小断面超前小导管注浆的预支护方法与流程

文档序号:15578833发布日期:2018-09-29 06:17

本发明属于隧道施工技术领域,具体涉及一种小断面超前小导管注浆的预支护方法。



背景技术:

随着工程技术的不断发展,对于自然的改造能力的不断提高,人们对于地下施工的能力也在不断提高,进一步地,随着城市化进程的不断发展,城市内地下施工的需求也越来越大,施工项目也越来越多。

在实际施工过程中,会遇到各种各样的地质条件,在地质条件比较稳定的情况下,围岩稳定性高,隧道施工难度小,危险性低,而在地质条件较差的情况下,例如在一些在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中,进行隧道开挖工作容易造成围岩松弛从而引发发生涌水、涌砂、坍塌等安全事故的发生。

为防止在施工过程中发生安全事故,保障施工人员的人身安全,当围岩的自稳能力在12h以内,甚至没有自稳能力时,为稳定隧道的开挖面、确保安全施工,施工人员往往需要在施工之前在隧道内做对应的防护措施,例如喷浆、衬砌、搭钢架等方法,以对地层进行注浆加固操作,同时也能起到堵水的作用。

为应对不同地质条件下的隧道挖掘工作,产生了多种不同的隧道防护方法,例如冻结法、垂直锚杆法、水平高压旋喷法、管棚法以及注浆法,然而对于中砂及砂卵(砾)石,且卵(砾)石直径不大于60mm的地层等围岩稳定性较差或存在地下水的地质条件中,现有的防护方法都存在一定缺陷,无法满足现有施工要求。



技术实现要素:

为了克服现有技术中隧道施工的防护方法无法有效地应用于围岩稳定性较差或存在地下水的地质条件的技术问题,本发明实施例提供一种小断面超前小导管注浆的预支护方法,通过对隧道开挖面的前方进行超前布置小导管,并通过该小导管喷灌混凝土以将隧道开挖前方的围岩稳固在一起,从而起到隧道开挖面的围岩的稳定性的效果,同时能够有效防水,进一步地将该小导管固定连接到一起,还进一步提升了超前小导管的稳固作用,提升了围岩的稳定性,保障了隧道施工的安全性。

为实现上述目的,本发明提供了一种小断面超前小导管注浆的预支护方法,所述预支护方法包括:封闭掌子面;布置预钻孔孔位,并基于所述预钻孔孔位进行打孔操作,以获得预注浆孔;将小导管打入所述预注浆孔,并对所述小导管进行固定操作;对所述小导管进行注浆操作,以获得注浆孔;检验所述注浆孔的支护效果,以完成隧道开挖前的预支护。

优选地,所述封闭掌子面包括:对所述掌子面喷射混凝土以封闭所述掌子面,其中喷射的所述混凝土厚度为8-12cm。

优选地,所述布置预钻孔孔位,并基于所述预钻孔孔位进行打孔操作,以获得预注浆孔,包括:获取隧道的开挖轮廓线,并沿着所述开挖轮廓线外侧布置所述预钻孔孔位,其中所述预钻孔孔位的环向间距为0.5-1m;以与隧道中线平行且与水平线的仰角为5°-10°的角度对所述预钻孔孔位进行打孔操作,以获得所述预注浆孔。

优选地,所述将小导管打入所述预注浆孔,并对所述小导管进行固定操作,包括:将所述小导管打入所述预注浆孔,并将所述小导管的尾部与所述隧道中的钢架焊接固定在一起。

优选地,所述小导管为直径42mm、管壁厚3.5mm、长度3.0m的钢管,所述小导管的前端为尖锥状,所述小导管的尾部设置有直径为8mm的加强箍,所述小导管的管壁上距离所述尾部1.0m以上的位置设置有直径为8mm的压浆孔,所述压浆孔在所述小导管的管壁上呈梅花型布置,且所述压浆孔的间距为15cm。

优选地,所述对所述小导管进行注浆操作,以获得注浆孔,包括:将水泥水玻璃双浆液作为所述注浆操作的注浆浆液;通过注浆装置对所述小导管进行注浆操作,其中所述注浆操作的注浆压力为0.1-0.2Mpa;获取所述注浆操作过程中的注浆速度以及注浆压力;在所述注浆速度低于预设速度值或所述注浆压力达到预设压力值的情况下,停止所述注浆操作。

优选地,所述检验所述注浆孔的支护效果,以完成隧道开挖前的预支护,包括:在开挖所述隧道之前,试挖所述掌子面,并获取所述掌子面的渗水情况;在所述掌子面无明显渗水的情况下,确定所述注浆孔的支护效果合格,完成所述隧道开挖前的预支护;在所述掌子面有明显渗水的情况下,确定所述注浆孔的支护效果不合格,重新对所述注浆孔进行注浆操作,以完成所述隧道开挖前的预支护。

通过本发明提供的技术方案,本发明至少具有如下技术效果:

通过对隧道开挖面的前方进行超前布置小导管,并通过该小导管喷灌混凝土以将隧道开挖前方的围岩稳固在一起,从而起到隧道开挖面的围岩的稳定性的效果,同时能够有效防水,进一步地将该小导管固定连接到一起,还进一步提升了超前小导管的稳固作用,提升了围岩的稳定性,保障了隧道施工的安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小断面超前小导管注浆的预支护方法的具体实现流程图;

图2为本发明实施例提供的小断面超前小导管注浆的预支护方法中通过打孔操作获得预注浆孔的示意图;

图3为本发明实施例提供的小断面超前小导管注浆的预支护方法中小导管的结构示意图。

具体实施方式

为了克服现有技术中隧道施工的防护方法无法有效地应用于围岩稳定性较差或存在地下水的地质条件的技术问题,本发明实施例提供一种小断面超前小导管注浆的预支护方法,通过对隧道开挖面的前方进行超前布置小导管,并通过该小导管喷灌混凝土以将隧道开挖前方的围岩稳固在一起,从而起到隧道开挖面的围岩的稳定性的效果,同时能够有效防水,进一步地将该小导管固定连接到一起,还进一步提升了超前小导管的稳固作用,提升了围岩的稳定性,保障了隧道施工的安全性。

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上,鉴于此,本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,字符“/”,如无特殊说明,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外,需要理解的是,在本发明实施例的描述中,“第一”、“第二”等词汇,仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也不能理解为指示或暗示顺序。

如图1所示,本发明公开一种小断面超前小导管注浆的预支护方法,所述预支护方法包括:

S10)封闭掌子面;

S20)布置预钻孔孔位,并基于所述预钻孔孔位进行打孔操作,以获得预注浆孔;

S30)将小导管打入所述预注浆孔,并对所述小导管进行固定操作;

S40)对所述小导管进行注浆操作,以获得注浆孔;

S50)检验所述注浆孔的支护效果,以完成隧道开挖前的预支护。

在本发明实施例中,所述封闭掌子面包括:对所述掌子面喷射混凝土以封闭所述掌子面,其中喷射的所述混凝土厚度为8-12cm,优选地,所述混凝土的厚度为10cm。

由于在围岩稳定性较差的地质环境中,若直接进行超前小导管的注浆操作,容易导致注入的混凝土浆液通过围岩中的缝隙从掌子面冲刷出来,从而破坏掌子面的稳定性,并进一步导致更严重的施工事故。因此在本发明实施例中,在进行预支护之前,首先对掌子面喷射8-12cm厚的混凝土,从而形成一个止浆墙,有效地防止了在后续的预支护操作中注入的混凝土浆液从掌子面泄露出来,提升了后续施工过程中隧道的稳定性,保证了隧道施工的安全性。

在本发明实施例中,所述布置预钻孔孔位,并基于所述预钻孔孔位进行打孔操作,以获得预注浆孔,包括:获取隧道的开挖轮廓线,并沿着所述开挖轮廓线外侧布置所述预钻孔孔位,其中所述预钻孔孔位的环向间距为0.5-1m;以与隧道中线平行且与水平线的仰角为5°-10°的角度对所述预钻孔孔位进行打孔操作,以获得所述预注浆孔。

请参见图2,在一种可能的实施方式中,在封闭了隧道的掌子面且掌子面的稳定性达到施工要求后,施工人员开始进行预支护工作。施工人员首先获取该隧道的开挖轮廓线,并沿着开挖轮廓线的外侧布置预钻孔孔位,在本发明实施例中,所述预钻孔孔位的环向间距为0.5-1m,优选地,所述环向间距为0.6m,在完成孔位的布置后,施工人员以与隧道中线平行且与水平线的仰角为5°-10°的角度,例如以仰角为8°的角度(未示出)对所述预钻孔孔位进行打孔操作,从而获得了预注浆孔。

在本发明实施例中,通过沿着隧道开挖线的外侧,在隧道的开挖面前方钻孔并设置超前小导管,并通过超前小导管对隧道的开挖面前方进行注浆操作,从而稳定在开挖面前方的围岩稳定性,起到稳定开挖面以及止水的作用,提高了在围岩稳定性较差的隧道施工环境中的隧道施工的安全性,防止在隧道开挖过程中出现的隧道结构变形以及涌砂、涌水等施工事故的发生,保障了隧道施工人员的人身安全。同时通过实施本发明实施例,只需要非常少的施工成本以及施工设备就能实现提升施工安全性的效果,因此还为施工企业减少了施工成本,提高了施工效益,提高了施工效率。

在本发明实施例中,所述将小导管打入所述预注浆孔,并对所述小导管进行固定操作,包括:将所述小导管打入所述预注浆孔,并将所述小导管的尾部与所述隧道中的钢架焊接固定在一起。

为了保证在注浆过程中小导管能够稳定保持在预注浆孔内,而不会被注浆过程中产生的压力压出预注浆孔内或产生位置偏差,从而导致注浆效果无法达到施工要求,产生潜在的安全威胁,因此还需要在注浆之前对小导管进行固定操作。同时固定后的小导管还能够进一步起到超前管棚支护的作用,能够进一步提升隧道周围的围岩的稳定性,提高预支护的支护效果,提高隧道开挖过程中的安全性。

进一步地,请参见图3,在本发明实施例中,所述小导管为直径42mm、管壁厚3.5mm、长度3.0m的钢管,所述小导管的前端为尖锥状,所述小导管的尾部设置有直径为8mm的加强箍,所述小导管的管壁上距离所述尾部1.0m以上的位置设置有直径为8mm的压浆孔,所述压浆孔在所述小导管的管壁上呈梅花型布置,且所述压浆孔的间距为15cm。

在本发明实施例中,在获得了预注浆孔后,将直径为42mm、管壁厚3.5mm以及长度为3.0m的钢管作为小导管打入预注浆孔内,为了使注入的浆液与隧道周围的围岩更好地结合并产生更好的保护效果,因此在该小导管的管壁上距离尾部1.0m的位置设置有呈梅花型布置的直径为8mm的压浆孔,而为了防止压浆孔内的浆液因为压浆孔内的压力而反向流出压浆孔从而造成浆液的大量浪费,因此在距离尾部1.0m以内的位置不设置压浆孔,为保证最好的注浆效果,所述压浆孔的间距为15cm,同时,在小导管的尾部设置有直径为8mm的加强箍,以便于后续施工操作中将小导管与隧道支护结构以及小导管之间相互固定,以形成更牢固的支护结构。

在本发明实施例中,所述对所述小导管进行注浆操作,以获得注浆孔,包括:将水泥水玻璃双浆液作为所述注浆操作的注浆浆液;通过注浆装置对所述小导管进行注浆操作,其中所述注浆操作的注浆压力为0.1-0.2Mpa;获取所述注浆操作过程中的注浆速度以及注浆压力;在所述注浆速度低于预设速度值或所述注浆压力达到预设压力值的情况下,停止所述注浆操作。

在一种可能的实施方式中,施工人员在将小导管打入压浆孔中后,开始对小导管进行注浆操作,在本发明实施例中,以水泥水玻璃双浆液作为注浆操作的注浆浆液进行注浆,并将注浆操作的注浆压力控制在0.1-0.2Mpa的范围内,在注浆操作的过程中,施工人员实时获取注浆操作的注浆速度和注浆压力,并判断当前注浆操作的注浆速度是否低于预设的速度值或注浆压力是否达到预设压力值,例如当前注浆速度为每分钟30L,在注浆一段时间后施工人员发现注浆速度降低到了每分钟10L,低于预设的速度值,例如每分钟12L,因此停止注浆操作;或当前注浆压力为0.2Mpa,在注浆一段时间后施工人员发现注浆压力增大到0.5Mpa,达到预设压力值,例如0.5Mpa,因此停止注浆操作。

进一步地,在本发明实施例中,施工人员在注浆操作的过程中,还可以采用定量注浆的方式对小导管进行注浆操作,例如每次仅对小导管注入总浆液量的1/5作为单次浆液量,在每次的注浆操作中,每注入单次注浆量的浆液就停止注浆操作一次,在确认注浆效果后继续进行后续的注浆操作。

在本发明实施例中,在注浆操作中除了根据注浆速度或注浆压力来判断当前注浆操作是否完成,还可以通过注浆速度和注浆压力的结合来判断当前注浆操作是否完成,以及进一步地,通过分量注浆的方法进一步控制每次注浆的浆液量,从而能够精准地把控注浆操作过程中的各项参数,防止过量注浆或过压注浆导致的施工事故,保证了施工过程中的安全性,以及保证了注浆操作的注浆效果,为后续的隧道开挖工作形成了稳定的支护结构,起到了很好的稳定以及防水的效果,进一步提升了在软弱围岩的隧道中进行隧道施工过程中的安全性,保障了隧道施工人员的人身安全。

在本发明实施例中,所述检验所述注浆孔的支护效果,以完成隧道开挖前的预支护,包括:在开挖所述隧道之前,试挖所述掌子面,并获取所述掌子面的渗水情况;在所述掌子面无明显渗水的情况下,确定所述注浆孔的支护效果合格,完成所述隧道开挖前的预支护;在所述掌子面有明显渗水的情况下,确定所述注浆孔的支护效果不合格,重新对所述注浆孔进行注浆操作,以完成所述隧道开挖前的预支护。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式,但是,本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范围内,可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

再多了解一些
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