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注浆施工技术在隧道超前预加固工程中的应用

2020-07-08 144 上传者：管理员

摘要：本文基于隧道工程加固对注浆的需求,探讨了制浆系统建设、注浆前准备工作、注浆钻孔施工和注浆施工等相关技术流程,认为:(1)基于不同现场的施工条件,分别在隧道内外施作注浆系统,注浆系统所处位置能够兼顾水、电等设施,使注浆浆液能够快速有效地注入治理段区域。(2)针对不同角度及位置的钻孔,使用不同工艺施作钻孔结构及孔口管止浆管。对位于隧道灾害区域的钻孔安装防突装置,避免钻孔成为次生灾害的薄弱点。(3)根据不同的地质条件,选择合理的注浆材料及注浆设备,科学组织人工,对富水软弱地层进行有效的注浆加固。相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：
加固施工
注浆施工
注浆材料
隧道工程
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随着“一带一路”倡议的提出,大量公路隧道即将投入建设。隧道常穿越软弱破碎地层,注浆治理方法作为解决富水软弱地层地质灾害问题的有效方法,被广泛应用于工程建设中。注浆工作开始之前,需要人员、机械设备及物资等方面的准备,需根据现场条件和工程要求,在隧道外设置洞外制浆站,隧道内设置钻孔施工场地、洞内制浆站、注浆材料存储台等各种不同功能分区,相互配合,以保障注浆作业的顺利实施。

1、制浆系统建设

需要建立洞外注浆站,以满足较大量的注浆施工要求,同时隧道注浆施工段配设洞内注浆站,以分别适应较大量注浆和少量注浆、单液注浆和双液注浆的要求。

1.1 洞外注浆站

隧道洞外注浆站采用已验收合格的搅拌站进行加工,采用混凝土罐车进行运输。

1.2 洞内注浆站

隧道洞内注浆站的主要设施和设备有袋装水泥平台、立式搅拌机、二次搅拌储浆池、水泥注浆泵(或双液注浆泵)、清水池、水玻璃注浆泵(或双液注浆泵)、水玻璃储浆池、配电系统和供水系统。注浆站设备的配置及技术要求如下:

(1)袋装水泥平台:高0.3m,宽2m,长10m;水泥平台要有防潮措施,防止水泥因受潮变质而失效。

(2)一次搅拌机:高1.0m,直径1.5m,容量1.77m3,电机功率7.5kW/h,为自制,连续注浆时每小时造浆量不少于10t。

(3)二次搅拌储浆池:直径1.5m,深1.2m,容量2.11m3,电机功率7.5kW/h。

(4)水泥、水玻璃注浆泵:可选用ZJB(BP)—110/30A高压变频注浆泵或者2TGZ—60/210高压双液注浆泵(功率7.5kW),浆液输送能力最大为3.6m3/h。水泥、水玻璃(或双液)注浆泵均可满足对GT-1材料的注浆需要。

(5)清水池:主要用于储存清水,以防连续注浆时供水不足;长1m,宽1m,深度1.2m,容量为1.2m3。

(6)配电系统:要求电压为380V,供电总功率不得小于注浆站内所有用电设备总功率的1.5倍。

(7)供水系统:要求供水系统的正常供水量不得小于15m3/h。

2、注浆前准备工作

(1)注浆系统建设好后,必须使用清水对机械和管路进行调试,确保设备运行正常,经检查验收合格后方可投入正常使用。(2)每次注浆前后都必须对整个注浆系统设备和管路进行检查,发现问题及时处理。(3)做好污水处理。施工过程中产生的废水、废液经污水处理设备处理后方可排放。(4)保证供电、供水、供风、通讯和交通的畅通,注浆过程中严禁中断。

3、注浆钻孔施工

3.1 钻孔结构及孔口止浆管的安装

开孔孔径为Φ153mm,深度为3～5m,在高压帷幕预注浆加固过程中,为防止钻孔被压力顶出需提前打孔泄压,必须在钻孔内安装注浆(止浆)套管,作为孔口管使用。孔口管采用Φ146mm钢管,管外用速凝水泥封固,封固后打压,在6MPa压力作用下无泄漏且孔口管无松动说明止浆合格。孔口管注浆固结合格后,将孔口管固定牢固,装上阀门,然后再进行钻孔施工,采用Φ80mm孔径钻至终孔。

3.2 钻孔防突装置

钻孔过程中,由于钻头揭穿涌水突泥区域时,泥水会从钻孔内涌出,如何防止涌水、突泥是安全施工面临的关键问题。钻孔注浆过程中,注浆压力也会给套管一定的作用力,迫使套管被拔出,因此防止钻孔内涌水、突泥和止浆的重点是孔口管的封固质量必须达到耐压要求。套管固结合格后,要及时安装注浆高压阀门,做到对涌水、突泥的有效控制。

图1 钻孔劳动力配置及快速施工

3.3 钻孔劳动力配置及快速施工

钻孔施工主要采用大型集成化设备,另外辅以小型地质钻机设备。大型设备每班组配备操作工人1名、辅助工人2名,小型地质钻机每机组配备机长1名、技术工人3名,每班另配钻孔施工副队长1名。为保障钻孔施工进度,主要从图中的5个方面进行快速施工组织保障。

4、注浆施工

4.1 注浆材料选择

根据隧道治理段复杂的水文地质条件和注浆方案,按照不同的注浆技术要求选用以下注浆材料:水泥浆、辅助凝结材料(水玻璃),注浆过程根据方案选择材料,以浆液扩散范围与加固体强度为主要控制指标。

4.2 注浆设备选型及主要参数

注浆设备的选择和配置原则是能够满足注浆量和注浆压力的调控。根据注入的浆液种类、额定泵量的大小以及注浆使用场合的不同,可以分别选择以下不同类型的注浆泵:(1)单液注浆加固:选择3SNS单液注浆泵。(2)双液注浆加固:主要选择2TGZ—60/210高压双液注浆泵。

4.3 注浆劳动力组织及施工安排

注浆施工技术较为复杂,特别是双液注浆和特殊材料注浆,技术要求更高,因此每班配备注浆技术副队长1名,现场班长1名,司泵及机修工4名,管路连接工1名,制浆工4名和现场材料倒运工4名。采取现场交接班的作业方式,即班前洞内技术交底、班后技术总结、现场注浆施工参数详细记录的技术主导型工作方式。

5、结语

(1)基于不同现场的施工条件,分别在隧道内外施作注浆系统,注浆系统所处位置能够兼顾水、电等设施,使注浆浆液能够快速有效地注入治理段区域。(2)针对不同角度及位置的钻孔,使用不同工艺施作钻孔结构及孔口管止浆管。对位于隧道灾害区域的钻孔安装防突装置,避免钻孔成为次生灾害的薄弱点。(3)根据不同的地质条件,选择合理的注浆材料及注浆设备,科学组织人工,对富水软弱地层进行有效的注浆加固。

参考文献：

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