毕业论文(土木工程)-副本教材

1、成都广播电视大学毕业论文（设计）题 目：浅谈小导管注浆在隧道中的应用及其偏压处理中的应用学生姓名： 陈 天 错学号：1151101257396专 业：土木工程年级：指导教师 ： 钟岚教学点：成都电大信息管理学院一2015年11月06日浅谈小导管注浆在隧道中的应用及其偏压处理中的应用土木工程专业学生：陈天锴指导教师：钟岚摘要：介绍了小导管注浆加固机理与施工工艺，并对小导管注浆技术在隧道工程中软弱破碎围岩、砂层、砂粘土层与塌方处理以及偏压处理中的应用进行了阐述，最后提岀小导管注浆施工的注意事项。关键字：小导管注浆，隧道工程，施工工艺，钻孔，偏压引言1小导管注浆加固机理 1小导管注浆施工工艺 1小导

2、管注浆在隧道工程中的应用 1小导管注浆在破碎板岩中的应用 1小导管注浆在断层破碎带中的应用 2小导管注浆在砂层和砂粘土层中的应用 3小导管注浆在处理塌方中的应用 3小导管注浆在隧道偏压处理中的应用 4注浆压力5小导管注浆预加固参数 5小导管注浆施工工艺 5小导管注浆施工工艺流程 5施工方法6小导管注浆施工注意事项 7结语7引言在山岭隧道施工中遇到不良地层时，往往要借助超前支护。超前支护一般有以下几种形式：超前大管棚、超前预注浆（全面预注浆）、超前锚杆和超前小导管。超前大管棚适用于岩体很破碎，开挖尺寸较大的洞室以及对沉降控制要求较高的地下工程及隧道施工中；超前预注浆主要用于大面积特别松散岩体及地

3、下水丰富的岩体中；超前锚杆适用于岩体破碎程度较小，不需要采用注浆就可以进行施工的围岩；超前小导管特别适用于小洞室（跨度在6m以下）的超前支护和在处理塌方施工中应用。采用大管棚支护技术必须有专用钻机，施工空间 要求高， 一次花费较大；采用全面预注浆方法，涉及的施工范围大，施工程序繁杂，并且可靠性难以确定；而采用小导管比超前大管棚和注浆施工工艺相对简单得多，支护技术在很小的空间内利用简单的手持风钻即可进行钻眼及布管工作，遇到地层变化时可随时调整施工方案，经济效益显著1。1. 小导管注浆加固机理小导管超前注浆法是在隧道工程施工中加固围岩、防止渗水、增强稳定、提高安全的行之有效的技术，它具有超前支护、

4、工艺简单、安全可靠、成本低廉的特点。所谓“小导管注浆”就是对风化破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎顶板，在开挖前预先向其裂隙通道内注入固化材料（通常是水泥浆、水玻璃或聚氨酚等）充填裂隙， 封堵涌水，胶结岩石， 改善围岩力学性能，提高岩体自身整体强度，改变围岩支护状态。小导管超前注浆加固机理主要为渗入性注浆，对具有一定孔隙或裂隙受扰动和破坏的围岩，在注浆压力作用下，水泥浆液渗入到围岩的孔隙和裂隙中，以水泥浆液作为胶结体， 将破碎围岩进行胶合， 形成整体，使之组成地层“ 自承拱” 和“承重环”，将破碎围岩转化为有效的稳定带，防止隧 道开挖时围岩内岩块的松动、剥离和坠落，从而达到加固围岩的目的。在

5、软弱破碎围岩中采用超前小导管注浆法施工具有许多优点。小导管打入后形成了管棚效果，与固结联合，形成超前支护体系，提高围岩自身的稳定性，抑制围岩松弛变形，提高了施工安全性；加固效 果稳妥可靠，注浆质量易于控制； 采用超前支护手段，通过调整水泥浆液凝固时间，可大大缩短开挖时间；该法采用小型机具施作，无需配备专用设备，工艺操作十分简单。2. 小导管注浆施工工艺（见图1）3.小导管注浆在隧道工程中的应用3.1 小导管注浆在破碎板岩中的应用破碎板岩的特征是相对砂层和土层而言颗粒较大,施作小导管注浆的主要原理是渗透灌浆理论， 目的主要是使浆液充填岩体中的裂隙，在裂隙中形成浆液和充填物的固结体，增加颗粒之间的

6、粘接力， 提高岩体的整体强度；另一方面，因为破碎板岩的颗粒大，小导管 也将发挥较为明显的棚架和锚杆作用2。隧道通过软弱破碎的板岩地层时，以锚喷混凝土做施工支护进行开挖有一定困难时，可以用小导管注浆结合钢拱架（格栅钢架）和网喷混凝土联合支护措施的方法进行施工。虽然也可采用深孔注浆，但是深孔注浆毕竟造价太高，工程进度缓慢，而且在深孔注浆后仍需采 用小导管注浆才能达到安全掘进的目的；注水泥砂浆也能达到止水和固结地层的目的，但由于水泥砂浆凝固时间长，注浆后不能立即开挖，因而工期问题就变得更为突出。为了超前加固围岩和止水，起到提高围岩强度及临时支撑的作用，同时为了保证施工安全，从经济性和施工的可能性考虑

7、，超前预支护可采用小导管注浆， 初期支护采用钢拱架（格栅钢架）和网喷混凝土联合支护措施。第9页共8页|小导工制丽j安装导管:封壊管口 帀申备一|冋混更工岳闭诗面连注荥腎路、试込转注1注蒙作业H注浆压力控制.J.转人祈曲开麹 效果检AL方案调籟图I小导管注衆施工工艺示竄图3.2 小导管注浆在断层破碎带中的应用在断层破碎带中采用小导管超前注浆法施工具有许多优点。1）超前小导管加钢拱架（格栅钢架）和钢筋网及喷混凝土的联合支护方式形成了管棚与固结联合的超前支护体系，提高岩体自身的稳定性， 抑制围岩松弛变形， 增强了施工的安全性，对不良地质的隧道掘进是一种有效措施。2） 般采用加密超前小导管预注纯水泥浆

8、进行加固，涌水量大的地段采用双液注浆， 小导管双液注浆的止水作用在涌水量大的地段是很明显的。3.3 小导管注浆在砂层和砂粘土层中的应用砂层和砂粘土层一般土质比较松软均匀，小导管容易打入，注浆效果相对容易控制， 非常适合采用小导管注浆技术。施作小导管注浆的主要原理是劈裂灌浆，目的是使浆液在压力作用下，克服地层的初始应力和抗拉强度，引起砂体和砂粘土体结构的破坏和扰动，从而使得地层的结构得到改变，同时也有部分的渗透灌浆原理。3.4 小导管注浆在处理塌方中的应用在隧道工程施工中，往往由于采取不恰当的施工方法发生塌方，在处理塌方过程中有的采取对塌体实行全断面注浆进行加固，大面积坍塌稳定后进行小导管施工，

9、这一应急措施容易被作业人员所接受，由于其工艺简单，机具要求不高，抢险比较及时。其次，注浆后在 拱顶范围内形成防护罩，使开挖、支护在安全条件下进行。小导管打入后的外露尾端通常支于开挖面后方的格栅上，共同形成预支护系统，承受拱顶的围岩压力，并提高围岩的稳定 性，抑制围岩松弛变形，提高施工安全性，使加固效果更稳妥可靠。尤其随着注浆超前小导管的完成，拱部上半断面可分左右两侧先后开挖，每循环进尺 控制在适当范围内。净宽尺寸符合要求后，喷射混凝土保护层 23 cm，钢筋网，架立格栅，安设钢拱架（格栅钢架）按设计要求安装纵向连结筋，并与上次伸出的连接筋焊接， 预留下次焊接头、清扫喷射面，再次喷射混凝土，把格

10、栅全部覆盖。拱部开挖、支护后，在拱脚以上30 cm、60 cm处分别安设锁脚锚管。在拱脚设置纵向抬梁，拱部增设衬拱。为了 防止拱部在边墙施工时下沉，并阻止拱脚向内变形，根据现场具体情况可设置临时仰拱。详见图2、图3 o图2隧道拱部断面超前小导管0 - 42 nim、/1 =Em环向间距30询、占呼窖* 、心一 卡二次衬砌格柵架间距0.5 m拱部軾向分布偿/拱部坏向分布筋 L0 间陀 30 cm -22 间 25 cm纵向连接钢務 = 22坏向间距1,0m27 m23 m图3隧道纵断面图4. 小导管注浆在隧道偏压处理中的应用以甘孜两河口水电站某一公路隧道为例，来阐述小导管在隧道偏压中的应用。某一

11、隧道进口覆盖厚度为2.1m 6 m的粉质土，为V级浅理围岩，设计采用H型钢（H20）拱架及拱 部中42超前小导管加强支护，格栅钢架纵向间距1.0m ,超前小导管按大小捶角交错位置 ， 纵向间距0.25 m,由于浅理段围岩自承能力低 ，必要时加密格栅钢架间距至 0.40.5cm以 提高初期支护能力，避免收敛过人、甚至支护体系不稳定性的情况发生。4.1导管设计原理为防止开挖时掌子面前方围岩不能自稳而出现坍塌是采用小导管预支护的根本目的。在施工设计时，应充分考虑支护时间、支护类型和支护参数的选择：（1） 小导管的间距应根据掌子面前方的地质条件和其自稳能力决定,通常按每米34 根布置。（2） 小导管的

12、外插角（是指小导管与隧道开挖轮廓的夹角a）应考虑小导管的长度和钢 拱架的间距。（3） 考虑一次掘进进尺及前后小导管之间的搭接长度，一般不宜小于1.0m。4.2注浆压力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，必须有足够的注浆压力来克服岩（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。达到加固堵水的作用。因此，在浆液的赫稠度固定的情况下，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。压力过高亦会劈裂岩（土）体。因此注浆压力一般控制在 0.5 MPa 1.0 MPa。4.3小导管注浆预加固参数注浆预加固支护材料主要包括注浆管，金属网、钢拱架、

13、快硬水泥、药卷、水泥、水玻璃及喷射混凝土等，主要支护参数如下：（l ） 注浆管采用42mm L=4500mml的焊接管制作，管体上依次钻有8mn 10mm的 出浆孔，梅花形布孔，孔间距为300mm,管口间距为250mm,环间距为350mm,用快硬水泥 药卷封孔止浆；（2） 钢筋网采用 6.5mm钢筋焊接而成，规格为 200mm200mm（3）钢拱架采用H20型钢，冷弯制成。（4） 喷射混凝土强度等级为C20，初喷50mm复喷250mm ;（5） 帮部及底角使用 22mm长3500mm的砂浆锚杆全锚；（6） 注浆浆液采用单液水泥浆，水泥标号为42.5号普硅水泥，水灰比为0.81.2 ,注 浆压力

14、为0.31.0MPa。4.4小导管注浆施工工艺4.4.1小导管注浆施工工艺流程（见图4）图4超前小导管预注浆施工工艺流程4.4.2施工方法(I) 加工小导管：小导管采用42mm的无缝钢管，管长4.5m。(2 ) 在钻孔前，先喷砼将开挖面封闭，以防漏浆。(3 ) 测量放样，在设计孔位上做好标记，然后用风枪钻孔，孔径需较管径大20mm以 上钻孔外插角应控制在1015。(4 ) 安设小导管，将小导管插入钻孔，外露20cm,以便连接注浆管并用塑胶泥将小导管周围空隙封堵严实。拱部环向间距35cm,纵向间距3.0m。（5）注浆：注浆前先冲洗管内积物后在注浆，浆液先稀后浓，顺序是由上而下向小导管内注浆,注浆

15、泵选用4.0 MaP以上。小导管注浆压力严禁超过允许值,以防压裂工作面,同时还要控制注入量,若孔口压力己达到规定值,可结束注浆。5. 小导管注浆施工注意事项1） 注浆压力控制：由注浆泵油压控制调节。 具体调法为启动注浆泵，正常运转后关闭泵 口阀门，泵停止运转后，旋转压力调节旋纽，将油压达到调定在要求的油压刻度值上。随着 注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定刻度值时，自动停泵。2） 液浆配比的控制：水泥浆液水灰比 W/ C=0.51.0 , 同时加入5%的水玻璃,以改 善浆液性能。在注浆前试验合理确定浆液配比、注浆压力等注浆参数。 浆液配比选择要考虑 岩石裂隙情况及浆液扩散半径，现场通过试验确定。浆液的配比受凝结时间的直接控制。 它的控制原则一般是先稀后浓，逐级变换。凝结时 间的控制：凝结时间的变化由 C/ S来控制。为了确保凝结时间的准确 ，在注浆过程中，需 经常测试，一般每拌一筒浆或变换一级浓度或配比时 ，需要取样实配，测定凝胶时间，通 过对比，