7輔助施工方法解析

1、輔助施工方法第一章 概述輔助施工方法是針對(duì)軟弱不良地層而提出的，其選擇的正確與否直接關(guān)系到工程的成敗和造價(jià)的高低，它是衡量施工應(yīng)變能力的重要標(biāo)志。輔助施工方法已作為地下工程，尤其是淺埋地下工程暗挖法施工的一個(gè)重要分支進(jìn)行研究和應(yīng)用。施工前需根據(jù)圍巖條件、施工方法、進(jìn)度要求、機(jī)械配套和工程所處環(huán)境等情況，優(yōu)先選擇簡(jiǎn)單的方法和同時(shí)采用幾種綜合輔助施工方法來(lái)加固地層，確保不塌方、少沉陷。通常，輔助施工方法有洞內(nèi)外降低地下水位、地面加固地層、洞內(nèi)加固地層（或工作面）、洞內(nèi)防排水等。其中洞內(nèi)外加固地層（或工作面）的輔助方法主要有12種。、環(huán)形開挖留核心土多用于臺(tái)階法開挖施工中。此方法在圍巖自穩(wěn)時(shí)間達(dá)24

2、h以上，開挖工作穩(wěn)定時(shí)才能采用。環(huán)形開挖循環(huán)進(jìn)尺長(zhǎng)度一般控制在1.2m以內(nèi)，以0.751m為宜。核心土的斷面面積應(yīng)大于開挖斷面面積的50，核心土縱向長(zhǎng)度應(yīng)大于3m。該核心土是平衡開挖工作面的最簡(jiǎn)單易行的方法。、噴射混凝土封閉開挖工作面此方法多與環(huán)形開挖留核心土方法配合使用，在留核心土仍不能滿足工作面穩(wěn)定的要求時(shí)，可及時(shí)噴射混凝土封閉開挖工作面。噴射混凝土厚度一般為510。這種方法可以大大提高工作面土體的穩(wěn)定性，將工作面由二維受力狀態(tài)變成三維受力狀態(tài)。以上兩種方法是最簡(jiǎn)單的穩(wěn)定開挖工作面的方法，也是行之有效的施工方法。如果這兩種方法同時(shí)應(yīng)用仍然不能有效控制地面沉降時(shí)，必須再采取以下輔助方法。、超

3、前錨桿或超前小導(dǎo)管支護(hù)當(dāng)圍巖自穩(wěn)時(shí)間在1214h之間時(shí)，必須采用先超前支護(hù)、后開挖的施工方法（通常采用超前錨桿支護(hù)）。若開挖跨度較大或錨桿成孔困難而不易布設(shè)時(shí)，可采用超前小導(dǎo)管支護(hù)。、超前小導(dǎo)管周邊注漿加固地層多用于自穩(wěn)時(shí)間在12h以內(nèi)，甚至沒(méi)有自穩(wěn)能力的圍巖中，如第四紀(jì)末膠結(jié)的砂卵石、粉細(xì)沙層中常用此法。該方法需要有鋼拱架支護(hù)配合使用。、設(shè)置臨時(shí)仰拱在軟弱地層中施工，及時(shí)封閉而使結(jié)構(gòu)閉合是關(guān)鍵。當(dāng)采用分部開挖法施工不能及時(shí)形成閉合結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)仰拱，以提高施工的安全度，有效地抑制結(jié)構(gòu)及地面沉降。、深孔圍巖加固劈裂預(yù)注漿或堵水固結(jié)預(yù)注漿加固地層多用于沙土、粘沙土有水、大跨度、地面不容許有較

4、大沉陷的各類地下工程中。該方法費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)料，施工難度大，僅在特殊情況下使用。、長(zhǎng)管棚超前支護(hù)加固地層多用于鉆機(jī)容易打入管棚的較軟弱地層和不能注漿或注漿效果不佳的黏性土層地段。采用短臺(tái)階法留核心土環(huán)向開挖法施工時(shí)，輔助使用該施工方法，對(duì)于防塌和限沉效果較好，但鉆孔的精度難以控制，施工工藝也較復(fù)雜，只在特殊條件下采用。、凍結(jié)法固結(jié)地層多用于降水效果不佳或不容許降水施工的軟弱富水地段。這是采用人工方法降低地層溫度，使地層凍結(jié)后固結(jié)成整體，進(jìn)而開挖支護(hù)的施工方法。該方法要求有專門設(shè)備，施工工藝復(fù)雜，造價(jià)高。我國(guó)目前很少使用。、水平旋噴法超前支護(hù)當(dāng)遇到流沙、淤泥地層，工作面沒(méi)有自穩(wěn)能力，地面上又有房

5、屋，不容許地面有較大沉降時(shí)采用。、地面加固地層這是一種地面預(yù)加固地層的措施，包括地面錨桿加固和地面高壓旋噴加固地層等。地面錨桿加固適用于淺埋洞口地段和某些偏壓地層的加固，而高壓旋噴加固則適用于洞內(nèi)注漿效果不佳、粉細(xì)沙含量較高的地層。、洞內(nèi)、洞外降低地下水位法多用于滲透性較好的富水地層地下工程施工。這種方法是通過(guò)降低工作面地下水位，在干燥或少水狀態(tài)下施工。常用的降水方法為井點(diǎn)降水（包括地面深井降水及洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水）。、洞內(nèi)施工水平降排水法當(dāng)?shù)叵鹿こ烫幱诟凰貙樱孛娌蝗菰S采用降水措施或降水效果不佳時(shí)，應(yīng)在施工期間采取適當(dāng)?shù)姆琅潘胧?，以保證施工順利進(jìn)行。常用的防排水措施包括超前鉆孔降水和仰拱底

6、部埋管排水等。以上各種輔助施工措施中，環(huán)形開挖留核心土、噴射混凝土封閉開挖工作面和設(shè)置臨時(shí)仰拱等工藝比較簡(jiǎn)單，應(yīng)作為首選方案。第二章超前錨桿或超前小導(dǎo)管支護(hù)施工在淺埋、軟弱地層中施工時(shí)，當(dāng)圍巖自穩(wěn)時(shí)間短，不能保證安全地完成初次支護(hù)時(shí)，為確保施工安全，加快施工進(jìn)度，必須在開挖前對(duì)工作面前方的圍巖進(jìn)行超前支護(hù)，然后才能進(jìn)行開挖作業(yè)。超前支護(hù)有多種方法，如插刀盾構(gòu)、麥塞爾板（頂板法）、超前預(yù)切槽、超前長(zhǎng)管棚、超前錨桿或超前小導(dǎo)管、插板、排釬等，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇。采用淺埋暗挖法施工時(shí)，當(dāng)圍巖自穩(wěn)時(shí)間在1224h之間時(shí)，通常采用超前錨桿或超前小導(dǎo)管支護(hù)。若結(jié)構(gòu)跨度較大（跨度6m）或錨桿成孔較差，

7、可采用超前小導(dǎo)管支護(hù)。采用超前小導(dǎo)管支護(hù)時(shí)，為提高支護(hù)效果，須配合鋼拱架支護(hù)。這是目前最常用的超前支護(hù)方法。一、超前錨桿的布設(shè)超前錨桿一般采用22mm螺紋鋼全長(zhǎng)黏結(jié)砂漿錨桿和邁式（自進(jìn)式）注漿錨桿兩種類型。超前錨桿的布設(shè)有以下兩種形式：、以鋼拱架為支點(diǎn)的全長(zhǎng)黏結(jié)砂漿超前錨桿這種超前錨桿的尾部是以鋼拱架為支點(diǎn)，如下圖所示。超前錨桿在鋼拱架腹部穿過(guò)（圖中結(jié)構(gòu)錨桿未示出，網(wǎng)構(gòu)鋼架可直接從腹部穿過(guò)，“工”字形鋼拱架須在腰部穿孔），錨桿長(zhǎng)度一般為短臺(tái)階的高度加1m，總長(zhǎng)度多為3.54.0 m。、邁式注漿（或不注漿）自進(jìn)超前錨桿該類型錨桿是一種將鉆進(jìn)、注漿、錨固等功能合為一體的錨桿，在成孔不好的地層，如回

8、填土、沙、沙礫石、黏土等松軟地層中應(yīng)用，效果最好。因鉆桿就是錨桿，不需先鉆孔后放錨桿，所以操作簡(jiǎn)單，能節(jié)省25的工作量，是一種較理想的錨桿形式，應(yīng)大力推廣使用。邁式注漿自進(jìn)式錨桿主在由各種類型鉆頭、帶有標(biāo)準(zhǔn)形螺紋的中空錨桿體、冷壓成型的墊板和螺母組成。當(dāng)需要加度錨桿長(zhǎng)度時(shí)，還備有連接套。支護(hù)參數(shù)見下表:邁式注漿自進(jìn)式錨桿支護(hù)參數(shù)錨桿類型錨桿長(zhǎng)度錨桿縱向間距錨桿環(huán)向間距注漿材料水灰比注漿壓力R25N4.0m3m0.30.4m水泥0.450.6MPa二、超前小導(dǎo)管布設(shè)在軟弱、破碎地層中鑿孔后易塌孔，且施用超前錨桿比較困難或者結(jié)構(gòu)斷面較大時(shí)，應(yīng)采取超前小導(dǎo)管支護(hù)。超前小導(dǎo)管支護(hù)必須配合鋼拱架使用。超

9、前小導(dǎo)管一般用30mm50mm的焊接鋼管或無(wú)縫鋼管制作而成，詳見下圖。為便于打入地層，前端常做成尖靴狀，后端焊一圈8mm鋼筋加固。小導(dǎo)管間距一般為40cm，外插角為1015。外插角不宜過(guò)大，以減少超挖。管子打入3.3 m，外露20cm，其布設(shè)如圖所示。三、超前錨桿和超前小導(dǎo)管支護(hù)的參數(shù)選擇超前錨桿和超前小導(dǎo)管的支護(hù)作用與一般的結(jié)構(gòu)錨桿的支護(hù)作用不同。工程開挖后，超前支護(hù)的錨桿或小導(dǎo)管一端支在未開挖的圍巖上，另一端支在鋼拱架或噴射混凝土、結(jié)構(gòu)錨桿上，可以起到兩端支點(diǎn)的梁的作用。錨桿還因?yàn)楹馁Y不對(duì)圍巖的固結(jié)作用，有時(shí)又可起到鋼筋混凝土梁中受拉主筋的作用。當(dāng)圍巖產(chǎn)生松弛變形時(shí)，超前支護(hù)可以及時(shí)提供支

10、承抗力，有效地約束圍巖的松弛變形，從而在一定時(shí)間內(nèi)阻止開挖面頂部圍巖的坍塌，為初期支護(hù)施工提供必須的時(shí)間。其時(shí)間的長(zhǎng)短和支護(hù)作用的好壞，取決于超前支護(hù)參數(shù)的選擇是否合理施工質(zhì)量的優(yōu)劣。超前支護(hù)參數(shù)包括桿徑（管徑）、縱向間距、環(huán)向間距、外插角等。施工前必須根據(jù)圍巖狀況的量測(cè)監(jiān)控結(jié)果和施工的水平來(lái)選擇合理的參數(shù)。下表是我國(guó)鐵路隧道、地下鐵道工程曾采用過(guò)的參數(shù)，可供參考。超前支護(hù)參數(shù)表圍巖類別錨桿直徑（m）小導(dǎo)管直徑（m）縱向間距（m）環(huán)向間距（m）外插角錨桿小導(dǎo)管2022405035253510°20°5°10°182030402.53.5354510

11、76;20°5°10°超前支護(hù)的施工范圍：一般情況下超前支護(hù)橫向布置寬度防為內(nèi)拱的一半加1.0m。實(shí)際施工時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)增減，其布設(shè)見下圖。四、超前錨桿和超前小導(dǎo)管支護(hù)的施工超前錨桿和超前小導(dǎo)管的施工一般采用鉆孔打入法，其安設(shè)方法及步驟如下：、用YT-28風(fēng)鉆或?qū)Ｓ靡簤号_(tái)車打孔，然后用吹管將孔內(nèi)巖粉吹出成孔。、插入錨桿或小導(dǎo)管。插入有困難時(shí)，可用帶沖擊錘的YT-28風(fēng)鉆頂入或直接用錘打入。有鋼拱架時(shí)，小導(dǎo)管及錨桿插入須從其腹部穿過(guò)。、用吹風(fēng)管將內(nèi)沙石吹出或用掏鉤鉤出。、導(dǎo)管周圍和工作面裂隙用塑膠泥封堵，或在導(dǎo)管周圍和工作面噴810cm厚混凝土封閉。、超前錨桿

12、灌漿可使用牛角泵、注漿泵或早強(qiáng)藥包。五、超前錨桿和超前小導(dǎo)管施工的注意事項(xiàng)、保證整體穩(wěn)定超前支護(hù)的作用是防止開挖面頂部坍塌。在相鄰已施工的初期支護(hù)抑制了圍巖的有害變形時(shí)，超前支護(hù)才能承受縱向“次生拱”的壓力。因此，要求初期支護(hù)能可靠地承受超前支護(hù)端部傳來(lái)的荷載，并能保證整體穩(wěn)定。特別要注意距掌子面11.5倍洞徑范圍內(nèi)初期支護(hù)變形和收斂情況，如有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)采取加固措施，否則會(huì)造成此范圍內(nèi)的整體坍塌。、采用控制爆破技術(shù)如果放炮后超前支護(hù)的頂部被掏空，將會(huì)大大削弱其超前支護(hù)的效果。因此，在爆破時(shí)應(yīng)注意控制成形質(zhì)量，防止超挖，使超前支護(hù)能起到應(yīng)有的作用。、選擇合理的開挖方法掌子面前方的正面往往會(huì)導(dǎo)致

13、超前支護(hù)失效。在選擇開挖方法時(shí)應(yīng)盡量降低開挖高度，如采用環(huán)狀開挖或上半斷面開挖并留核心土等方法，以保證掌子面的穩(wěn)定。、噴混凝土抵緊掌子面當(dāng)使用鋼拱架支護(hù)時(shí)，由于掌子面不整齊，在掌子面的頂部和鋼拱架之間總有一定的空隙，應(yīng)先噴一層混凝土，至少應(yīng)噴平鋼拱架外緣，這樣可以加強(qiáng)超前支護(hù)的作用。第三章長(zhǎng)管棚超前支護(hù)地層施工長(zhǎng)管棚超前支護(hù)作為地下工程的輔助施工方法，是為了在惡劣和特殊條件下安全開挖，預(yù)先提供增強(qiáng)地層承載力的臨時(shí)支護(hù)方法，對(duì)控制塌方和抑制地面沉降有明顯的效果。它是防止地中和地面結(jié)構(gòu)開裂、倒塌的有效方法之一。由于施工精度要求高、要求專用設(shè)備、造價(jià)高、速度慢、縱向搭接設(shè)置第二排管棚難度大等原因，只

14、在特殊地段、通過(guò)距離不長(zhǎng)的不良地層或不穩(wěn)定地層處開挖洞門時(shí)采用。長(zhǎng)管棚的設(shè)置主要有鉆孔引入法和導(dǎo)管直接打入法等，一般采用鉆孔引入法。根據(jù)地層成孔的難易程度，可選擇不同的成孔機(jī)械。當(dāng)?shù)貙尤菰S先鉆孔后排管時(shí)，可采用普通的地質(zhì)鉆機(jī)、液壓鉆孔臺(tái)車、錨桿鉆機(jī)等鉆進(jìn)設(shè)備；當(dāng)成孔困難時(shí)，必須采用跟管鉆機(jī)，邊鉆孔，邊打入導(dǎo)管，這種鉆機(jī)效率高，但價(jià)格較貴。直接將管棚打入地層的方法多用于處理塌方和山嶺隧道通過(guò)松散軟弱地層，且要求精度不高的地段。當(dāng)存在空洞或孤石，導(dǎo)向難以控制時(shí)，多配合采取注漿的方法進(jìn)行地層加固。一、長(zhǎng)管棚超前支護(hù)加固地層的適用范圍長(zhǎng)管棚超前支護(hù)加固地層適用于軟弱、沙礫地層或軟巖、巖堆、破碎帶地層。

15、根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，一般在下列場(chǎng)合可采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)：、在鐵路正下方修建地下工程。、在地中和地面結(jié)構(gòu)物下方修建地下工程。、修建大斷面地下工程。、隧道洞口段施工。、通過(guò)斷層破碎帶等特殊地層。、其他特殊地段，如大跨度地鐵車站，重要文物保護(hù)區(qū)，突破河底、海底的地下工程施工。二、長(zhǎng)管棚的布設(shè)長(zhǎng)管棚一般是沿地下工程斷面周邊的一部分或全部，以一定的間距環(huán)向布設(shè)，以形成管棚群。沿周邊布設(shè)的長(zhǎng)度及形狀主要取決于地形、地層、地中或地面及周圍建（構(gòu)）筑的狀況，通常采用以下幾種形狀，圖中、采用較多。扇形布設(shè)用于隧道斷面內(nèi)地層比較穩(wěn)定，但拱部附近的地層不穩(wěn)定的場(chǎng)合。半圓形布設(shè)用于隧道下半部地層穩(wěn)定，但拱線以上的地層不

16、穩(wěn)定的場(chǎng)合。此外，即使地層比較穩(wěn)定，但地面周圍有結(jié)構(gòu)物且埋深很小時(shí)也多采用此種布設(shè)。門形布設(shè)隧道除了底部外，布置成半圓側(cè)壁的門形。隧道基礎(chǔ)穩(wěn)定，但斷面內(nèi)地層和上部地層不穩(wěn)定時(shí)采用。全周布設(shè)用于軟弱地層或膨脹性、擠出性圍巖等級(jí)較低的場(chǎng)合，但不提倡采用。用垂直底部和邊墻錨桿注漿取代，效果更好。上部一側(cè)布設(shè)隧道一側(cè)有公路、鐵路、重要結(jié)構(gòu)物等需要防護(hù)，或斜坡地形可能形成偏壓時(shí)采用。上部雙層布設(shè)用于隧道上部有重要設(shè)施，拱部地層是崩塌性的、不穩(wěn)定的，或地鐵車站等大斷面隧道施工，或突破河海底段施工時(shí)采用?！耙弧弊中尾荚O(shè)在鐵路、公路正下方施工，或在某些結(jié)構(gòu)物下方施工時(shí)采用。三、長(zhǎng)管棚施工長(zhǎng)度的確定沿隧道縱軸方

17、向，管棚應(yīng)該施工到何處為止，即長(zhǎng)管棚的長(zhǎng)度的確定，應(yīng)視隧道所處地形、地質(zhì)情況，以及地面、地中建（構(gòu)）筑物狀況而定。特別是在預(yù)計(jì)地質(zhì)條件比較復(fù)雜的情況下，為了慎重起見，應(yīng)該沿隧道軸向進(jìn)行試驗(yàn)鉆孔，取得更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，以決定管棚的施工區(qū)長(zhǎng)度，從確保管棚施工質(zhì)量考慮。管棚長(zhǎng)度一般為1035m不等。四、長(zhǎng)管棚超前支護(hù)參數(shù)的選擇1、鋼管的選擇采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)施工時(shí)，管棚一般選用50mm80mm的焊接鋼管，入土端制作成尖靴狀或楔形，頂進(jìn)端焊一圈8mm圓鋼筋加固，鋼管長(zhǎng)度830m不等。對(duì)于特殊地段，可采用長(zhǎng)大管棚，大直徑管棚多為500 mm1000 mm，這種類型的管棚施工屬于另一工法，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，使用

18、的機(jī)會(huì)不多，這里不再介紹。2、鋼管環(huán)向布設(shè)間距的選擇鋼管環(huán)向布設(shè)間距對(duì)防止上方土體坍落及松弛有很大影響，施工中須根據(jù)結(jié)構(gòu)埋深、地層情況、周圍結(jié)構(gòu)物狀況等選擇合理的間距。一般采用的間距為2.02.5倍鋼管直徑。在鐵路、公路正下方施工時(shí)，要采用剛度大的大中直徑鋼管連續(xù)布設(shè)。五、長(zhǎng)管棚超前支護(hù)施工長(zhǎng)工管棚超前支護(hù)的施工工藝流程：設(shè)置管棚基地水平鉆孔壓入鋼管（必須嚴(yán)格向鋼管內(nèi)或管周圍土體注漿）管棚支護(hù)條件下進(jìn)行開挖。管棚鉆孔工序見下圖。如果隧道內(nèi)的巖土層結(jié)構(gòu)松軟，或有破碎帶，或自承能力很低，可再提高管棚的支承力及側(cè)墻的承載力，包括在管棚間的縫隙打上頂板鉚釘或扇狀鉚釘、底板鉆進(jìn)灌漿孔、隧道側(cè)墻下鉆進(jìn)微型

19、樁。使用頂驅(qū)液動(dòng)錘對(duì)套管與鉆桿同時(shí)沖擊、回轉(zhuǎn)鉆入道頂板前端約定俗成2030m孔深，角度成外偏角。穿孔完結(jié)后，先把套管內(nèi)孔注水清洗，再把鉆桿取出，套管仍保留在孔內(nèi)供護(hù)孔用。把周邊有孔眼的鋼管插入套管內(nèi)，鋼管可用絲扣或電焊連接。鋼管始終要密封。鋼管插進(jìn)后，取出套管，鉆進(jìn)其他孔眼。鋼管口端與孔口周壁用水泥密封。接上水泥漿液管，用高壓把水泥漿壓注入鋼管內(nèi)，水泥漿會(huì)通過(guò)鋼管的孔眼壓注入孔壁的裂隙內(nèi)，固結(jié)附近巖土層。附加說(shuō)明：如果孔壁很穩(wěn)定，取出套管后不會(huì)產(chǎn)生塌孔，則可把鉆桿與套管一同抽出，并立即插放注漿管。、設(shè)置管棚基地根據(jù)長(zhǎng)管棚所處的位置，管棚基地設(shè)置如下：長(zhǎng)管棚超前支護(hù)段處于工程的洞口端時(shí)，可以在洞

20、口外設(shè)置管棚基地，如下圖所示。長(zhǎng)管棚超前支護(hù)段處于隧道中部時(shí)，可開挖豎井，設(shè)置豎井管棚基地；或者，在隧道內(nèi)通過(guò)擴(kuò)大斷面來(lái)設(shè)置隧道內(nèi)管棚基地。當(dāng)沒(méi)有跟管鉆機(jī)時(shí)，不提倡在洞內(nèi)施作管棚，因?yàn)檫@樣做需要擴(kuò)大洞室（高1m、長(zhǎng)6m），對(duì)穩(wěn)定地層不利，且工期長(zhǎng)，造價(jià)高。2、鉆水平孔）鉆孔前的準(zhǔn)備鉆孔一般使用裝有硬質(zhì)合金鉆頭的鋼管，按常規(guī)水平鉆孔方法鉆進(jìn)，鉆到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度后，接好的鋼管要一邊移動(dòng)，一邊插入。為了確保鉆孔質(zhì)量，提高鉆進(jìn)速度，鉆孔前須做好以下準(zhǔn)備工作：設(shè)置隔墻在管棚起始端，為了確保鋼管的位置，并防止?jié){液溢出，要利用噴射混凝土設(shè)置具有抵抗注漿壓力的隔墻，厚度一般為1540cm。設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)拱架為了控制鉆桿及

21、鋼管的撓曲和移動(dòng)，保證鉆孔精度，應(yīng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)拱架，并用小模板模筑混凝土成型，預(yù)留鉆孔套管，以便正確地支撐鋼管。為了防止打入鋼管時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)，拱架應(yīng)固定。拱架通常采用150mm×150mm×mm×10mm型鋼加工制作，在距離隔墻2030cm處設(shè)置一榀，以后每隔2.5m架設(shè)一榀，共23榀。設(shè)置好標(biāo)準(zhǔn)拱架后，可采用枕木（150mm×150mm×4m或150mm×150mm×2m）制作管棚腳手架，用以安設(shè)鉆機(jī)。安置水平鉆機(jī)水平鉆機(jī)和注漿機(jī)械應(yīng)牢固地固定在腳手架上。配置其它附屬設(shè)備為了確保安全快速施工，還應(yīng)配置注漿設(shè)備、電氣設(shè)備、給風(fēng)設(shè)備

22、、給水集塵設(shè)備等。）水平鉆孔鉆孔開始前，把鋼管放在標(biāo)準(zhǔn)拱架上，測(cè)定鉆孔地點(diǎn)和鉆機(jī)的中心，使兩點(diǎn)一致。為了防止鉆孔中心震動(dòng)，鋼管應(yīng)用形螺栓與拱架稍加固定，以防止彎曲。水平鉆孔應(yīng)選擇一般鉆孔法鋼管前端裝鉆頭，用接頭與鋼管連接，從鉆孔中把壓縮空氣和水送到巖心套筒內(nèi)，并轉(zhuǎn)動(dòng)巖心套筒，則硬質(zhì)合金鉆頭切削圍巖，土、沙和水從管的外周排出。這種方法可在用較小半徑的鋼管打入時(shí)采用。但在軟弱土層中，由于送水會(huì)使管周圍巖變差（鋼管插入后要用壓漿補(bǔ)強(qiáng)），因此，可用水泥漿代替水、泥水、膨潤(rùn)土等，這樣既可防止圍巖破壞及軟化，還可防止鉆孔擴(kuò)大、彎曲，是比較有效的方法。無(wú)水鉆孔法為了提高施工精度，防止送水?dāng)_動(dòng)周圍地層，可采用

23、螺旋鉆孔法。該法是把螺旋鉆頭插入鋼管內(nèi)，用油壓千斤頂頂入。頂入困難時(shí)，可用螺旋頭先行鉆孔再插入鋼管，土、沙則由螺旋鉆頭通過(guò)管內(nèi)排出。這種方法適用于200mm以上的大直徑鋼管，具有彎曲小、對(duì)地層擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)軟弱土層及均勻土層尤為適用，而對(duì)沙礫層及硬度大的地層則比較困難。跟管鉆進(jìn)法為了解決破碎地層在鉆進(jìn)時(shí)孔壁不穩(wěn)定問(wèn)題，可采用跟管鉆進(jìn)法，即鉆桿前進(jìn)時(shí)，把套管拖拉進(jìn)去。鉆頭可采用張開、縮回方式，當(dāng)鉆頭直徑錯(cuò)位張開時(shí)，鉆孔直徑增大，以保證套管跟進(jìn)，實(shí)現(xiàn)跟管鉆進(jìn)，保護(hù)孔壁；當(dāng)鉆頭反鉆，鉆頭縮回時(shí)，可使組合錨具從套管中退出。該鉆機(jī)要求大扭矩（回轉(zhuǎn)扭矩400016000.m）、大功率（每次沖擊功4008

24、00.m），能輕易鉆進(jìn)孔深50 m的卵礫石層，鉆孔89mm250mm。主臂盤可360°回轉(zhuǎn)；主臂架可提供大功率傳遞動(dòng)力，供給力最大40kN，提拔力最大78 kN。履帶式自行，高壓水泵應(yīng)提供大功率傳遞壓力600 N、200/min注漿量，以滿足鉆孔排渣及洗孔用。該鉆機(jī)應(yīng)配有液動(dòng)錘。特殊地層鉆孔處理方法在沙礫層、孤石、破碎帶中鉆孔，在管前端應(yīng)裝上特殊的鎧裝硬質(zhì)合金鉆頭，邊回轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)。同時(shí)，在管內(nèi)前端裝上“十”字形鉆頭，接上鉆桿，鉆桿內(nèi)用壓縮空氣代替水，旋轉(zhuǎn)鋼管和鉆桿，并調(diào)整打擊進(jìn)行鉆孔。管內(nèi)的渣粉可通過(guò)鋼管內(nèi)徑與鉆桿之間的空隙，從出渣孔與空氣一起排出。當(dāng)鉆孔遇到的地層發(fā)生變化，要調(diào)整鉆孔

25、方法和工具，此時(shí)可采用小鉆頭鉆進(jìn)，后用大鉆頭擴(kuò)孔的辦法，比如打114.3mm鋼管時(shí)，可用84mm巖心套管安裝上硬質(zhì)合金鉆頭先行鉆孔，然后把套管退出數(shù)米，再插入帶有16mm鉆頭的114.3mm鋼管無(wú)水鉆進(jìn)。有孤石時(shí)，可按最小限度送水鉆孔，管內(nèi)土、沙用硬質(zhì)合金鉆頭粉碎后排出。）防止鉆孔彎曲的措施為了防止鉆孔彎曲，應(yīng)每隔5 m（視情況可調(diào)整，一般為26 m）對(duì)正在鉆進(jìn)的鉆孔擴(kuò)插入的鋼管的彎曲及其趨勢(shì)進(jìn)行孔彎曲測(cè)定檢查。彎曲趨勢(shì)加大時(shí)，應(yīng)加以修正，在某些地層中，當(dāng)長(zhǎng)度超過(guò)30 m后修正就很困難，應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)采取措施。防止鉆孔彎曲的措施包括：鉆孔前使鉆孔準(zhǔn)確定位準(zhǔn)確測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)拱架和鉆孔位置鉆進(jìn)過(guò)程中防

26、止拱架上鋼管震動(dòng)注意鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)扭矩、油壓、回轉(zhuǎn)等參數(shù)的控制孔彎曲通常采用經(jīng)緯儀測(cè)定法量測(cè)，具體測(cè)定方法或參考有關(guān)文獻(xiàn)。、打入鋼管及注漿鋼管的打入隨鉆孔同步進(jìn)行，并按設(shè)計(jì)要求接長(zhǎng)。接頭應(yīng)采用厚壁管箍，上滿絲扣，確保連接可靠。鋼管打入后，應(yīng)及時(shí)隔孔向鋼管內(nèi)及周圍壓注水泥漿或水泥砂漿，使鋼管與周圍巖體密實(shí)，并增加鋼管的剛度。注漿次序：先采用后退式注漿向管周與地層的空隙內(nèi)壓注水泥液（水：水泥1：1），當(dāng)沿全管周邊灌注完畢，再用1：1水泥砂漿向管內(nèi)充填。、鋼管支撐條件下的開挖注漿加固圍巖后即可開挖，隨著開挖面向前掘進(jìn)，需要用鋼支撐來(lái)支撐鋼管，以防止鋼管下落，鋼管與支撐間有空隙時(shí)應(yīng)該用楔塊楔緊。這里要明

27、確指出，鋼管棚輔助工法是以防塌為主要目的，對(duì)控制地面沉降并是利，因?yàn)樗嵩鐢_動(dòng)了地層，且管周的注漿效果也很難控制。同時(shí)，由于鉆孔精度的原因，往往造成大量超挖，所以，選用時(shí)應(yīng)慎重。下表列出了幾種輔助工法的技術(shù)參數(shù)比較，從中可看出長(zhǎng)管棚的造價(jià)是最高的。不同超前支護(hù)措施的技術(shù)參數(shù)比較支護(hù)參數(shù)項(xiàng)目普通砂漿錨桿小管棚長(zhǎng)管棚自進(jìn)式錨桿直徑（mm）224211025屈服點(diǎn)拉力（kN）11087409170抗拉力（kN）170144673200重量（N/m）20.98027.6114.925.0環(huán)向間距（cm）20306060支護(hù)長(zhǎng)度(m)5555施工機(jī)具常規(guī)鉆具、注漿泵常規(guī)鉆具、注漿泵特殊鉆具、注漿泵常規(guī)鉆

28、具、邁漿泵施工工藝鉆孔、清孔、灌漿、插錨桿。圍巖破碎時(shí)成孔困難鉆孔、清孔、插管、注漿。圍巖破碎時(shí)成孔困難鉆孔、下導(dǎo)管、退鉆桿、注漿。圍巖破碎時(shí)成孔困難鉆孔、注漿、錨固一次性完成。適合于成孔條件差的地層注漿效果漿液僅能填充錨孔，幾乎無(wú)注漿壓力，條件差時(shí)甚至僅能填充錨孔的3040低壓壓漿，漿液能填充較大的裂隙，對(duì)圍巖加以改良漿液僅能填充鋼管及管壁周圍的空隙可高壓注漿，漿液在圍巖中有較大的擴(kuò)散半徑，受改良的圍巖范圍較大錨固效果表面軋制螺紋，與水泥漿黏結(jié)較好，但常由于注漿飽滿而導(dǎo)致黏結(jié)力下降表面無(wú)螺紋，與水泥漿黏結(jié)較差表面無(wú)螺紋，與水泥漿黏結(jié)較差全長(zhǎng)有較深波形螺紋，與水泥漿有良好的黏結(jié)力第四章注漿加固

29、地層施工淺埋暗挖法施工中，當(dāng)圍巖的自穩(wěn)能力在12h以內(nèi)，甚至沒(méi)有自穩(wěn)能力時(shí)，為了穩(wěn)定工作面，確保安全施工，需要進(jìn)行注漿加固地層（同時(shí)也起到堵水作用）。注漿方法包括小導(dǎo)管超前周邊注漿加固和深孔注漿加固，以及由此派生出的許多與其他特殊施工相配合的注漿方法。本節(jié)介紹小導(dǎo)管超前周邊注漿加固、深孔圍巖加固周邊劈裂預(yù)注漿或堵水固結(jié)預(yù)注漿。小導(dǎo)管超前周邊注漿加固方法適用于中沙及沙卵（礫），且卵（礫）石直徑不大于60mm的地層中，并且常和臺(tái)階法施工相配合。在未膠結(jié)的沙卵石、粉細(xì)沙等第四紀(jì)地層中修建的北京地鐵區(qū)間隧道常用此法。深孔注漿加固方法適用于無(wú)黏結(jié)性沙及沙卵石、亞黏土地層，這種方法對(duì)地面沉降要求嚴(yán)格，是一

30、種適用于采用臺(tái)階法的大跨度結(jié)構(gòu)物施工方法。當(dāng)遇到圍巖特別破碎或有地下水時(shí)，也可輔之以周邊小導(dǎo)管在初次支護(hù)背后注漿，以控制地面沉降。一、注漿材料的選擇選擇料源廣、價(jià)格低的常規(guī)注漿材料與選擇化學(xué)材料相結(jié)合，以達(dá)到及早加固圍巖、提高堵水效果和降低工程造價(jià)的目的。目前常用的單液水泥漿、水泥和水玻璃漿均屬顆粒型注漿材料，不能注入孔隙較小的地層中去。因水泥顆粒直徑一般在40100m范圍，比表面積為3.170cm2/g左右，所以難于注入滲透系數(shù)小于5的中沙及裂隙小于0.6mm的圍巖中。、超細(xì)水泥（簡(jiǎn)稱MC）該水泥平均粒徑為4m，最大粒徑為10m，比表面積為8000cm2/g，可灌入滲透系數(shù)為1×1

31、0-31×10-4cm/s的細(xì)沙中。可灌性與化學(xué)漿液相近，結(jié)石強(qiáng)度大于化學(xué)漿液，對(duì)地下水及環(huán)境無(wú)污染，稱為綠色注漿材料。超細(xì)水泥漿的主要性能。表中列出了不同水灰比的水泥漿黏度，可以看出，它比水灰比相同的普通水泥黏度低很多。表列出了各國(guó)超細(xì)水泥主要技術(shù)指標(biāo)。不同水灰比的水泥漿黏度水灰比黏度0.6：11：11.5：12：12.5：13：1超細(xì)水泥45301587.57普通水泥90503520158.5世界各國(guó)超細(xì)水泥主要技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)國(guó)型號(hào)小于某粒徑（m）的累計(jì)百分?jǐn)?shù)D50(m)Dmax(m)Sw(cm2/g)125125101520日本MC-100819234982951002.315M

32、C-3001416243874941003.215MC-5001312213669921003.515混合型1313213774931003.215德國(guó)MikrodurR-U2592971003.52016.000加拿大M13.03.0M2460M3840美國(guó)Rheocem6505R306.500Rheocem900224980931004.9209.125中國(guó)MC-20628265282941004.9189.588MC-154123669961003.51510.086MC-102145821003.01013.159MC-86262348881002.2815.824MC系列超細(xì)水泥主要

33、技術(shù)指標(biāo)型號(hào)MC-20MC-18MC-15MC-12MC-10比表面積(cm2/g)8.5008.6009.0009.2009.500平均粒徑(m)4.03.83.53.23.0最大粒徑(m)2018151210凝膠時(shí)間(h)初凝4終凝109.0強(qiáng)度（40.0MPa）抗折3d4.95.05.56.06.228d7.17.28.08.59.0抗壓3d32.033.035.038.040.08d55.058.064.073.083.0為了選擇超細(xì)水泥的型號(hào)，可以采用FAX激光測(cè)粒儀對(duì)超細(xì)水泥進(jìn)行顆粒測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，繪制超細(xì)水泥的顆粒分布曲線。結(jié)石強(qiáng)度：由于超細(xì)水泥比表面積大，有較高的化學(xué)活性，

34、能較快地凝結(jié)固化，可獲得早期和后期強(qiáng)度。3d結(jié)石強(qiáng)度可達(dá)25MPa，個(gè)月強(qiáng)度可達(dá)62 MPa，同期相比，比普通水泥強(qiáng)度高20左右。凝膠時(shí)間：在30s7min之間根據(jù)不同的配比，也可用添加劑進(jìn)行調(diào)節(jié)?？蓡我簤鹤?，也可與水玻璃配合進(jìn)行雙液壓注。由于比表面積大，為了使其在水中分散均勻，應(yīng)采用高速攪拌機(jī)拌和。美國(guó)、日本等國(guó)家都大量用于封堵地下工程。超細(xì)水泥標(biāo)號(hào)的選擇。選擇超細(xì)水泥時(shí)，首先應(yīng)對(duì)地層進(jìn)行取樣篩分，根據(jù)砂樣篩分結(jié)果，按J.C.King可灌性判式，進(jìn)行超細(xì)水泥的選擇。J.C.King可灌性判式如下： 15或8式中（通常取1）為注漿比，15、10為地層的粒徑累計(jì)曲線的15、10的顆粒直徑，85、

35、95為注漿材料的粒徑累計(jì)曲線85、95顆粒直徑（通常采用注漿材料顆粒的85、95粒徑作為注漿材料的“最大代表粒徑”）。2、水泥化學(xué)漿液兩者混合起來(lái)的漿液可以提高水泥漿的可灌性，增加化學(xué)漿液的強(qiáng)度，降低造價(jià)，減少毒性污染。該漿液在儲(chǔ)水率很高的工程中容許局部應(yīng)用。它的代表是丙凝水泥漿（即AM-C漿液），其配方見下表。注漿時(shí)，將、兩液以1：1比例混合倒入手壓泵中，然后壓注到地層中。當(dāng)AM-C中丙凝濃度越大、水灰比越小時(shí)，其凝膠時(shí)間越短，強(qiáng)度越高。下表中本文的凝膠時(shí)間為160s，28d強(qiáng)度可達(dá)3.6MPa。AM-C漿配方（AM10，/C1）、耐久性水泥水玻璃漿液（簡(jiǎn)稱漿）這是工程中常用的材料，其料源廣

36、，價(jià)格便宜，結(jié)石強(qiáng)度高，結(jié)石率大，凝膠時(shí)間可控，無(wú)毒污染，是理想的注漿材料。其特點(diǎn)是結(jié)石體穩(wěn)定性較差，特別是要干燥地層條件下易風(fēng)化崩解，不適用于做永久性堵水加固材料。最近研制的一種以高分子有機(jī)材料為主的XZ-1型外加劑，可以激發(fā)水泥活性，和水泥漿體的有機(jī)材料交聯(lián)在結(jié)石體內(nèi)部，變成相結(jié)構(gòu)，從而增加了結(jié)石體的韌性和耐久性，抗凍融性能比C-S漿液提高15倍，耐干濕循環(huán)性是C-S漿液的5倍。XZ-1型外加劑本身原料來(lái)源廣，制備工藝簡(jiǎn)單。該漿液成本比C-S漿液增加10%15%。4、超細(xì)水泥水玻璃雙液漿的配制根據(jù)預(yù)配制漿液的體積，分別計(jì)算出所需要的超細(xì)水泥漿和水玻璃漿的體積，計(jì)算公式如下：VMC，VS，式中，VMC為超細(xì)水泥漿的體積（m3），VS為水玻璃漿的體積（m3），V為超細(xì)水泥水玻璃雙液