短导管及短导管固砂剂加固施工工艺 所属技术领域
本发明涉及暗挖隧道施工技术领域中的一种短导管及短导管固砂剂加固施工工艺。
背景技术
在现代暗挖隧道施工中，随着科学技术进步，操作人员对人身安全、环境保护、能源节约的认识日益增强。暗挖隧道凭借着施工中无噪音、不改变地表环境、不中断地面经济活动、工期短以及成本低等优点，在隧道施工中被广泛低采用。采用该工艺在V类围岩(砂层)中施工时，首先对暗挖隧道围岩进行超前小导管注浆预加固。采取何种有效措施实现对暗挖隧道围岩进行超前预加固，则是施工中需要解决的技术难题。设计时大多采用超前小导管注双液浆。该方法在一定程度上避免了暗挖隧道坍方、掉砂和流砂的问题，但对地下水环境造成了巨大污染。双液浆预加固效果受时间和地下水的影响限制，浆液配制过程中浆液比例和注浆量难以控制掌握，其对砂层暗挖隧道施工产生了较大影响。
【发明内容】
本发明其目的就在于提供一种短导管及短导管固砂剂加固施工工艺，具有对地下水污染小、围岩加固效果好，且不受时间限制，操作简单易行、成本低廉、安全系数高等特点。
实现上述目的而采取的技术方案为，一种短导管，包括钢管，所述的钢管管体上设有若干个孔洞，钢管一端设为三角锥形，锥形部位设有棉纱。
短导管固砂剂加固施工工艺，包括，
1)插打短导管及短导管定位
格栅架立安装后采用高压风枪吹孔，插打短导管，短导管插入后用风镐顶进，管口外漏，并在格栅拱脚部位插打锁脚锚杆，射砼前用棉纱封堵短导管管口；
2)注浆掌子面封闭
喷射砼时对上台阶拱部格栅以下30cm范围内的掌子面进行封闭，防止注固砂剂浆液时发生窜孔跑浆；
3)短导管注浆施工
与现有技术相比本发明具有以下优点。
1、由于采用了短导管及短导管固砂剂加固施工工艺技术，因而具有对地下水污染小、围岩加固效果好，且不受时间限制，操作简单易行、成本低廉、安全系数高等特点。
2、实践证明，在砂质地层采用短导管固砂剂加固技术施工，不但能缩短预加固地层的注浆时间，还能节省劳动力、节约注浆施工材料和降低施工成本。尤其是有利于地下水环境保护。每次注浆作业时只需配备3名操作人员。一个作业循环大约耗时约2个半小时。砂层暗挖隧道每天可进尺4m。此外，采用此方法施工安全系数高，固砂剂固砂效果明显且不受时间和地下水的影响。
【附图说明】
图1为短导管结构原理示意图；
图2为注浆施工工艺原理示意图；
图3为注浆范围示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步详述。
实施例
一种短导管，包括钢管1，如图1所示，所述的钢管1管体上设有若干个孔2洞，钢管1一端设为三角锥形3，锥形部位设有棉纱4。
所述的钢管管体长1.0～1.5m。
所述的一种短导管固砂剂加固施工工艺，包括，
1)插打短导管及短导管定位
格栅架立安装后采用高压风枪吹孔，插打短导管，短导管插入后用风镐顶进，管口外漏，并在格栅拱脚部位插打锁脚锚杆，射砼前用棉纱封堵短导管管口；
2)注浆掌子面封闭
喷射砼时对上台阶拱部格栅以下30cm范围内的掌子面进行封闭，防止注固砂剂浆液时发生窜孔跑浆；
3)短导管注浆施工
砂层固砂剂浆液注浆采用高压风吹入。
所述的高压风压强为0.8～1.2MPa。
所述的固砂剂与水的浆液配比为1∶4。
施工技术方案
1、短导管加工制作
使用切割机将φ42钢管切割成1.5m长短导管，用钻机在管体上钻设20～24个Φ5孔洞，呈梅花形布置。短导管一端加工制作成三角锥形，锥形部位用棉纱填塞密实，钻设孔洞之间距离及与短导管两端的距离如附图1所示。
2、插打短导管及短导管定位
格栅架立安装后采用高压风枪吹孔，插打短导管。短导管外插角度为15°左右，每两根短导管之间距离位30cm，拱部每环插打23～25根导管。短导管插入后用风镐顶进，管口外漏5cm左右，并在格栅拱脚部位插打锁脚锚杆。喷射砼前用棉纱封堵短导管管口。
3、注浆掌子面封闭
喷射砼时对上台阶拱部格栅以下30cm范围内的掌子面进行封闭，防止注固砂剂浆液时发生窜孔跑浆。注浆范围见附图3。
4、短导管注浆施工
砂层固砂剂浆液注浆采用高压风吹入，高压风压强保证在0.8～1.2MPa之间。注浆施工设备如附图2所示。固砂剂与水的浆液配比为1∶4。注浆步骤为：先打开阀门1放入固砂剂浆液后关闭阀门1，然后打开阀门3再打开阀门2，注浆完成后关闭阀门2和3，打开阀门4排放残余气体。然后重复上一个循环，继续进行注浆施工。短导管注浆时采取“注一管跳一管，反复多个循环”的方法进行注浆施工，直到注浆时注浆手感到掌子面有非常明显的回弹作用力为止。
具体实施例
某地铁一号线一期工程第一合同段区间暗挖隧道断面全部位于砂层中，遂底为粘土层，在砂层与粘土层之间有较大滞水存在。地铁隧道暗挖施工过程中采用了“砂层短导管固砂剂加固技术”，成功地克服了隧道塌方、拱顶掉砂及拱脚流砂等砂质地层暗挖隧道施工的难题。
砂层短导管固砂剂加固技术施工工艺如下：
加工制作短导管。短导管长1.5m，用钻孔机在管体上梅花形钻设22个孔洞，短导管一端加工制作成锥形，锥形部位用棉纱填塞，如图1所示。
在格栅架立安装好之后插打短导管，短导管定位采用在钢格栅上用红色油漆标注的方式进行，然后用高压风枪在相应的位置进行吹孔，短导管插入后用风镐顶进，管口外漏5cm左右。短导管外插角度为15°，每两根短导管之间距离位30cm，拱部每环插打23～25根导管。拱脚除插打锁脚锚杆，最后用棉纱封堵短导管管口。
进行初支钢格栅喷混施工，必须保证喷混质量达到内实外平没有孔洞等缝隙存在，喷混必须保证在拱部格栅以下30cm的掌子面范围全部封闭，防止注固砂剂浆液时发生窜孔跑浆。
注浆施工工艺，如图2所示。固砂剂浆液采用高压风吹入孔中，风压强度控制在0.8～1.2MPa之间，注浆作业时注浆器具与作业面之间的距离要保证在10～15m之间，以防影响注浆效果。经过多次试验得出固砂剂浆液配比为1∶4。注浆步序为：先打开阀门1放入固砂剂浆液后关闭阀门1，然后打开阀门3再打开阀门2，注浆完成后关闭阀门2和3，打开阀门4排放残余气体。然后重复上一个循环，继续进行注浆施工。短导管注浆时采取“跳一管注一管，反复多个循环(先注1、3、5、7、9…然后注2、4、6、8…，反复进行几个循环)”的方法进行注浆施工，直到注浆时注浆手感到掌子面有非常明显的回弹作用力为止。注浆完成等待25～30min后，再进行开挖施工。注浆顺序示意图如图3所示。