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隧道工程中注浆的作用及常见施工工艺

隧道工程中注浆的作用及常见施工工艺

1、注浆技术在地下结构防渗、基坑加固、防止地面沉降、已建构筑物地基处理、顶管减摩顶进等方面起着重要的作用。

2、对隧道工程而言,注浆具有充填作用,加固作用和减渗作用。

(1)充填作用-注浆可以对塌方体、空洞等进行填充从而保证围岩的完整性,防止小的空洞和塌方诱发大的塌方;可以对初衬和二衬进行背后注浆从而保证衬砌受力均匀减小结构应力集中并控制地层变形。

(2)加固作用-注浆改变了围岩结构、微孔隙和围岩的物质组成成份,使围岩的宏观孔隙降低,致密程度增强,并且提高了围岩的弹性模量、粘聚力和内摩擦角。

(3)减渗作用-浆液在岩层裂隙内流动扩散、充填、固结,成为具有一定强度和低透水性的结石体,充塞岩层裂隙,截断水流通道,固结破碎岩石,减小了围岩渗透系数,从而减小隧道的涌水量并和衬砌所受水荷载。

3、对于隧道工程而言,根据注浆压力分为静压注浆和高压喷射注浆两大类。

4、普通无机注浆浆液材料有:单液水泥类、水泥-水玻璃类、水玻璃类、粘土泥浆类(膨润土)、木屑、砂浆。

5、有机化学注浆浆液材料有:塔克思系统、丙烯酰胺系统、脲醛系统、本素系统、甲凝系统。

6、常用注浆工艺

(1)全断面帷幕注浆

帷幕注浆是通过注浆对隧道开挖前方富水破碎地质岩体中所夹泥水的置换,使破碎岩体固结,以提高岩体的坚固稳定和堵塞水流。

(2)大管棚注浆

超前管棚支护是沿开挖轮廓线,钻凿与隧道轴线平行的钻孔,而后插入钢管,并向管内注浆,固结钢管周边的围岩,并在预定的范围内形成棚架的支护体系。它的主要作用是提高钢管周围围岩的抗剪强度,并使钢管与围岩一体化,棚架体系转移前方土体荷载,先行支护围岩。一般在洞口施工时采用。在埋深小的隧道,正上方有建筑物时,也可采用此法。

(3)超前小导管注浆

小导管不仅起到了超前管棚的作用,而且通过注浆使小导管周围土体固结形成承载壳,改善了围岩的自稳能力。超前小导管加固机理:梁支撑效应、水化凝结作用、联接作用、载拱效应。

(4)中空锚杆注浆

(5)锁脚锚杆注浆

为减少基底弱化引起的上台阶初期支护下沉和下台阶开挖初期支护的悬空引起下沉,设置锁脚锚杆是控制沉降的有效措施。

(6)初支背后注浆

通过压力注浆填充混凝土衬砌与围岩之间的不密实区,使衬砌与围岩紧密接触,从而改善相互间的受力状态,使支护结构与围岩形成牢固的面接触,这样不仅能传递径向应力也能传递切向应力,使围岩的三向应力状态得到保证,而接触应力的分布比较均匀,同时也改善了结构的受力状态。

隧道二衬拱顶带模注浆
(7)二衬带模注浆

隧道衬砌拱顶带模注浆施工工艺,在隧道二衬衬砌台车拱顶模板上设置了4个垂直注浆孔,孔内安装活性粉末超高强混凝土(RPC)注浆管,二衬混凝土浇筑完成1至2小时后,于脱模前开始注浆。注浆材料采用高流动性微膨胀早强缓凝充填砂浆,与二衬混凝土形成有机整体,解决了传统浆液与二衬混凝土“两张皮”的弊端。注浆采用拱顶带模注浆一体机进行操作,注浆材料具有微膨胀、高流动性、早强、无泌水、缓凝等特性,不仅起到空洞充填作用,且能起到弥补或修复二衬混凝土的缺陷的作用。通过简化预埋管及注浆施工工艺、改进注浆工装及衬砌微膨胀注浆结合料料,将衬砌拱顶浇筑的隐蔽工程转化为“可见”工程,预防衬砌拱顶缺陷。

(8)分区防水注浆

(9)地表注浆

(10)深孔注浆

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