隧道预支护PPT课件

(3)注浆
❖ 孔口最高压力应严格控制在允许范围内，以防 压裂开挖面，注浆压力一般为0.5~1.0MPa，止 浆塞应能经受注浆压力。注浆压力与地层条件 及注浆范围要求有关，一般要求单管注浆能扩 散到管周0.5~1.0m的半径范围内。
❖ 要控制注浆量，即每根导管内已达到规定注入 量时，就可结束；若孔口压力已达到规定压力 值，但注入量仍不足，亦应停止注浆。
(2)施工工艺
➢材料加工与锚孔布置：锚杆除锈调直；按设计 标孔位。
➢钻孔：准确控制外插角，以防增加超欠挖。 ➢注浆：先用水和稀浆湿润管路，再开始注浆。 ➢插入锚杆：迅速将锚杆插入眼孔，并用锤击方 法插至孔底，再用木楔堵塞孔口，防止砂浆流
失。
➢清洗整理注浆用具：除掉砂浆，以备下一循环 使用。
2 超前小导管
❖ 一般每根旋喷体，首先通过水平钻机成孔，钻 到设计位置以后，随着钻杆的退出，用水泥浆 或水泥－水玻璃双浆液旋喷注入钻成的孔腔， 通过高压射流切割腔壁土体，被切割下的土体 与浆液搅拌混合、固结形成直径600mm左右的固 结体，同时周围地层受到压缩和固结，其土体 的物理力学性能得到一定程度的改善。
1 超前锚杆
超前锚杆是沿隧道开挖面外轮廓钻孔，插
入钢筋杆体并用水泥砂浆使杆体与围岩固结
成整体。
超前锚杆
隧道开挖后，杆体及周边固结的部分围岩 支承上覆岩土体，防止围岩坍塌，减少洞室 变形。在破碎岩石地层中，该方法工艺简单， 造价低，应用十分广泛。在砂土质松软地层 中，因砂浆与粘土体粘结力较低，限制了应 用；同时因为一次施作距离短，预支护刚度 小，在地应力较大、地层位移控制严时，也 限制了它的使用。
第三讲 隧道预支护技术
超前预支护技术在破碎或松散地层、自 稳能力差的隧道施工中被广泛采用。所谓的 超前预支护，就是隧道开挖之前，在掌子面 前方的自然地层设置一个像拱壳的连续体， 使其既加固掌子面前方的自然地层，同时利 用初期支护又保持自然地层的特性，从而保 证掌子面及地层的稳定，减少地表沉降量。 早期的隧道施工，预支护的形式主要为打插 钢板、木板或型钢，即所谓的插板法。现代 常用的超前预支护方法有超前锚杆、超前小 导管、水平旋喷注浆、机械预切槽法和超前 管棚法。
❖ 注浆结束后，应做一定数量的钻孔检查或用 声波探测仪检查注浆效果，如未达到要求， 应进行补注浆。
❖ 注浆后应视浆液种类，等待4h (水泥－水玻 璃浆)~8 h(水泥浆)方可开挖，开挖长度应按 设计循环进尺的规定，以保留一定长度的止 浆墙。
(4)特点
❖ 超前小导管施工简易，应急速度快，比超前 锚杆支护能力大；
❖ 超前小导管与超前锚杆所不同的是将钢筋杆体 改为空心钢管，通常管径36~50mm，管壁预留 注浆孔，管口止浆封面后，注入水泥浆。压力 注浆渗透扩散管周较大的砂土体。管周注浆固 结体形成一定厚度的隧道加固圈后，实现超前 支护的目的。
❖ 该方法工艺简单，造价低，特别是砂、土质松 软地层中，应用十分广泛。但因其一次施作距 离短，预支护刚度小，在地层压力大，地层位 移控制要求严时，也限制了它的应用。
钻孔
15°
小导管
钢支撑
0.2m
a<40cm
r
r
管箍(φ6钢筋加焊)
φ25~35mm有缝钢管
b (取30cm)
1.5m不钻孔 出浆孔 3.5~6.0m
0.2m
(1)基本原理及注浆范围
❖小导管常与格栅钢架共同组成支护系统。小导 管起双重作用：一是起超前管棚作用，二是起 注浆管的作用，通过注浆，加固软弱围岩。
❖ 比管棚简单易行、灵活、经济、施工速度快， 但支护能力较弱；
❖ 格栅内空间被喷射混凝土充填，其表面被覆 盖，所形成的初期支护具有较强的承载能力， 并有一定的防水性能；
❖ 与围岩紧密粘结，形成一个刚度较接近的共 同变形体，易形成有效的压力拱，使隧道结 构受力条件趋于合理。
3 水平旋喷注浆
❖ 喷射注浆法，又称旋喷法，分为垂直和水平 旋喷注浆两种方法。水平旋喷注浆的施工原 理类似于垂直旋喷注浆，只是一个为水平一 个为垂直。其施工方法为，首先使用旋喷注 浆机，沿着隧道掌子面周边的设计位置旋喷 注浆形成旋喷柱体，通过固结体的相互咬合 形成预支护拱棚。
❖浆液扩散半径的确定：扩散半径不是浆液在地 层中扩散的最远距离，而是指浆液能符合设计 要求的扩散距离。考虑到注浆扩散范围相互重 叠的情况，可按下式计算：R=(0.6~0.7)L0 ，其 中L0为导管中心间距(m)。
❖ 注浆量确定：先计算出单孔注浆量，然后乘以 注浆管数即可得：
Q NR 2 Ln (1 )
粒径/mm
渗透系数/cm·s-1
砾石
大
中小
砂粒 粗中细
粉粒
粘粒
10 4 10-1
2 10-2
0.5 0.25 0.05
10-3
10-4
0.005 10-6
❖ 采用水泥浆液时，水灰比可采用0.5:1~1:1， 需缩短凝结时间，则可加入氯盐、三乙醇胺 速凝剂。
❖ 采用水泥－水玻璃浆液时，水泥浆的水灰比 可用0.5:1~1:1；水玻璃浓度为25~40ºBe，水 泥浆与水玻璃的体积比宜为1:1~1:0.3。
(1)布置原则
➢超前锚杆的安装必须作为开挖循环的一个组 成部分来完成，旨在作为超前预支护及加固 岩体的作用。
➢超前锚杆的设置充分考虑岩体的结构面特性 和围岩地质情况。
➢超前锚杆外插角：10~30°。 ➢超 前 锚 杆 纵 向 两 排 的 水 平 投 影 应 有 不 小 于 100cm的搭接长度。 ➢超前锚杆尾端一般焊接在钢拱架上，以增强 共同支护作用。
式中，Q——注浆量(m3)； N——注浆管数量(个)；
R——浆液扩散半径(m)；L——注浆长度(m)； n——围岩孔隙率(%)；
α——浆液充填系数，一般取0.7~0.9； β——注浆材料损耗系数，常取0.1左右。
(2)注浆材料
❖ 断层破碎带及砂卵石地层，当裂隙宽度（或粒 径）大于１mm或渗透系数大于5×10-4m/s时， 应采用料源广且价格便宜的注浆材料。一般对 于无水的松散地层，宜优先选用单液水泥浆； 对于有水的强渗透地层，则宜选用水泥－水玻 璃双浆液，以控制注浆范围。
❖ 细、粉砂层、断层带，当裂隙宽度(或粒径)小 于1mm，或渗透系数k≥10-４m/s时，注浆材料 宜优先选用水玻璃类和木胺类或超细水泥浆液。
各种浆材的适用范围
系别
浆液类别
单液水泥类
水泥粘土类
无机系
பைடு நூலகம்
水泥-水玻璃类 水玻璃类
粘土类
超细水泥类
丙烯酰胺类
木质素类
有机系
脲醛树脂类 聚氨脂类
糠醛树脂类
改性环氧树脂类