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      水泥注漿在隧道加固處理中的應用

      鄭州中科支護機械設備有限公司 發布時間:2021-03-01

      水泥注漿技術具有施工方法簡單、方便、快速、有效等特點,同時具有凝膠時間可以調節、能控制漿液的擴散范圍、固結強度高、結石率可達100%等優點。因此,在淺埋、軟弱圍巖隧道施工及隧道坍方處理中被廣泛應用??紤]到坍方體具有強度低,靈敏度高,易產生蠕動現象,開挖后自穩能力差,地面沉降難以控制,嚴重時洞內可能再次發生坍方,擴大坍方長度,導致隧道施工困難加劇。為避免坍方加劇,施工中采用地面注漿、隧道內工作面注漿、隧道周邊淺孔注漿等三種注漿方式相結合的施工方法,以保證坍方處理施工安全。

      一、地表注漿

      在地表坍方周邊插入注漿導管,間距1m,梅花形布置,注漿導管采用φ42無縫鋼管制成,長3.5m,管壁每隔20cm交錯鉆眼,眼孔直徑6~8mm,根部留1.5m不鉆眼做為止漿段。按預定的水灰比及注漿壓力開始注漿,注漿過程中,觀察斷面是否有漿液滲出,若隧道內坍方處自上往下有漿液滲出,則維持注漿壓力30s后停止注漿;若隧道內坍方處沒有漿液滲出,注漿機壓力達到0.8Mpa后停止注漿。注漿固結地表土體,防止地表水流入隧道內加大坍方面積,增加工作面施工難度。
      二、隧道內工作面注漿

      隧道內采用兩環大管棚注漿及Ⅰ18工字架加強支護通過。大管棚內注入水泥凈漿,凈漿水灰比1:1,注漿壓力:初壓為0.5~1Mpa,終壓為2Mpa,注漿壓力以控制水泥凈漿不冒出地表為原則。注漿結束后用C10水泥砂漿充填管棚鋼管,增強鋼管的強度和剛度。大管棚注漿時先注無水孔,后注有水孔。在無水地段可從拱腳起順序注漿。注漿速度根據注漿孔出水量大小而定,一般從快到慢。注漿結束時將閘閥關閉,卸下進漿管,進入下一循環。
      三、隧道周邊淺孔注漿

      為防止大管棚外插板圍巖掉塊,拱部設置φ42注漿鋼花管(小導管),外插角45°,環向間距40cm,每根長度4m,每1.8m一環,每環26根。邊墻設置φ42注漿鋼花管注漿支護,小導管外插角45°,每環每側10根,每根長度為3.5m,每1.8m一環。同時,在施做完工字鋼架支護后,設置φ42徑向注漿鋼花管,徑向注漿鋼花管垂直于巖面,環向間距為1m,與工字鋼架焊接牢固。注漿鋼花管注漿前先噴混凝土封閉掌子面以防滲漏,對強行打入的鋼管進行沖清管內積物,然后再進行水泥水玻璃漿液注漿,注漿順序由下而上,漿液用攪拌桶攪拌。在施工前取現況土樣進行水玻璃漿液配比試驗,來指導現場注漿施工,要求水玻璃模數范圍為:2.8~3.3,濃度要求在40Be以上。注漿壓力:初壓為0.1~0.3Mpa,終壓為0.5Mpa.注漿時,要時刻觀察壓力和流量變化,壓力逐漸上升,流量逐漸減少,注漿壓力達到0.5Mpa后要穩定3min即可停止注漿用棉紗塞緊孔口轉入下孔注漿。

      隨著注漿的連續進行,注漿機壓力和進漿量增加,而土層吃漿量和進漿速度逐漸減小,土體內孔隙趨向填滿。由于漿液對周圍的土層連續擾動、壓縮,使土顆粒移動,重新排列,漿液中的水泥顆粒慢慢吸收周邊土的水份,有利于土體的脫水排氣,利于復合圍巖的形成,并通過張性層理劈裂壓入漿材并凝固成脈,迫使土體向上地層傳遞壓力并以輻射狀局隆起重新分布,經過壓縮、脫水,稀泥狀粘土已變成土中,抗壓強度提高,承受隧道周邊部分圍巖壓力,不僅起到臨時防滲加固的作用,而且能作圍巖加固。

      完成大管棚及注漿鋼花管注漿施工后,待注漿達到規定強度時,在管棚及小導管支護環的保護下按短臺階法開挖,上臺階下臺階6~10m,及時支護,襯砌緊跟。其工序為:開挖→初噴→掛網→架立工字鋼架→施作外插角45°及邊墻注漿鋼花管→復噴至設計厚度→進入下一循環開挖→及時施做二襯。

      注漿在隧道坍方處理中發揮了很好的作用,隧道內坍方體軟、流塑狀粉粘土在高壓力的漿液作用下,在土體壓裂區中,漿脈與粘土互層,并經過多次擠壓提高效率氧相互摻透,形成漿脈網絡,漿脈一方填充和擠密脫水固結為硬塑狀粘土,另一方面起著土體骨架作用,從而改變土體對外力的反應機制,使土體的變形受到約束,使圍巖的強度、穩定性、抗滲性均得到提高。

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