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1、2008年基础工程分局年基础工程分局技技 术术 人人 员员 培培 训训 讲义讲义小导管注浆小导管注浆 主要内容主要内容u 1、概述、概述 2、小导管注浆施工、小导管注浆施工u 3、施工控制注意事项、施工控制注意事项 u 4、质量要求、质量要求u 5、安全、质量注意事项、安全、质量注意事项u 6、建议、建议1、概述、概述 小导管注浆加钢支撑是喷锚暗挖隧道辅助开挖的一种小导管注浆加钢支撑是喷锚暗挖隧道辅助开挖的一种小导管注浆加钢支撑是喷锚暗挖隧道辅助开挖的一种小导管注浆加钢支撑是喷锚暗挖隧道辅助开挖的一种措施，属于超前支护工序。小导管注浆适用于自稳时间较措施，属于超前支护工序。小导管注浆适用于自稳
2、时间较措施，属于超前支护工序。小导管注浆适用于自稳时间较措施，属于超前支护工序。小导管注浆适用于自稳时间较短的砂层、砂卵（砾）石层、小型断层带、软弱围岩带、短的砂层、砂卵（砾）石层、小型断层带、软弱围岩带、短的砂层、砂卵（砾）石层、小型断层带、软弱围岩带、短的砂层、砂卵（砾）石层、小型断层带、软弱围岩带、浅埋地段、地下水较多的较弱破碎围岩地段。另一方面，浅埋地段、地下水较多的较弱破碎围岩地段。另一方面，浅埋地段、地下水较多的较弱破碎围岩地段。另一方面，浅埋地段、地下水较多的较弱破碎围岩地段。另一方面，在处理大型塌方体时，配合大管棚使用，效果也非常好。在处理大型塌方体时，配合大管棚使用，效果也非
3、常好。在处理大型塌方体时，配合大管棚使用，效果也非常好。在处理大型塌方体时，配合大管棚使用，效果也非常好。2、小导管注浆施工工艺流程2.2 小导管施工方案设计小导管施工方案设计小导管配合钢支撑（钢拱架）使用，主要应用于隧洞、级围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1.0m。小导管结构示意图布置形式2.3 小导管参数设计小导管参数设计 小导管规格：小导管规格：38385050的热轧无缝钢管，一般长的热轧无缝钢管，一般长度度3.5m3.5m5.0m5.0m；纵向间距纵向间距1 1排排/1/12m2m；小导管环向间距小导管环向间距40cm40cm左右；左右；外插角为外插角为10104545，可
4、根据实际情况调整；，可根据实际情况调整；一般布置在隧道拱顶一般布置在隧道拱顶120120180180范围内。范围内。2.4 资源配置资源配置施工人员数量根据掌子面小导管数量，按三班作业考虑，合理按排；主要施工机械、设备按工程量、灌注浆液种类和工期配备，加强维护。并应有一定数量的备用设备。2.5 小导管加工小导管加工管壁每隔20梅花形交错钻设与钢管中心线呈30角的出浆孔，出浆孔直径68，前端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内；2.5 小导管加工小导管加工尾部长度不小于30。尾部焊接8钢筋加劲箍，最末端安装止浆阀，防止注浆时孔口跑浆。注浆结束后，应利用止浆阀保持孔内压力，直至浆液完全凝固
5、，止浆阀应保证能承受最大灌浆压力和出水压力，可以与灌浆管路连接。2.6 小导管安装小导管安装小导管安装应在钢支撑（钢拱架）架立完成，掌子面完全封闭（喷射15厚速凝混凝土）后进行；用吹管将砂石吹出。用带冲击的YT-28风钻将加工好的小导管顶入钻孔中，或直接用锤击插入小导管；2.6 小导管安装小导管安装 如果遇到粉细砂地层也可以采用风管吹孔，然如果遇到粉细砂地层也可以采用风管吹孔，然后再安设小导管。后再安设小导管。为充分发挥小导管的支护作用，将小导管尾部为充分发挥小导管的支护作用，将小导管尾部焊接在架设好的钢支撑上，然后，用塑胶泥（焊接在架设好的钢支撑上，然后，用塑胶泥（40Be40Be 水玻璃拌
6、和水玻璃拌和42.542.5硅酸盐水泥硅酸盐水泥)封堵导管周围，防止浆液封堵导管周围，防止浆液无谓损耗。无谓损耗。2.7小导管注浆2.7.1注浆材料注浆材料应具备良好的可注性、固结后有强度、抗渗、稳定、耐久和收缩小、无毒、注浆工艺简单、方便、安全等性能。根据地质条件及涌水情况选择：2.7.1注浆材料注入量大的孔段宜灌注水泥砂浆；当裂隙宽度（或粒径）大于1时，加固地层或堵水注浆应优先采用纯水泥浆液或水泥-水玻璃浆液；2.7.1注浆材料中、细粉砂层及砂质粘性土层、细小裂隙岩层、断层泥地段，应采用渗透性好的超细水泥浆液。卵砾石层中采用改性水玻璃时,混合浆液pH值在33.5之间，在空气中凝结时间较长，
7、具有良好的可注性；凝结时间较短，固结效果较好。2.7.2水灰比采用水泥浆液时，水灰比采用21、11、0.81三个比级；采用水泥-水玻璃浆液时，水泥浆液水灰比采用1.51、11、0.81三个比级，水玻璃浓度为2440Be，水泥浆与水玻璃的体积比宜为1110.3；2.7.2水灰比采用超细水泥浆液时，超细水泥颗粒不大于4，最大颗粒不大于12，比表面积80002/g以上，水灰比采用21、11、0.61三个比级。采用改性水玻璃时，20%的硫酸溶液和18Be的水玻璃体积比采用1314。2.7.3注浆压力注浆压力是促使浆液在岩（土）层裂隙中流动扩注浆压力是促使浆液在岩（土）层裂隙中流动扩散的一种动力，必须足
8、够大才能克服岩（土）内天然散的一种动力，必须足够大才能克服岩（土）内天然水头压力和地层裂隙阻力，才能使浆液充分扩散填充，水头压力和地层裂隙阻力，才能使浆液充分扩散填充，达到加固、堵水的作用。因此，在浆液的粘稠度固定达到加固、堵水的作用。因此，在浆液的粘稠度固定的情况，注浆压力直接与岩（土）层的裂隙宽度和粗的情况，注浆压力直接与岩（土）层的裂隙宽度和粗糙度、裂隙发育程度、裂隙水头压力有关。压力过高糙度、裂隙发育程度、裂隙水头压力有关。压力过高亦会劈裂岩（土）体，注浆压力一般控制在亦会劈裂岩（土）体，注浆压力一般控制在0.50.51.0Mpa1.0Mpa。2.7.4注浆方法实际注浆施工时，应根据现
9、场水文地质与工程地质条件和设计要求，通过灌浆试验确定，使用哪一种或几种注浆方法。通常情况下，按以下原则选择：2.7.4注浆方法 砂卵石地层中宜采用渗入注浆法；砂层中宜采用劈裂注浆法；黏土层中宜采用劈裂或电动硅化注浆法；淤泥质软土层中宜采用高压喷射注浆法。2.7.5注浆顺序注浆顺序原则上按由外到内，从下往上、排间分序、排内加密的原则进行，排间宜分为两个次序，地质条件不良地段，可分为三个次序。同时结合出水点位置和水流方向，按由有水孔到无水孔的顺序施工。2.7.6注浆量计算小导管注浆单管浆液扩散半径一般为0.51.0m，这与深孔超前帷幕注浆的扩散半径24m（孔径75110、注浆压力为1.54Mpa）
10、有明显区别，故隧道施工规范中的注浆量计算公式：V=R2H公式（1）不能作为小导管单管注浆量的估算公式。2.7.6注浆量计算实际施工中因钻孔偏差或钻孔内的地质原因，窜浆或跑实际施工中因钻孔偏差或钻孔内的地质原因，窜浆或跑浆经常出现，每个注浆管内的注浆量很不均匀，因此理论浆经常出现，每个注浆管内的注浆量很不均匀，因此理论单孔注浆量尚不能作为注浆的一个严格控制指标，应以整单孔注浆量尚不能作为注浆的一个严格控制指标，应以整排小导管的理论推算总量作为上下范围的控制指标。故按排小导管的理论推算总量作为上下范围的控制指标。故按整排小导管上下各整排小导管上下各0.51.0m0.51.0m范围的岩（土）体内均已
11、填充范围的岩（土）体内均已填充密实考虑，可以用下列公式估算单排或多排小导管的注浆密实考虑，可以用下列公式估算单排或多排小导管的注浆量。量。2.7.6注浆量计算 V=(/360+2T/R)(R+T)V=(/360+2T/R)(R+T)2 2-(R-T)-(R-T)2 2 L+Q L+Q 公式（公式（2 2）公式（公式（1 1）和公式（）和公式（2 2）中各符号代表的意义：）中各符号代表的意义：V V：理论注浆量：理论注浆量mm3 3；：拱部小导管布设范围相对于圆心的角度；：拱部小导管布设范围相对于圆心的角度；R R：小导管位置相对于圆心的半径；：小导管位置相对于圆心的半径；T T：浆液扩散半径：
12、浆液扩散半径0.51m0.51m；H H：注浆段长度：注浆段长度mm；L L：小导管有效长度：小导管有效长度mm；：岩体孔隙率：岩体孔隙率%：类类35%35%；类硬岩类硬岩35%35%、软岩、软岩23%23%；类类硬岩硬岩23%23%、软岩、软岩12%12%；：浆液损耗系数：浆液损耗系数1.11.41.11.4；QQ：小导管的容积：小导管的容积mm3 3。2.7.6注浆量计算理论注浆量是一个注浆量控制范围值。在理论注浆量是一个注浆量控制范围值。在R R、L L、QQ固定的条固定的条件下，以最小和最大的扩散半径、该类围岩的岩体孔隙率、浆液损件下，以最小和最大的扩散半径、该类围岩的岩体孔隙率、浆液
13、损耗系数代入公式（耗系数代入公式（2 2），计算出最小理论注浆量），计算出最小理论注浆量V Vminmin和最大理论注和最大理论注浆量浆量V Vmaxmax。多个工程的实际注浆量均在理论注浆量的最大值与最小值之间。多个工程的实际注浆量均在理论注浆量的最大值与最小值之间。同时也验证：隧道施工规范中的注浆量计算公式（同时也验证：隧道施工规范中的注浆量计算公式（1 1）不适用）不适用于超前小导管注浆。于超前小导管注浆。同理可推算同一断面的双排或多排小导管一次注浆的总量。同理可推算同一断面的双排或多排小导管一次注浆的总量。2.7.7注浆异常情况处理串浆时及时堵塞串浆孔。泵压突然升高时，可能发生堵管，应
14、停机检查。进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整浆液种类、浓度及配合比，缩短胶凝时间。2.7.8结束标准采用定量定压相结合方式进行注浆结束标准控制，当注浆量达到设计注浆量时，而注浆压力不上升则调整浆液配比，缩短凝胶时间，并采取间歇注浆措施，控制注浆量。或注浆压力达到设计终压，且注浆量达到设计注浆量的80%以上，即可结束注浆。2.7.8结束标准 单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min10min且进浆速度小于开始进浆速度的且进浆速度小于开始进浆速度的1/41/4，或进浆量达到设计，或进浆量达到设计进浆量的进浆量的80%80%及以上时，注浆方可结束。及以
15、上时，注浆方可结束。若压力上升，流量减少，虽然注浆量未达到计算若压力上升，流量减少，虽然注浆量未达到计算值，但孔口压力已达到设计值时，可以结束注浆。值，但孔口压力已达到设计值时，可以结束注浆。2.7.9效果检查与补孔注浆根据现场钻孔所揭示的地质状况，结合注浆过程中P-Q-t曲线分析，选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查。检查孔应不坍孔、不涌砂，单孔涌水量应小于0.2L/min.m。若达不到效果，则将检查孔作为注浆孔进行注浆，注浆结束后再钻检查孔进行效果检查，直至达到设计要求。必要时可取芯检查。3、施工控制注意事项、施工控制注意事项 注浆前应对掌子面层及附近5m 范围内的洞壁喷射厚度为5cm10c
16、m 的混凝土，必要时在掌子面模筑混凝土作为止浆层。待止浆层有一定强度时方可注浆，防止浆液从各岩面裂隙中渗漏。3、施工控制注意事项、施工控制注意事项 安装注浆小导管时，应在注浆管与孔口岩面相交处用胶泥(水玻璃与水泥)和线麻缠绕，使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆管的止浆和固定。胶泥未凝固到一定强度不得注浆。3、施工控制注意事项、施工控制注意事项 使用超细水泥时，应使用电动分散机进行搅拌，浆使用超细水泥时，应使用电动分散机进行搅拌，浆液应先经过过滤，防止杂物进入注浆泵或进入小导管。液应先经过过滤，防止杂物进入注浆泵或进入小导管。注浆时应先灌注无出水孔，注浆时应先灌注无出水孔，后灌注出水孔。后灌注
17、出水孔。严格控制注浆压力严格控制注浆压力,以防压裂开挖面。注浆机压力以防压裂开挖面。注浆机压力应与规定压力配套，应与规定压力配套，不宜升压过快。注浆压力达到规定不宜升压过快。注浆压力达到规定时，应予以稳压一定时间，时，应予以稳压一定时间，以利浆液进一步渗透。以利浆液进一步渗透。3、施工控制注意事项、施工控制注意事项 配制的浆液应在规定的时间内用完。配制的浆液应在规定的时间内用完。注浆时应严格记录每根小导管的实际注入量和特殊注浆时应严格记录每根小导管的实际注入量和特殊情况，以便计算整排小导管的总体注浆量。情况，以便计算整排小导管的总体注浆量。注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作注浆施工中
18、认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据现场情况及时进行调整。现场情况及时进行调整。4、质量要求、质量要求 超前小导管所用钢管进场前必须按批抽取试件作力学性能超前小导管所用钢管进场前必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。量必须符合国家有关规定及设计要求。检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每
19、每60t60t为一批，不足为一批，不足60t60t按一批计。施工单位每批抽检一次；按一批计。施工单位每批抽检一次；检验方法：施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试检验方法：施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试验；验；4、质量要求、质量要求 超前小导管所用的钢管的品种和规格必须符合设超前小导管所用的钢管的品种和规格必须符合设计要求。计要求。超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。注浆浆液的配合比应符合设计要求。注浆浆液的配合比应符合设计要求。超前小导管注浆压力
20、应符合设计要求，注浆浆液超前小导管注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。应充满钢管及其周围的空隙。4、质量要求、质量要求 超前小导管施工允许偏差应符合下表的规定。超前小导管施工允许偏差应符合下表的规定。序号序号项目项目允许偏差允许偏差1 1方向角方向角222 2孔间距孔间距50mm50mm3 3孔深孔深+50mm+50mm5、安全、质量注意事项、安全、质量注意事项 施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。采取措施。注浆结束
21、注浆结束8 8小时后，方可进行掌子面的开挖，开小时后，方可进行掌子面的开挖，开挖时保留挖时保留1.51.52m2m的止浆墙，防止下次注浆时孔口漏浆。的止浆墙，防止下次注浆时孔口漏浆。5、安全、质量注意事项、安全、质量注意事项 相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于1米。钢管要与拱架焊接牢固，注浆后注浆孔要堵塞密实。6、建议、建议 单根小导管注入浆量较大时，建议使用普通硅酸盐水泥注入一定量（2.0吨）后，再改用其他注浆材料；对出水量较大的全强风化岩石洞段，建议采用注浆管棚，再配合小导管注浆处理；6、建议、建议 每次注浆施工前，在整个掌子面布置每次注浆施工前，在整个掌子面布置4 46 6个，孔个，孔深深6.0m6.0m的水平超前勘探孔，主要查明掌子面前方一定距的水平超前勘探孔，主要查明掌子面前方一定距离范围内地下水水量情况，以及岩（土）体的完整性，离范围内地下水水量情况，以及岩（土）体的完整性，这项工作必须安排有丰富施工经验的操作人员去做。这项工作必须安排有丰富施工经验的操作人员去做。合理安排部署，缩短各工序时间，选择合理的循合理安排部署，缩短各工序时间，选择合理的循环进尺，采用如早强快硬材料快速封闭围岩面，减少围环进尺，采用如早强快硬材料快速封闭围岩面，减少围岩的暴露时间。岩的暴露时间。一切顺利SEE YOU NEXTSEE YOU NEXT