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1、隧道圍巖拱部超前小導管鉆孔、注漿施工作業指導書編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準： 發 布： 二XX年X月目錄1 前言31.1 工藝工法概況31.2 工藝原理32 工藝工法特點33 適用范圍44 主要引用標準45 施工方法46 工藝流程及操作要點57 勞動力組織88 主要機具設備99 質量控制99.1易出現的質量問題99.2 保證措施1010 安全措施1010.1 主要安全風險分析1010.2 保證措施1111 環保措施1111.1工序完后要作到工完料清。1111.4加強掌子面的通風，稀釋電焊產生的有毒有害氣體。11超前小導管施工工藝2、工法1 前言1.1 工藝工法概況超前小導管施工是伴隨新奧法施工發展起來的一種超前預支護的施工方法，是隧道及地下工程主要的超前支護手段之一。沿隧道開挖輪廓線外一定距離，以一定的外插角向開挖工作面前方打設直徑3850mm的帶注漿孔的鋼管，長度一般為3.55.0m，并進行注漿，填充和固結巖體及土石的空隙，形成一定厚度的固結體。1.2 工藝原理在隧道開挖前，將小導管沿開挖輪廓線打入掘進前方穩定的巖層內，末端支承在隧道拱部的鋼架上，并對小導管進行注漿，增加小導管的剛度和固結前方松散圍巖，使其起到支護掘進進尺范圍內拱部上方的圍巖，有效地約束圍巖在（爆破）開挖后的一定時間內不發生松馳坍塌。超前小導管的作用主3、要為：1.2.1 改良工作面前方的圍巖結構，在開挖面以外形成厚度為0.51.0m的加固圈。1.2.2 超前小導管與鋼架、固結的地層共同作用形成超前支護結構，從而保證開挖工作面的穩定，防止開挖工作面松弛、坍塌。2 工藝工法特點2.1超前小導管配合型鋼鋼架使用，可應用于隧道、級圍巖拱部超前注漿預支護，小導管長度一般為3.55.0m，按照隧道的開挖進尺，隧道每開挖循環施工一次或兩個開挖循環施工一次。2.2超前小導管應沿隧道拱部輪廓線按照設計間距均勻布設，可以有效的改善開挖工作面前方的地質條件和自穩能力，但其整體穩定性沒有管棚支護好，但施工機具設備簡單，施工操作方便。2.3小導管的外插角根據小導管的長4、度和鋼架的間距調整，定位較準確，一次施工長度短，孔的角度偏差小，孔底外插值小，開挖后小導管起棚架作業，下部超挖部分較少，有利于隧道施工。2.4根據隧道圍巖變化情況，不用擴大隧道斷面就可隨時施工，采用人工風動鑿巖機施工，不需要專用設備，鉆孔和安裝施做靈活方便。3 適用范圍3.1超前小導管適用于自穩時間短的軟弱破碎圍巖、淺埋段、洞口偏壓段、砂層段、砂卵石段、斷層破碎帶等地段的超前預支護，主要應用于隧道、級圍巖拱部超前注漿預支護。一般和隧道鋼架支護配合使用。4 主要引用標準鐵路隧道工程施工技術指南（TZ204）、鐵路隧道施工規范（TB10204）、鐵路隧道工程施工質量驗收標準（TB10417）、高速5、鐵路隧道工程施工質量驗收標準（TB10753）。5 施工方法超前小導管施工時，人工采用風動鑿巖機沿隧道開挖線在隧道拱部鉆小導管孔，小導管孔的孔徑、孔深、外插角必須符合設計要求。把加工好的小導管送入孔內，采用CS（水泥水玻璃）膠泥把小導管和巖石孔之間空隙封堵起來。在小導管端頭連接孔口閥及管路，和注漿機相連，對小導管進行注漿。注漿材料采用水泥漿或水泥-水玻璃雙液漿。注漿結束后把小導管和鋼架焊接連接在一起，然后進行下道隧道施工工序。6 工藝流程及操作要點6.1 工藝流程6.1.1 超前小導管施工工藝流程圖見圖1，小導管構造見圖2。圖1 超前小導管施工工藝流程圖圖2 注漿小導管結構圖6.2 操作要點66、.2.1 超前小導管的操作要點1 小導管的制作1）小導管一般采用直徑3850mm的鋼管制作。2）小導管前端做成尖錐形，尾部焊接8mm鋼筋加勁箍，管壁上每隔2030cm梅花型鉆眼作為溢漿孔，眼孔直徑為68mm，尾部長度100cm不鉆孔。小導管構造見圖2。3）小導管長度一般為3.55.0m。2 小導管的鉆孔、安裝1）測量放樣，在設計孔位上做好標記，用鑿巖機鉆孔，孔徑較設計導管管徑大10mm以上，孔深、外插角必須符合設計要求。外插角：取值應考慮小導管的長度和鋼架的間距、鋼架的截面高度，一般外插角1015，可根據實際情況調整。2）超前小導管沿隧道拱部開挖線均勻布設，間距應根據開挖工作面前方的地質條件和7、自穩能力確定，一般間距為3050cm。3）成孔后，將小導管按設計要求插入孔中，或用鑿巖機直接將小導管從型鋼鋼架上部、中部打入，小導管外露20cm，在注漿結束后和鋼架焊接連接，支撐于開挖面后方的鋼架上或與鋼架共同組成預支護體系。4）采用CS(水泥水玻璃)膠泥封堵小導管和巖石孔之間空隙。5）安裝注漿閥門和管路。6）超前小導管施工其縱向搭接長度不小于1m。7）當隧道圍巖比較破碎時，為了有效的超前加固前方圍巖，有時采用雙層超前小導管的加固方式，內層小導管按照一般的小導管參數布設，外層小導管和內層小導管間隔交替布孔，一般外插角應大于內層小導管的外插角度，可以加大的圍巖加固圈的范圍，確保圍巖穩定，設計有雙8、層超前小導管的，嚴格按照設計施工。3 注漿1）注漿采用注漿泵壓注水泥漿或水泥水玻璃雙液漿。2）小導管安裝完成后，應進行壓水試驗，壓力一般不大于1.0MPa，并根據設計和試驗結果確定注漿參數。注漿壓力：一般為0.51.0MPa。漿液濃度按照設計配制。漿液必須充滿鋼管及其周圍的空隙。3）注漿材料按表1參照選用。表1 常用注漿材料的選擇漿液名稱膠凝時間抗壓強度MPa擴散半徑mm主要成分適用范圍單液水泥漿6-15h10-25200-300水泥、其它附加劑圍巖裂隙、工作面注漿、壁后充填注漿水泥水玻璃十幾秒-幾十分5-20200-300水泥、水玻璃圍巖裂隙、工作面注漿、壁后充填注漿、堵特大涌水水玻璃類幾秒9、-幾十分3300-400水玻璃、其它附加劑細砂、砂粘土、沖積層注漿、細砂砂漿6-15h10-25水泥、細砂壁后充填注漿、空洞充填注漿4）水泥漿液采用拌和桶配制，配制水泥漿液或稀釋水玻璃漿液時，應防止雜物混入，配制好的漿液必須過濾后使用。5）注漿采用專用注漿泵注漿。6）配制好的漿液應在規定時間內注完，隨配隨用。7）注漿順序為由下至上，漿液先稀后濃、注漿量先大后小，注漿壓力由小到大。8）當發生串孔時，應采用分漿器多孔注漿或堵塞串漿孔隔孔注漿。當注漿壓力突然升高時應停機查明原因；當水泥漿進漿壓力很大、壓力不變時，則應調整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時間，采用小流量低壓力注漿或間歇式注漿。9）注漿結束標10、準：當壓力達到設計注漿終壓并穩定10-15min，注漿量達到設計注漿量80%以上時，可結束該孔注漿。10）當采用單液水泥漿注漿時，開挖時間為注漿后8h，采用水泥-水玻璃雙液漿時為4h。6.2.3 超前小導管的驗收標準1 超前小導管所采用的鋼材的品種、級別、規格和數量必須符合設計要求，超前小導管與支撐結構的連接應符合設計要求，超前超前小導管的縱向搭接長度應符合設計要求。2 超前小導管施工允許偏差和檢驗方法如下表：表2 超前小導管施工允許偏差（mm）和檢驗方法項目外插角孔間距孔深檢驗數量檢驗方法小導管2+50、-50+50、0每環抽查3根儀器測量、尺量3 超前小導管注漿漿液強度和配合比應符合設計要11、求，且漿液必須充滿鋼管及周圍的空隙。7 勞動力組織小導管注漿施工為三道工序，一般在一個班次可以完成。表3 注漿作業勞動組織表（以單線隧道為例）序號工作項目作業內容人數1小導管加工氣焊工1電工12小導管安設測工3開挖工5電焊工23小導管注漿水泥攪拌1普工2機械修理工1試驗工1技工2技術員18 主要機具設備表4 主要機械、設備、儀器配置表（以單線隧道為例）序號設備名稱規格型號（參考）數量用 途1氣焊槍1支加工小導管2電焊機2臺焊接閥門和連接管路、小導管和鋼架焊接3風動鑿巖機YT283臺鉆孔4注漿泵KBY-50/701臺注漿用5水泥漿攪拌機1臺配制水泥漿6全站儀1臺小導管定位7水準儀1臺小導管定位812、波美比重計10支配制水玻璃漿液9 質量控制9.1易出現的質量問題9.1.1鉆孔角度不準，小導管施做出現偏差，不能形成拱形棚架。9.1.2鉆孔坍孔掉碴，小導管送不到位。9.1.3孔口出現漏漿。9.1.4注漿出現穿孔。9.1.5注漿效果不好，小導管之間的巖體沒有固結好。9.2 保證措施9.2.1嚴格按照布設的孔位打孔，在鉆孔過程中，采用經緯儀、角度尺、測斜尺隨時檢查孔位和鉆孔角度，出現偏差及時修正。為了準確定位，也可以按照設計的小導管（超前錨桿）間距和角度的孔位加工定型模具，施工前先安裝好模具，通過模具預留空控制小導管（超前錨桿）的間距和方向、外插角。9.2.2采用吹管法洗孔，對掉碴、坍孔嚴重的，13、采用風鉆二次清空。利用風鉆的沖擊力推動送小導管（超前錨桿）到底。對于坍孔嚴重不能成孔的，也可以采用自進式錨桿代替超前小導管。9.2.3 孔口封堵不嚴，采用CS膠泥重新封堵。9.2.4 當發生串孔時，應采用分漿器多孔注漿或堵塞串漿孔隔孔注漿。9.2.5 每個孔注漿應達到注漿結束標準。即當壓力達到設計注漿終壓并穩定10-15min，注漿量達到設計注漿量80%以上時，可結束該孔注漿。10 安全措施10.1 主要安全風險分析10.1.1水泥漿液和水玻璃對人皮膚都具有腐蝕作用，防止漿液射出傷及眼睛。10.1.2注漿泵工作時，注漿管路及卡口、連接口容易在高壓狀態下爆開，傷及操作人員。10.1.3圍巖較差地14、段，圍巖支護及掌子面圍巖易在高壓注漿下變形、爆裂，傷及工作人員。10.2 保證措施10.2.1 嚴格執行安全交底制度和安全學習制度，提高施工人員安全意識。10.2.2 注漿人員必須佩帶防護眼罩，防止水泥漿射出傷及眼睛，漿液接觸人員要帶膠皮手套，防止漿液腐蝕雙手。10.2.3 注漿機操作嚴格按照操作規程操作，嚴禁違反操作規程。管路連接要牢固，注漿施工時，其他施工人員禁止靠近作業面。10.2.4 施工期間，尤其在注漿時，應對支護的工作狀態及掌子面的狀態進行檢查。當發現支護變形或損壞時，應立即停止注漿，采取措施。11 環保措施11.1工序完后要作到工完料清。11.2 隧道注漿作業面在隧道地較低處挖一集水坑，匯集廢漿液和廢水，沉淀后，廢水流到洞外三級沉淀池。集水坑嚴禁設在隧道邊墻及墻腳部位，防止廢水浸泡邊墻或墻腳。11.3 沉淀的水泥-水玻璃不得隨意堆放，應運到指定地點深埋。11.4加強掌子面的通風，稀釋電焊產生的有毒有害氣體。