专利名称：一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法
技术领域：
本发明涉及一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，具体涉及砂质地层暗挖施工围 岩超前注浆加固的方法。
背景技术：
在现代的工程施工中，随着科学技术进步，社会对施工安全、环境保护、能源节约 的要求日益提高。暗挖施工凭借着施工中污染小、不改变地表环境、不中断地面社会经济活 动、适用性强等优点，在隧道和地下空间开发施工中被广泛采用。采用暗挖法在软弱或松散围岩中施工时，首先对围岩进行超前注浆预加固。目前 超前预加固主要采用水泥浆或水泥水玻璃双液浆，如《中国西部科技》2006年11月刊登的 高新华的论文《超前小导管双液注浆施工技术》、《山西建筑》2006年第二期刊登的朱冰的论 文《北京地铁呼光区间超前小导管注浆施工技术》和发明申请号为200810055701的《超前 双排注浆小导管施工工艺》。采用水泥浆以及改进后的水泥水玻璃双液浆对松散岩石以及 粘性土质地层具有较好的固结作用，但对于砂质地层的加固效果较差，注浆后砂层不能够 完全固结封闭，易引起暗挖面漏砂、流砂甚至坍塌，给暗挖施工造成安全隐患。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，解决暗挖施工中 砂层开挖面漏砂、流砂和坍塌的问题，保证开挖的施工安全和周边环境安全，具有施工质量 稳定，注浆的范围可有效控制，浆液的流失量小，施工质量可靠以及施工方法简单的特点。实现上述目的而采取的技术方案，包括安装格栅、注浆管安装以及注浆，1)所述的注浆管采用吹砂成孔法安装，格栅安装完成后采用0. SMPa高压风枪吹 砂成孔，风枪一端接高压风，一端沿注浆管安装位置缓缓插入砂层吹孔，吹孔深度达到注浆 管长度后快速拔出风枪，立即插入注浆管，将注浆管尾部点焊于格栅上固定；2)浆液采用注浆“泵”注入注浆管，注浆“泵”包括储浆桶、注浆罐、支架，储浆桶 位于注浆罐上方，将拌合好的浆液输入注浆罐，注浆罐上端设有进气阀门、泄压阀门和压力 表，下端设有注浆阀门和清洗阀门，支架为型钢三脚架，注浆操作流程(1)关闭进浆阀门，将拌合好的浆液倒入储浆桶；(2)打开进浆阀门，浆液由储浆桶流入注浆罐；(3)关闭进浆阀门，打开进气阀门；(4)查看压力表，调节注浆罐压力；(5)打开注浆阀门，浆液由注浆罐通过注浆管注入注浆管，同时将下一循环拌合好 的浆液倒入储浆桶；(6)注完一罐浆后，关闭进气阀门、注浆阀门，打开进浆阀门，开始下一循环；(7)注浆完成后，立即用清水通过注浆顺序清洗储浆桶、注浆罐和注浆管。
与现有技术相比本发明具有以下优点。(1)固砂剂浆液渗透性强，采用此技术能够将浆液均勻地填充到需要加固的砂层 中，将砂层围岩固结成整体，解决了漏砂、流砂和坍塌问题，保障了施工安全。(2)固砂剂浆液的加固效果不受砂层含水量、砂径的影响，施工质量稳定。(3)注浆的范围可有效控制，浆液的流失量小，施工质量可靠。解决了一般的压浆 方法造成浆液在砂层中流窜、分布不均勻、流失量大的问题。(4)施工方法简单，利用喷射混凝土用的空压机和简易的注浆“泵”即可进行施工， 3个人即可操作，浆液损耗小。凝结时间短，注完将后20min即可开挖，加快了施工进度。
下面结合附图对本发明作进一步详述。附图为注浆工艺示意图。
具体实施例方式包括安装格栅、注浆管安装以及注浆，1)所述的注浆管采用吹砂成孔法安装，格栅安装完成后采用0. SMpa高压风枪吹 砂成孔，风枪一端接高压风，一端沿注浆管安装位置缓缓插入砂层吹孔，吹孔深度达到注浆 管长度后快速拔出风枪，立即插入注浆管，将注浆管尾部点焊于格栅上固定；2)浆液采用注浆“泵”注入注浆管，注浆“泵”包括储浆桶1、注浆罐2、支架3，如 附图所示，储浆桶1位于注浆罐2上方，将拌合好的浆液输入注浆罐2，注浆罐2上端设有进 气阀门6、泄压阀门9和压力表11，下端设有注浆阀门7和清洗阀门10，支架3为型钢三脚 架，注浆操作流程(1)关闭进浆阀门4，将拌合好的浆液倒入储浆桶1 ；(2)打开进浆阀门4，浆液由储浆桶1流入注浆罐2 ；(3)关闭进浆阀门4，打开进气阀门6 ；(4)查看压力表11，调节注浆罐压力；(5)打开注浆阀门4，浆液由注浆罐2通过软管8注入注浆管，同时将下一循环拌 合好的浆液倒入储浆桶1 ；(6)注完一罐浆后，关闭进气阀门6、注浆阀门7，打开进浆阀门4，开始下一循环；(7)注浆完成后，立即用清水通过注浆顺序清洗储浆桶1、注浆罐2和软管8。所述的注浆管锥形部位用棉纱填塞密实。所述的注浆管安装，包括注浆管定位采用在钢格栅上用红色油漆标注的方式进 行，然后用高压风枪在相应的位置进行吹孔，管口外漏于格栅3-5cm，注浆管外插角度为 15°，注浆管环向间距30cm，从拱顶一直排到拱脚。所述的注浆浆液采用固砂剂单液浆，固砂剂为固态粉剂，施工前与水拌合，浆液质 量配合比为固砂剂水=1 4，浆液的初凝时间为lOmin，终凝时间为13min，浆液须边拌边注。所述的注浆“泵”进气阀门接空压机，风压在0. 3 0. SMPa之间，注
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浆管注浆时采取“隔一注一”的方式，注浆量通过储浆桶控制。施工技术方案1注浆管制作使用切割机将Φ42无缝钢管切割成1. 5m长(导管长度可根据注浆范围调整)作 为注浆管，注浆管由三部分组成，前端20cm加工成三角锥形，锥形部位用棉纱填塞密实，中 间部分钻设28个Φ8注浆孔洞，孔洞间距按照前疏后密的原则排列成四行，呈梅花形布置， 尾部50cm不设注浆孔。2注浆管安装格栅安装完成后采用0. SMPa高压风枪吹砂成孔，风枪采用Φ 25无缝钢管制作，长 1. 8m, 一端接高压风，一端沿注浆管安装位置缓缓插入砂层吹孔，吹孔深度达到导管长度后 快速拔出风枪，立即插入注浆管，将注浆管尾部点焊于格栅上固定。注浆管环向间距30cm， 管口外漏5cm，喷射砼前用棉纱封堵短注浆管管口。注浆管安装完成后喷射初支混凝土。当遇到注浆管无法一次安装到位时，采用风镐辅助顶进。风镐辅助顶进必须在喷 射砼终凝后进行，在注浆管管尾处安装套管，防止注浆管被混凝土固结。3浆液拌合注浆浆液采用固砂剂单液浆，固砂剂为固态粉剂，施工前与水拌合，浆液质量配合 比为固砂剂水=1 4。浆液的初凝时间为lOmin，终凝时间为13min，浆液须边拌边注。4 注浆固砂剂浆液采用注浆“泵”注入注浆管。注浆“泵”由储浆桶1、注浆罐2、支架3组 成，储浆桶1位于注浆罐2上方，将拌合好的浆液输入注浆罐2，注浆罐2上端设有进气阀门 6、泄压阀门9和压力表11，下端设有注浆阀门7和清洗阀门10，支架3为型钢三脚架。储 浆桶容积为7. 5L，注浆罐容积为7. 0L。注浆操作流程(1)关闭进浆阀门4，将拌合好的浆液倒入储浆桶1 ；(2)打开进浆阀门4，浆液由储浆桶1流入注浆罐2 ；(3)关闭进浆阀门4，打开进气阀门6 ；(4)查看压力表11，调节注浆罐压力；(5)打开注浆阀门7，浆液由注浆罐2通过软管8注入注浆管。同时将下一循环拌 合好的浆液倒入储浆桶1 ；(6)注完一罐浆后，关闭进气阀门6、注浆阀门7，打开进浆阀门4，开始下一循环；(7)注浆完成后，立即用清水通过注浆顺序清洗储浆桶1、注浆罐2和软管8。注浆“泵”进气阀门5接空压机，风压在0. 3 0. SMPa之间。注浆管注浆时采取 “隔一注一”的方式，注浆量通过储浆桶控制。注浆泵如附所示。实施例X X地铁一号线X X站 X X站区间暗挖隧道断面全部位于砂层中，砂层含水 丰富。地铁隧道暗挖施工过程中采用了本发明，成功地克服了隧道塌方、拱顶掉砂及拱脚流 砂等砂质地层暗挖隧道施工的难题，工程2006年4月开工，2007年7月全部顺利开挖完成。施工工艺如下
注浆管直径42mm，长1. 5m,用钻孔机在管体上梅花形钻设28个孔洞，注浆管前端 加工制作成锥形，锥形部位用棉纱填塞。在格栅安装好之后安装注浆管，注浆管定位采用在钢格栅上用红色油漆标注的方 式进行，然后用高压风枪在相应的位置进行吹孔，管口外漏于格栅5cm左右。注浆管外插角 度为15°，注浆管环向间距30cm，从拱顶一直排到拱脚。进行初支钢格栅喷混施工，要求喷混密实，对格栅以下30cm的掌子面范围进行喷 混封闭，防止注浆时发生反窜跑浆。注浆“泵”采用钢管、风阀和钢板自制。储浆桶为7. 5L，注浆罐为7. 0L，如附图所 示。固砂剂浆液采用高压风从注浆罐压入注浆管中，通过注浆孔渗透到砂层里，风压强度控 制在0.6MPa，注浆作业时注浆“泵”与作业面保持在10 15m之间。固砂剂浆液的质量配 比为固砂剂水=1 4。注浆步序为先打开进浆阀门4注入固砂剂浆液后关闭，打开进气阀门6，再打开 注浆阀门7，注浆完成后关闭进气阀门6和注浆阀门7，然后重复上一个循环，继续进行注浆 施工。注浆完成等待20min后，即可进行开挖施工。
权利要求
一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，包括安装格栅、注浆管安装以及注浆，其特征在于，1)所述的注浆管采用吹砂成孔法安装，格栅安装完成后采用0.8MPa高压风枪吹砂成孔，风枪一端接高压风，一端沿注浆管安装位置缓缓插入砂层吹孔，吹孔深度达到注浆管长度后快速拔出风枪，立即插入注浆管，将注浆管尾部点焊于格栅上固定；2)浆液采用注浆“泵”注入注浆管，注浆“泵”包括储浆桶(1)、注浆罐(2)、支架(3)，储浆桶(1)位于注浆罐(2)上方，将拌合好的浆液输入注浆罐(2)，注浆罐(2)上端设有进气阀门(6)、泄压阀门(9)和压力表(11)，下端设有注浆阀门(7)和清洗阀门(10)，支架(3)为型钢三脚架，3)注浆操作流程(1)关闭进浆阀门(4)，将拌合好的浆液倒入储浆桶(1)；(2)打开进浆阀门(4)，浆液由储浆桶(1)流入注浆罐(2)；(3)关闭进浆阀门(4)，打开进气阀门(6)；(4)查看压力表(11)，调节注浆罐压力；(5)打开注浆阀门(7)，浆液由注浆罐(2)通过软管(8)注入注浆管，同时将下一循环拌合好的浆液倒入储浆桶(1)；(6)注完一罐浆后，关闭进气阀门(6)、注浆阀门(7)，打开进浆阀门(4)，开始下一循环；(7)注浆完成后，立即用清水通过注浆顺序清洗储浆桶(1)、注浆罐(2)和注浆软管(8)。
2.根据权利要求1所述的一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，其特征在于，所述的 注浆管锥形部位用棉纱填塞密实。
3.根据权利要求1所述的一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，其特征在于，所述的 注浆管安装，包括注浆管定位采用在钢格栅上用红色油漆标注的方式进行，然后用高压风 枪在相应的位置进行吹孔，管口外漏于格栅3-5cm，注浆管外插角度为15°，注浆管环向间 距30cm，从拱顶一直排到拱脚。
4.根据权利要求1所述的一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，其特征在于，所述的 注浆浆液采用固砂剂单液浆，固砂剂为固态粉剂，施工前与水拌合，浆液质量配合比为固砂 剂水=1 4，浆液的初凝时间为lOmin，终凝时间为13min，浆液须边拌边注。
5.根据权利要求1所述的一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，其特征在于，所述的 注浆“泵”进气阀门接空压机，风压在0. 3 0. SMPa之间，注浆管注浆时采取“隔一注一”的 方式，注浆量通过储浆桶控制。
全文摘要
一种暗挖施工砂质围岩注浆加固方法，包括安装格栅、注浆管安装以及注浆，所述的注浆管采用吹砂成孔法安装，格栅安装完成后采用0.8MPa高压风枪吹砂成孔，风枪一端接高压风，一端沿注浆管安装位置缓缓插入砂层吹孔，吹孔深度达到注浆管长度后快速拔出风枪，立即插入注浆管，将注浆管尾部点焊于格栅上固定；浆液采用注浆“泵”注入注浆管，将拌合好的浆液输入注浆罐，采用高压风注浆工艺。解决暗挖施工中砂层开挖面漏砂、流砂和坍塌的问题，保证开挖的施工安全和周边环境安全，具有施工质量稳定，注浆的范围可有效控制，浆液的流失量小，施工质量可靠以及施工方法简单的特点。
文档编号E21D11/10GK101906976SQ20101022405
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者吴海红, 孙爱军, 杜春生, 王小庆, 王福恩, 程贤红, 鲍俊捷 申请人:中铁四局集团第五工程有限公司