一种超前小导管注浆结构及其施工方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体而言，涉及一种超前小导管注浆结构及其施工方法。

背景技术：

隧道施工中，超前小导管应用非常广泛，尤其是在ⅳ、ⅴ级围岩地段及一些特殊地质地段，相较于洞内超前管棚等超前支护结构其具有施工简单、进度快、成本低的特点。目前国内已公开的技术显示，超前小导管注浆均为超前小导管打设完成后即进行注浆，该种注浆方式具有以下缺点：

1、超前小导管注浆过程中为达到较好注浆效果，其注浆时间无法有效控制，超前小导管注浆期间无法进行喷射混凝土施工，初支无法快速闭合，极易诱发掌子面塌方等安全风险。

2、小导管与孔壁之间的缝隙一般采用止浆塞等工艺进行封堵，设计要求超前小导管注浆压力需大于1mpa，现阶段止浆塞等封堵工艺无法满足设计的注浆压力，注浆效果无法保证。

3、若对掌子面进行锚网喷混凝土施作止浆墙以保证效果，其比传统作业增加一道工序，注浆完成后还需进行初支喷射混凝土作业，不仅成倍增加作业时间，增加成本，影响进度，更增加掌子面安全风险。

技术实现要素：

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种超前小导管注浆结构及其施工方法，解决现有超前小导管注浆时注浆时间无法有效控制，注浆效果差等问题，将超前小导管注浆与混凝土喷施社工同时进行。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种超前小导管注浆结构，包括超前小导管、止浆墙和初期支护，所述超前小导管包括钢花管、封盘和入浆管，所述钢花管前端部为锥形结构，所述封盘设置在钢花管后端部，所述封盘与钢花管焊接连接，所述入浆管连通设置在钢花管靠近封盘的管体上，所述入浆管与钢花管焊接连接，所述钢花管管体钻设有注浆孔；所述止浆墙包括加固钢筋、钢筋网片和喷射混凝土，所述加固钢筋设置于拱架与掌子面之间，所述加固钢筋一端与拱架焊接，另一端紧靠掌子面，所述钢筋网片设置为双层，所述钢筋网片内层布设于加固钢筋外缘，钢筋网片外层布设于超前小导管上方；所述初期支护包括拱架、钢筋网片、连接钢筋和喷射混凝土，所述钢筋网片布设在拱架环向外侧，所述连接钢筋设置在相邻拱架之间；所述超前小导管一端穿过拱架和止浆墙打设于前方掌子面岩体内，所述超前小导管另一端设置在初期支护内，所述止浆墙位于初期支护与掌子面之间。

所述止浆墙沿初期支护弧度进行布设，止浆墙内轮廓与初期支护内轮廓齐平，起到止浆与维持掌子面稳定的作用。

所述钢花管注浆孔呈梅花型分布，孔径为6-8cm，孔间距为10-20cm。

所述钢花管后部设置有不钻孔的止浆段。

所述入浆管焊接在止浆段上。

所述入浆管与钢花管连接夹角为α，其中80°<α<85°。

所述入浆管外露初期支护表面不小于10cm。

所述入浆管为dn20镀锌钢管，远离钢花管一端设置有车丝。

所述封盘采用3mm钢板加工成圆形，尺寸与钢花管外径相同。焊接于钢花管尾部对钢花管进行封堵。

一种超前小导管注浆结构的施工方法，包括以下步骤：

s1、预先在型钢拱架切割超前小导管的孔位；

s2、进行隧道开挖，隧道开挖出碴完成后找顶、排险，

s3、排险后进行锚杆、钢筋网片和拱架的安装，采用全站仪进行拱架定位安装，确保精度，同步进行连接钢筋施作，对拱架进行加固；

s3、拱架安装加固完成后于掌子面打孔并插入预制好的超前小导管，调整好超前小导管入浆管的角度，确保入浆管与初期支护轮廓垂直，采用塑料对入浆管孔口进行封堵；

s4、在拱架与掌子面间同步设置加固钢筋、内外层钢筋网片，当超挖较少时，外层钢筋网片可取消，加固钢筋、钢筋网片环向设置范围需超过超前小导管设置范围不小于50cm；

s5、进行喷射混凝土作业，喷射混凝土作业时设计初期支护（3）喷射混凝土与止浆墙同时喷射；

s6、喷射混凝土完成后拆除封堵入浆管孔口的塑料，安装闸阀，通过闸阀将入浆管与注浆管连接并快速注浆，待注浆结束后即可进行下一循环施工。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

本发明提供了一种超前小导管注浆结构及其施工方法，该超前小导管能保证初支的快速封闭，止浆墙与初支为一个整体受力结构，紧贴掌子面，增加了掌子面的稳定性，极大减小了掌子面安全风险，非常适合爆破开挖的软岩隧道，特殊地质隧道；注浆结构简单，止浆墙的施作基本不占用初支施作时间，可与初支同步施作，施工速度快，能实现快速注浆，与单独设置止浆墙相比能节约大量时间，加快施工进度，同时超前小导管注浆结束后，止浆墙可作为初支的一部分不需拆除；超前小导管为工厂化加工，其安装、注浆等方便快捷；止浆墙为整体结构，止浆效果好，能承受非常大的注浆压力，极大保证超前小导管注浆效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种超前小导管注浆结构示意图；

图2为止浆墙结构示意图；

图3为超前小导管结构示意图；

图4为注浆施工示意图。

图中：1为超前小导管、2为止浆墙、3为初支、4为拱架、5为钢筋网片、6为连接钢筋、7为喷射混凝土、8为入浆管、9为封盘、10为钢花管、11为加固钢筋、12为闸阀、13为注浆管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种超前小导管注浆结构，包括超前小导管1、止浆墙2和初期支护3，所述超前小导管1包括钢花管10、封盘9和入浆管8，所述钢花管10前端部为锥形结构，所述封盘9设置在钢花管10后端部，所述封盘9与钢花管10焊接连接，所述入浆管8连通设置在钢花管10靠近封盘9的管体上，所述入浆管8与钢花管10焊接连接，所述钢花管10管体钻设有注浆孔；所述止浆墙2包括加固钢筋11、钢筋网片5和喷射混凝土7，所述加固钢筋11设置于拱架4与掌子面之间，所述加固钢筋11一端与拱架4焊接，另一端紧靠掌子面，所述钢筋网片5设置为双层，所述钢筋网片5内层布设于加固钢筋11外缘，钢筋网片5外层布设于超前小导管1上方；所述初期支护3包括拱架4、钢筋网片5、连接钢筋6和喷射混凝土7，所述钢筋网片5布设在拱架4环向外侧，所述连接钢筋6设置在相邻拱架4之间；所述超前小导管1一端穿过拱架4和止浆墙2打设于前方掌子面岩体内，所述超前小导管1另一端设置在初期支护3内，所述止浆墙2位于初期支护3与掌子面之间。所述止浆墙2沿初期支护3弧度进行布设，止浆墙2内轮廓与初期支护3内轮廓齐平，起到止浆与维持掌子面稳定的作用。

如图3所示，所述钢花管10注浆孔呈梅花型分布，孔径为6-8cm，孔间距为10-20cm；钢花管10后部设置有不钻孔的止浆段；所述入浆管8焊接在止浆段上。所述入浆管8与钢花管10连接夹角为α，其中80°<α<85°。所述入浆管8外露初期支护3表面不小于10cm。所述入浆管8为dn20镀锌钢管，远离钢花管10一端设置有车丝。所述封盘9采用3mm钢板加工成圆形，尺寸与钢花管10外径相同。

如图4所示，一种超前小导管注浆结构的施工方法，包括以下步骤：

s1、预先在型钢拱架4切割超前小导管1的孔位，格栅拱架不需割孔；

s2、进行隧道开挖，隧道开挖出碴完成后找顶、排险，

s3、排险后进行锚杆、钢筋网片5和拱架4的安装，采用全站仪进行拱架4定位安装，确保精度，同步进行连接钢筋6施作，对拱架4进行加固；

s3、拱架4安装加固完成后于掌子面打孔并插入预制好的超前小导管1，调整好超前小导管1入浆管8的角度，确保入浆管8与初期支护3轮廓垂直，采用塑料对入浆管8孔口进行封堵；

s4、在拱架4与掌子面间同步设置加固钢筋11、内外层钢筋网片5，当超挖较少时，外层钢筋网片5可取消，加固钢筋11、钢筋网片5环向设置范围需超过超前小导管1设置范围不小于50cm；

s5、进行喷射混凝土7作业，喷射混凝土7作业时设计初期支护3喷射混凝土与止浆墙2同时喷射；

s6、喷射混凝土7完成后拆除封堵入浆管孔口的塑料，安装闸阀12，通过闸阀12将入浆管8与注浆管13连接并快速注浆，注浆时相邻闸阀12关闭，其余打开，若注浆压力未达到设计压力值其余入浆口8即开始漏浆，停止加压，关闭注浆的闸阀12，将注浆管13连接至漏浆的入浆管8进行加压注浆，反复按此加压注浆，直至注浆压力、注浆量等指标满足设计要求，确保注浆效果，待注浆结束后即可进行下一循环施工，后续衬砌施工前割除外露的入浆管8头，该工序不占用掌子面施工的正常时间。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。