一种不同涌水量的流砂地层加固方法

文档序号:25992030发布日期:2021-07-23 21:04阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种不同涌水量的流砂地层加固方法,其特征在于,包括步骤:

采取小导管施工进行超前加固贯穿于流砂地层隧道施工的全过程,用于限制前方地层松动变形;

在施工过程中,实时判断施工段的隧道单位涌水量;

若单位涌水量在100~500立方米/天之间,采用帷幕注浆和超前小导管施工的支护措施,进行隧道施工;

若单位涌水量超过500-600立方米/天,采用超前小导管以及水平旋喷桩加固措施,进行隧道施工;

若单位涌水量超过600-800立方米/天,边墙采用竖向旋喷桩加固,隧顶采用超前小导管支护,掌子面采取真空负压降水措施,,进行隧道施工。

2.根据权利要求1所述的不同涌水量的流砂地层加固方法,其特征在于,超前小导管支护施工的步骤包括:

开挖前,沿隧顶拱部开挖轮廓线外10cm施作,填入型钢钢架,预注水泥浆加固地层;

在型钢钢架上钻设锚杆孔,将超前小导管从型钢钢架中部打入,外露端支撑于开挖面后方的型钢钢架上,与型钢钢架共同组成预支护体系;

注浆,注入浆液为水泥浆,注浆压力一般为0.5~1mpa;注浆前先喷射混凝土3~5cm封闭掌子面作止浆盘,当单孔注浆量达到设计注浆量时,可以结束注浆。

3.根据权利要求2所述的不同涌水量的流砂地层加固方法,其特征在于,超前小导管采用钢管制作,管径42mm,管长按设计要求制做,钢管沿隧道开挖轮廓线环向布置并向外倾斜,其倾斜角为5~10°;注浆压力根据地层致密程度决定,取0.8mpa;纵向前后相邻排导管搭接水平投影长度1.0m;为了避免串浆,采取分序施工或对串浆孔同时注浆;

浆液扩散半径根据导管密度确定,考虑注浆范围相互重叠的原则扩散半径rk按下式计算:

rk=(0.6~0.7)l0

式中,l0表示超前小导管之间中心距离;

单根超前小导管的浆液注入量qi按下式估算:

qi=πr2lη

式中,r表示浆液扩散半径;l表示超前小导管长度;η表示岩体孔隙率。

4.根据权利要求1所述的不同涌水量的流砂地层加固方法,其特征在于,帷幕注浆的步骤包括:

根据孔位布置、钻孔参数,在工作面上放出钻孔位置,并用油漆标定;

调整钻杆的仰角和水平角,移动钻机,将钻头对准所标孔位;钻孔按先外圈、后内圈的顺序进行;内圈钻孔参照外圈钻孔的顺序;

逐步对钻孔进行注浆,后序孔检查前序孔的注浆效果,根据注浆段围岩情况预留不同厚度的止浆岩盘。

5.根据权利要求4所述的不同涌水量的流砂地层加固方法,其特征在于,帷幕注浆的注浆液选择水动注浆,采用水泥,水泥与水玻璃混合液或wss化学浆液;其中,wss化学浆液的配置方式为:

1)水泥:新鲜的425普通硅酸盐水泥;水灰比:1:1;

2)水玻璃:模数m为3.2~3.4,配置后浓度为40°be';

3)水泥浆与水玻璃浆体积比:1:0.8;

4)缓凝剂:磷酸氢二钠,加入量为水玻璃重量的3%;

5)磷酸:掺量为水玻璃重的4%。

6.根据权利要求4所述的不同涌水量的流砂地层加固方法,其特征在于,水平旋喷桩加固措施的步骤包括:

定位、调平钻机,利用水平旋喷钻机,钻孔至预定深度,钻进过程中低压泵以2~4mpa的压力输送清水,保持孔内通畅;

成孔至预定深度后随即收回提升钻杆,同时按照预定的参数进行旋喷注浆,局部桩位根据需要进行原位复喷,复喷时喷射流冲击的对象为第一次喷射的浆土混合体;

在回收钻杆,旋喷注浆的过程中,保持好钻杆提升的水平及旋转速度,做好记录,并观察浆液用量是否正常;

水平旋喷桩桩身向上倾斜,旋喷完毕后及时进行止浆,止浆方式为进行插筋后止浆。

7.根据权利要求1所述的不同涌水量的流砂地层加固方法,其特征在于,竖向旋喷桩支护措施的步骤包括:

施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点,埋石标记或洞身用油漆标记,经过复测验线合格后,用钢尺和测线实地布设桩位,保证桩孔中心移位偏差小于50mm;

钻机就位后,对桩机进行调平、对中,调整桩机的垂直度,保证钻杆应与桩位一致,偏差应在10mm以内,钻孔垂直度误差小于0.3%;钻孔前应调试空压机、泥浆泵,使设备运转正常;校验钻杆长度,并用红油漆在钻塔旁标注深度线,保证孔底标高满足设计深度;

开始施钻;在钻进过程中,由钻机操作手负责做好孔深、回水颜色、土层情况的异常情况的原始施工记录,并按技术交底要求钻至设计标高;

当喷射注浆管插入设计深度后,接通注浆泵,然后由下向上旋喷,同时将泥浆清理排出;喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管,以防扭断旋喷管;

为保证桩底端的质量,喷嘴下沉到设计深度时,在原位置旋转10秒钟,待孔口冒浆正常后再旋喷提升;

喷射作业完成后,应把注浆管等机具设备冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆;

通常把浆液换成水,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除;

旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷,提升钻头出孔口,清洗注浆泵及输送管道,然后将钻机移位。


技术总结
本发明涉及一种不同涌水量的流砂地层加固方法,包括步骤:采取小导管施工进行超前加固贯穿于流砂地层隧道施工的全过程,用于限制前方地层松动变形;在施工过程中,实时判断施工段的隧道单位涌水量;若单位涌水量在100~500立方米/天之间,采用帷幕注浆和超前小导管施工的支护措施,进行隧道施工;若单位涌水量超过500‑600立方米/天,采用超前小导管以及水平旋喷桩加固措施,进行隧道施工;若单位涌水量超过600‑800立方米/天,边墙采用竖向旋喷桩加固,隧顶采用超前小导管支护,掌子面采取真空负压降水措施,进行隧道施工。通过本发明,能够有效解决隧道围岩不稳定的问题,保证了施工安全,提高了施工进度。

技术研发人员:何永义;王明年;孙伯乐;杜英杰;隋文忠;李凯;于丽;刘大刚;陈平;申超超;薛瑞;李同和;杨文
受保护的技术使用者:西南交通大学;中铁三局集团有限公司
技术研发日:2021.04.13
技术公布日:2021.07.23
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