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隧道钢花管设计和施工要点有哪些内容?

来源:未知 作者:admin 发布时间:2020-07-20 08:19:28 次浏览

隧道钢花管设计和施工要点有哪些内容?隧道钢花管设计和施工要点有哪些内容?就目前而言,隧道钢花管注浆法的设计和施工还存在很强的经验性,另外注浆施工常常要面对比较复杂

隧道钢花管设计和施工要点有哪些内容? 隧道钢花管设计和施工要点有哪些内容?就目前而言,隧道钢花管注浆法的设计和施工还存在很强的经验性,另外注浆施工常常要面对比较复杂的工程条件,必须根据实际工程情况进行设计和施工。在一般情况下,隧道钢花管注浆法的设计和施工可参考以下要点进行。1、设计与施工前的准备工作在注浆设计前要进行详细的工程调查,调查的范围为注浆处理的范围及其周边区域。工程调查的内容有:地质构造和地层分布情况;土的颗粒级配、含水量、孔隙率、渗透系数、土体强度、有机质含量等物理力学指标;地下水分布和特性;注浆处理范围及其周边区域的构筑物情况等。对于重要工程和在无相应经验的地区进行注浆时,在注浆设计前宜进行现场注浆试验,以求得合适的设计参数,并检验施工方法和设备。施工前的准备工作包括:设计单位应向施工单位提供注浆设计文件并负责技术交底;施工场地事先应予平整,除干钻法外,应沿钻孔位置开挖沟槽与集水坑,以保持场地的整洁干燥;机械器具、仪表、管路、注浆材料、水和电等的检查及必要的试验;对施工区域及其周边环境进行仔细排摸,落实相应的监测和保护措施等。2、注浆目的和注浆范围注浆的用途非常广泛,但要达到不同的目的,需要采用不同的注浆工艺、注浆材料和技术参数,因此在设计时首先要明确注浆处理要达到的目的,以此为基础,根据地质情况来选择合适的注浆范围、注浆浆液和施工工艺,设计合理的技术参数。在基坑工程中注浆目的一般有降低土层渗水性、增加土体强度和变形模量、充填土体空隙、补偿土体损失、堵漏抢险等。注浆范围应根据工程不同要求必须充分满足注浆目的加以确定。注浆点的覆盖土厚度应大于2m。3、注浆浆液的选定和制备注浆材料的选择及其配比的设计,必须考虑注浆的目的、地质情况、地基土的孔隙大小、地下水的状态等,在满足所需目的范围内选定最佳材料及配比。浆液的选定还必须兼顾经济性。对于重要工程,在选定浆液前必须进行室内浆液配比试验。在进行渗透注浆时必须考虑被注介质的可注性,选择注浆材料要注意与被注介质可注性的匹配。国内外广泛采用简化公式来评价粒状介质的可注性。式中:N可注比值;D15地层土颗粒在粒度分析曲线上占15%的对应粒径;D85注浆材料在粒度分析曲线上占85%的对应粒径。岩体裂隙可注性是裂隙宽度应大于注浆材料最粗颗粒直径的3倍以上。劈裂隧道钢花管注浆法的浆液材料可选用以水泥为主剂的悬浊液,也可选用水泥和水玻璃的双液型混合液。用作防渗堵漏的浆液可选用水玻璃、水玻璃与水泥的混合液或化学浆液。压密注浆可选用低坍落度的水泥砂浆。动水情况下的堵漏注浆宜采用双液注浆或其它初凝时间短的速凝配方。在有地下动水流的情况下,不宜采用单液水泥浆等初凝时间长的浆液。浆液使用的原材料及制成的浆体应符合下列要求:(1)制成的浆体应能在设计要求的时间内凝固,其本身的强度、防渗性和耐久性应能满足设计要求。(2)浆体在凝固后其体积不应有较大的收缩率,一般应小于3体积量。(3)所制成的浆体在1小时内不应发生析水现象。为了改善浆液性能,根据工程需要可在浆液拌制时加入早强剂、减水剂、微膨胀剂、抗冻剂、缓凝剂等外加剂,掺加量可参考产品说明并应作相关试验确定。浆体必须经过搅拌机充分搅拌均匀后,才能开始压注,并应在注浆过程中不停顿地缓慢搅拌,搅拌时间应小于浆液初凝时间。浆体在泵送前应经过筛网过滤。拌制好的浆液应进行随机抽检。在冬季,当日平均温度低于5℃或最低温度低于-3℃的条件下注浆时,应在施工现场采取适当措施,以保证不使浆体冻结。在夏季炎热条件下注浆时,用水温度不得超过35℃;并应避免将盛浆桶和钢花管路在注浆体静止状态暴露于阳光下,以免加速浆体凝固。4、施工工艺的选择施工工艺对注浆效果有很大的影响,每种施工工艺都有其优点和局限性,在进行注浆设计时,要综合考虑地基土特性、注浆目的、注浆范围和注浆浆液等因素,对施工工艺加以明确。施工工艺的选择带有一定的经验性,表21-4只是反映了部分地区的施工经验,仅供参考。5、浆液扩散半径和孔位布置浆液扩散半径与浆液的流动性和胶凝时间、注浆压力、注浆量、注浆时间等因素有关,其确定方法包括理论公式计算、经验判断和现场注浆试验。由于地层条件的复杂性,理论公式计算时采用的参数很难符合实际情况,所以在没有足够施工经验的条件下,推荐采用现场注浆试验方法确定浆液扩散半径。在进行现场注浆试验时要选择不同特点的地基,最好采用多种注浆方法,以求得不同条件下的浆液扩散半径。现场注浆试验常采用三角形布孔或矩形布孔的方式,见图21-12和图21-13所示。注浆试验结束后可通过以下方法评价浆液扩散半径:(1)管棚管
钻孔压水或注水,求出注浆体的渗透性;(2)钻孔取样,检查空隙充浆情况;(3)用大口径钻井或人工开挖竖井,肉眼观察地层充浆情况,并取样进行室内试验研究。考虑到地基土的不均匀性,在确定设计浆液扩散半径时要注意选取符合设计要求的,在多数条件下可以达到的扩散距离。确定了浆液扩散半径后,即可设计注浆孔布置。注浆孔的布置应能使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。在一般情况下,用作防渗的注浆应设置不少于3排的注浆孔,注浆孔间距可按0.8~1.2m范围设计;用作提高土体强度的劈裂注浆孔间距可按1.0~2.0m范围设计;压密注浆在选用坍落度较小的水泥砂浆时,注浆孔间距可按理论球状浆体直径的2~5倍设计。多排孔的布置以梅花形布孔为宜。6、注浆压力和流量渗透注浆的最大容许注浆压力推荐采用注浆试验曲线确定,即在注浆试验过程中,逐步提高注浆压力,求得压力和流量关系曲线(如图21-14所示),当压力升到某一数值(pf)时,注浆流量突然增大,表明地层已产生劈裂,因而把这一压力值作为确定最大容许注浆压力的依据。在缺乏试验资料或在进行注浆试验前需预定一个试验压力值时,也可根据以下砂砾地基注浆的经验公式确定。岩石裂隙注浆最大容许注浆压力除根据注浆试验确定外,也可根据经验曲线或经验公式确定,式21-4为考虑地质条件、注浆方法和浆液浓度的经验公式。不同条件下的m值见表21-5。表中第一类岩石指强烈风化并有多组大裂隙的松散岩石,第二类岩石包括弱风化、中等裂隙性岩石,第三类指有细裂隙的较致密岩石。稀浆是指水灰比大于1的水泥浆液,稠浆是指水灰比小于1的水泥浆液。劈裂注浆压力的选用应根据土层的性质及其埋深确定。在砂土中的经验数值是0.2~0.5MPa;在黏性土中的经验数值是0.2~0.3MPa。如采用水泥-水玻璃双液快凝浆液,则注浆压力宜小于1MPa。在保证可注入的前提下应尽量减小注浆压力,浆液流量也不宜过大,一般控制在10~20l/min范围。压密注浆压力主要取决于浆液材料的稠度。采用水泥砂浆时,坍落度可在25~75mm左右,注浆压力可选定在1~7MPa范围内,而且坍落度较小时,注浆压力可取上限值。流量一般为10~40l/min。7、注浆量渗透注浆的常用注浆量计算公式为式21-5。不同条件下的有效灌注系数取值见表21-6。劈裂注浆只考虑孔隙率为主体的注浆率是不能确定注浆量的,劈裂注浆的注浆量一般表示如式21-6。式中:Q注浆量;V加固土体体积;浆液充填率。浆液充填率的取值可通过现场试验、施工经验和经验公式确定。根据上海、天津和江浙地区的经验,劈裂注浆加固土体的浆液充填率一般在15%~20%。低坍落度砂浆压密注浆的注浆量是根据每个注浆段注入的球状体的体积来计算的,目前的相关经验较少,宜通过注浆试验来确定,现有的CCG工法在上海和浙江的工程实例中是按照直径为60cm左右的球状体来设计和施工的。必须指出的是上述仅为注浆量的估算方法,在实际施工中应根据注浆压力的变化、地面是否冒浆、地表抬升、周边构筑物位移等情况对注浆量进行即时的控制。8、施工顺序注浆顺序必须采用适合于地基土质条件、现场环境及注浆目的的方式。一般情况下不宜采用自注浆地带某一端单向推进的压注方式,应按跳孔间隔注浆方式进行,以防止窜浆或压力过分集中,提高浆液强度与时俱增的约束性。对有地下动水流的特殊情况,应考虑浆液在动水流下的迁移效应,应自水头高的一端开始注浆。压密注浆的施工顺序应根据周边排水条件通过注浆试验确定,主要的设计原则是有利于地下水的排出。一般注浆施工应采用先外围后内部的注浆施工方式,注浆范围以外有边界约束条件时,也可采用自边界约束远侧开始顺次往近侧注浆的方法。若在施工场地附近存在对变形控制有较严格要求的建筑物、管线等时,可采用由建筑物或管线的近端向远端推进的施工顺序,同时必须加强对建筑物、管线等的监测工作。9、质量控制注浆施工过程中必须进行严格的质量控制和质量检验,其主控项目包括原材料检验、注浆体强度、注浆施工顺序等,在有特殊要求时,还包括浆液初凝和终凝时间等;一般项目包括各种注浆材料称量误差、注浆孔位、注浆孔深、注浆压力、注浆流量等。注浆施工情况必须如实和准确地记录,应有压力和流量记录,宜采用自动流量和压力记录仪。施工中要对资料及时进行整理分析,以便指导注浆工程的顺利进行,并为验收工作作好准备。注浆工程竣工验收的检验,应根据设计提出的要求进行,检验时间一般在注浆结束28天后。对于设计明确提出承载力要求的工程,应采用载荷试验进行检验;有抗渗要求时可采用注水试验、抽水试验等原位测试方法测定其渗透性;加固工程可选用标准贯入或静力触探等方法对加固地层进行检测。注浆施工和效果评定的经验性较强,在效果评定时要注重前后数据的对比,同时还要注意相似工程的类比,这样才能客观地综合评定注浆效果。由此可见,注浆工程的大量数据收集和分析是十分必要的。10、周边环境影响控制采用隧道钢花管注浆法进行地基处理时,通常要经历先破坏、扰动地基,然后经过浆液凝固、土体固结等过程使地基土改良的过程,同时伴有施工时土体向周围膨胀,施工后由于注浆压力释放、浆液凝固收缩、土体固结等原因土体又有收缩的趋势。这些现象往往造成隧道钢花管注浆法施工时对周边环境产生不利影响,是在进行隧道钢花管注浆法设计和施工时必须考虑的因素。控制周边环境影响在施工方面可采取的措施包括:(1)在可注入的前提下尽量降低注浆压力和流量,降低孔隙水压力的突增量,有利于孔隙水压力的消散,同时有利于提高注浆效果。(2)采用多点少注的方法,即加密布孔,减少每孔注浆量,避免应力过分集中。(3)采用由建筑物或管线的近端向远端推进的施工顺序,将施工引起的附加地内压力向远侧引导。(4)控制施工节奏,放慢施工速度,同样有利于降低孔隙水压力的突增量、有利于孔隙水压力的消散、避免应力过分集中。控制周边环境影响最重要的是对注浆进行严格的信息化施工管理,即在施工期间对周边环境进行严密的观测和监测,并将相关信息及时传递至施工方面,施工方面及时对信息进行分析,并根据分析结果对施工工艺、技术参数、施工顺序、施工速度等进行调整。

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