否安全狀態(tài)，并檢查支護是否牢固，頂板是否穩(wěn)定，如有松動的石、土塊或裂縫應先予以清除或支護；3、 在喳堆上作業(yè)時，應注意喳堆的穩(wěn)定，防止滑塌傷人；4、 風鉆鉆眼時，應注意檢查機身、螺栓、卡套、彈簧和支架是否正常完好；管子接頭是否牢固，有漏風；鉆桿有無不直、帶傷以及鉆孔堵塞現(xiàn)象；濕式鉆巖機的供水是否正常；干式鑿巖機的捕塵設施是否良好。達不到要求的應予以修理或更換；5、電鉆鉆眼應檢查手套的絕緣盒防止電纜脫落的裝置是否良好。電鉆工必須帶絕緣手套，腳穿絕緣鞋，并不得用手導引回轉(zhuǎn)鋼釬，不得用電鉆處理被卡住的釬桿；6、支架的鉆機，必須將支架放置平穩(wěn)，地面堅實；7、鉆眼前，先對準孔位，使鉆頭接觸巖面，再使鉆桿轉(zhuǎn)動，不得晃動鉆桿；8、鉆眼時，如遇機架搖晃、移動、偏斜或有異響，應立即停鉆，經(jīng)處理后，方可施鉆。當發(fā)生卡鉆時應用板鉗松動拔出，不可敲打；9、施工期間，尤其在注漿時，應對支護的工作狀態(tài)進行檢查。當發(fā)現(xiàn)支護變形或損壞時，應立即停止注漿，采取措施。10、注漿結(jié)束4小時后，方可進行掌子面的開挖。11、相鄰兩排小導管搭接長度應符合設計要求，且不小于1米。12、鋼管要與拱架焊接牢固，注漿后注漿孔要堵塞密實。13、現(xiàn)場的高壓、低壓電力線路及變壓器和通訊線路必須按有關規(guī)定統(tǒng)一布置。八、文明施工1、將把本工程確定為標準化施工工地，推行我公司已經(jīng)取得的項目法施工經(jīng)驗，加強文明施工管理，使整個工程嚴格按照施工組織設計中的總平面布置，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一管理。2、堅持文明施工，為業(yè)主提供優(yōu)良的服務。在施工過程中服從業(yè)主的現(xiàn)場調(diào)度，及時準確地執(zhí)行工程師代表的指令。3、教育職工形成團結(jié)、文明、禮貌的風尚，做好與