(岩土加固)浅谈超前小导管预注浆技术.pdf

浅谈超前小导管预注浆技术 摘要：超前小导管预注浆技术是地下工程中地层改良的重要手段,它同时具 有超前支护作用, 是不良地质隧道与地下工程施工常用的一种开挖辅助措施。在 围岩自稳能力差或无自稳能力地层中开挖隧道及地下工程中，小导管注浆的优势 更能得到体现。本文就超前小导管注浆的机理、材料、工艺及应用展开探讨与论 述。 关键字：超前小导管预注浆 注浆参数 注浆材料 注浆工艺 应用 小导管预注浆是沿开挖隧道或地下工程外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔 的小导管，并以一定的压力向管内压注浆液的施工措施。它既能将洞室周围岩土 体预加固，又能起超前预支护作用。适用于自稳时间很短或无自稳能力的砂层、 砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋和处理塌方等地段。小导管预注浆施 工简单，且注浆时间短，达到加固、防渗、堵漏的目的，所以广为利用。 1 小导管注浆机理和优势 1.1 注浆机理 注浆是指将浆液注入待注断，浆液在岩层的裂隙中扩散、凝固和硬化，提 高岩层的强度和稳定性，起到堵水和围岩加固的作用。隧道及地下工程注浆，一 般是指化学注浆，按注浆机理划分注浆类型有：充填注浆，适用于断层破碎带、 砾石层、坍塌冒顶地段；渗透注浆，适用于砂层、砂砾石层；层间注浆，适用于 板岩及岩层裂缝；压密注浆，适用于土壤、淤泥；劈裂注浆，适用于粘土层、断 层泥及沉积岩层间；旋喷注浆，适用于土层及严重风化岩层。施工常用的是充填 注浆和渗透注浆。 超前小导管作用机理是，对具有一定空隙或裂隙受扰动的围岩，在注浆压力 的作用下，是浆液渗入到围岩的空隙和裂隙中，以水泥浆作为胶结物将围岩进行 胶合，形成整体来提高整体稳定性，使其组成底层承重拱结构，防止开挖围岩的 松动和坍塌。 1.2 小导管注浆优点 在软弱破碎围岩中采用小导管注浆具有许多优点。首先，大面积坍塌稳定后 进行小导管注浆容易被工作人员接受，工艺简单。其次，注浆后在拱顶范围内形 成防护罩，使开挖在安全的环境下进行。小导管打入后的外漏尾部通常支于开挖 面后方的格栅上，共同形成预支护系统，承受拱顶的围岩压力，提高稳定性和工 作的安全性。 2 注浆设计与注浆参数 小导管预注浆设计可根据地质情况、设备能力、施工条件等，参照下列要求 进行。 (1)小导管外径可根据钻孔直径选择，一般选用φ42～50 mm钢管，长度3～ 5 m，外插角10°～30°，管壁每隔10～20 cm交错钻眼，眼径6～8 mm。 (2)导管纵向两组间应有≮100 cm的水平搭接长度，环向间距20～50 cm。 (3)注浆压力是使浆液扩散、充塞、压实所需的压力。其选用原则是在不破 坏岩层结构的条件下，有效地将浆液压入岩层中，满足设计需要，达到注浆目的。 根据实践，一般为0.5～1.0 MPa。 (4)注浆量：单根导管注浆量Q1可按下式估算： 式中：Rk浆液扩散半径；L导管长度；η岩体孔隙率。 (5)浆液扩散半径可根据管密度确定，考虑注浆范围相互重叠的原则，扩散半 径可按下式计算： Rk=(0.6～0.7)L0 式中：L0导管间中心距。 3 注浆材料选择 注浆材料应根据岩性、地质构造及水文地质条件等进行选择。理想中的材料 应该具备以下特点：浆液浓度低、流动性好、胶凝时间可调节、结石率高、结石 后强度高、稳定性好、操作方便、价格低、不污染环境等。 断层破碎带和砂卵石地层，加固或堵水注浆宜选用水泥浆液和水泥水玻璃浆； 断层泥地带，宜选用水玻璃；)中、细粉砂层及细小裂缝岩层、断层泥堵水注浆， 宜选用渗透性好、低毒及遇水膨胀的化学浆液；坍塌地段或断层破碎带空隙大时， 宜选用水泥浆液或粘土固化浆液。 4 注浆工艺及注意事项 4.1 注浆工艺 （1）施工前准备工作； （2）钻孔； （3）安设导管； （4）封闭孔口； （5）连接管路； （6）注浆； （7）效果检查，结束注浆。 用提前准备好的注浆机具按照注浆专项方案的要求进行, 当注浆压力逐步 升高到设计终压, 并继续注浆10min 以上即可结束该孔注浆。需要注意的是:1) 注浆应从最下面的小导管开始按顺序向拱顶逐根注浆, 严禁顺序颠倒; 2) 注浆 压力达到设计压力或注浆量与设计注浆量基本吻合即可停止注浆; 3) 若实际注 浆量已严重超出设计注浆量或注浆压力基本没有上升, 则应立即停止注浆, 查 找问题的原因, 待问题解决后再行决定是否继续注浆。