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注浆技术在农田水利中应用

2021-01-12 15:01 来源:农田水利论文 人参与在线咨询

摘要:超前小导管注浆技术是农田水利工程隧洞施工中的常用方式,具有可靠、高效、简便等特点,适用于节理发育、风化严重、地下水丰富等地质不稳定的软弱破碎围岩以及松散地层等的施工。本文主要介绍了超前小导管注浆技术以及其在农田水利工程中的应用,以供参考。

关键词:超前小导管注浆技术;隧洞;农田水利工程;应用

在农田水利隧洞开挖过程中,由于不稳定的地质条件,经常发生隧洞坍塌现象,因此需要采取合理的措施进行处理[1]。超前小导管注浆技术是农田水利工程隧洞施工中常用的处理塌方方式,在隧洞开挖前为了改善围岩状况,稳定掌子面,提高施工环境的安全性,需要向掌子面斜上方或附近的围岩打入小钢管,将浆液注入其中,浆液塞满岩体裂隙并硬化后,不仅能很好地加固岩体,而且能阻断地下水的渗透,具有很好的堵水效果,但超前小导管注浆必须遵循一定的工艺才能达到稳固围岩的效果。

1超前小导管注浆技术工艺要点

1.1封闭掌子面。为了使掌子面光滑稳定,在插入小导管或者钻孔前会对掌子面喷射混凝土进行封闭。

1.2安装小导管。对于围岩劈裂程度较低的(Ⅳ级),可布设单排管进行注浆;对于围岩劈裂程度较高的(V级),可布置双排管注浆;若地下水丰富且地层非常松软,则可布设多排管。为了便于将注浆管连接在一起,在小导管插入掌子面后,应外露一定长度。对于一些特殊的围岩及其松散的工程,可先安装小导管,后封闭工作面。

1.3注浆。注浆时,浆液可用水泥或水泥砂浆,也可用水泥和水玻璃浆液。注浆设备必须选择符合实际要求的,在注浆前需要进行试验。注浆压力应严格控制在允许范围内,一般为0.5~1.0MPa,止浆塞应能经受注浆压力。

1.4注浆效果检查。注浆结束后,应对注浆效果进行检查,若达到要求,则进行下一步作业;若未达到要求,应进行补孔注浆。

2超前小导管注浆技术在农田水利工程中的应用

以某农田水利工程隧洞施工为例,隧洞横断面形式为类马蹄形,围岩岩性为粉细砂岩以及粉砂质泥岩,岩层软硬互层,完整性较差。在隧洞开挖过程中,掌子面顶部突然发生塌方,并涌出大量地下水。在封闭工作面的过程中,顶部继续坍塌,致使无法作业。塌方体基本稳定后,塌方长度16m。经现场查验,该塌方段围岩类别为Ⅴ类,隧洞轴线与岩层走向夹角约为20°,围岩稳定性较差,塑性变形大,且较为破碎,围岩地下水流水较多,局部有承压水,受爆破振动与地下水双重作业导致洞室大范围塌方。根据隧洞围岩性质、结构以及地下水流水情况,决定采用的施工方法为超前小导管注浆技术。

2.1施工过程。2.1.1安装小导管。由于该工程不便直接封闭工作面,因此先安装小导管,再封闭。采用外径Φ50mm、壁厚4mm的无缝钢管,前端加工成圆锥形并封焊严实,管身设溢浆孔,孔径为5~6mm,孔间距为200mm,按梅花形布置,后端长400mm范围内不设溢浆孔。小导管尾部管端用细钢筋焊一圈加固环,防止施工时导管尾部变形。安装时将制作好的小导管在拱架上部紧贴布置,环向间距5~10cm,外倾角按5°左右控制,用铁锤打入或用风钻顶入,为了达到稳固效果,打入导管后将钢管与钢拱架焊接牢固。2.1.2封闭掌子面。小导管安装完成后,便可喷射混凝土封闭掌子面。为了防止混凝土堵塞导管口,先用编织袋将小导管外露部分进行包裹后再进行喷射。采用C20混凝土喷射封闭,厚度为10~15cm。掌子面封闭后,将包裹在小导管上的编织袋拆除,然后通入高压风吹净小导管中的石屑、细小石块与积水。2.1.3注浆。注浆应现场拌制浆液,同时需选用性能良好、工作压力满足注浆要求的注浆设备,并进行现场试验。本工程用泥浆搅拌机现场拌制浆液,浆液为纯水泥浆,水灰比为1∶1,注浆时孔口压力控制在0.8MPa以内。注浆分多次进行,同时需控制好注浆速度,不宜过快,注浆进浆量不能大于30.0L/min。当每根导管内已达到规定注入量时,可结束注浆。2.1.4注浆效果检查。注浆结束后,应对注浆效果进行检查,最终确保浆液填充、渗透、挤密围岩。检查时主要看每个孔的注浆压力,有无漏浆、跑浆,也可用地质钻取岩芯进行鉴定,还可用声波仪探测。若注浆未达到要求,则应进行补孔注浆。

2.2开挖塌方体并支护。在小导管注浆完成并凝固好,达到开挖条件时,需要对掌子面的围岩进行开挖[2],开挖采用上下台阶法,开挖完成后应立即架设钢拱架、挂钢筋网、喷混凝土,同时加强变形观测,以指导下一步的施工作业[3]。具体方法:开挖时上台阶要比下台阶超前3~4m。上台阶小导管下部开挖线应人工开挖,下台阶及核心土采用机械开挖,上下台阶应循环开挖,每次循环的挖掘进度不能超过50cm,同时每隔30厘米在纵向架设一钢拱架,并挂钢筋网、喷射C20混凝土;下台阶开挖时先在洞壁两侧开槽,开槽完成后立即架设钢拱架,并在拱脚两侧位置打入2~3排φ24mm的锁脚锚杆,然后喷射C20混凝土封闭。为防止松散的岩石掉落,在清理完堆积体后,需及时喷射C20混凝土封闭岩面,喷射厚度为10cm。

3结语

在农田水利工程隧洞开挖过程中,由于不良地质条件的影响,常会发生塌方及渗水、涌泥等不良地质灾害,严重影响施工进度及施工安全,采用超前小导管注浆技术能够很好地解决该问题。该技术适用于节理发育及风化严重等地质不稳定的隧洞施工,具有可靠、高效、简便的特点,不但能够保证施工安全,还能加快施工进度,因此被广泛应用在各种水利工程隧洞施工中。超前小导管注浆施工技术的关键是通过小导管注浆,使小导管与周围被加固的岩体形成共同加固体,即在隧洞拟开挖轮廓外部形成改良加固带,从而解决周围岩体松散的状况,提高软弱破碎岩层的稳定性。由于改良加固带的刚性较大、整体性较好,并承担了开挖引起的大部分松动荷载[4],因而使拱顶下沉和洞周收敛变形得到了有效抑制。

参考文献

[1]夏永旭,王文正,胡庆安.公路双连拱隧道施工过程中隔墙的变形及稳定性[J].中国公路学报,2007,(5).

[2]杨宏玉.隧道超前小导管支护FLAC研究[J].山西建筑,2011,(22).

[3]杨德春.大断面连拱隧道中墙厚度及支护参数优化研究[D].重庆:重庆大学,2008.

[4]王康.超大断面小净距隧道施工围岩空间变形与荷载释放机制及工程应用[D].济南:山东大学,2017.

作者:黄治林 单位:甘肃省渭源县峡口水库运行调度工作站

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