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超前小导管和自进式锚杆工艺在滇中引水工程中的应用

149 2020-06-18 09:51:18

工程情况

滇中引水工程由水源工程和输水工程两部分组成,水源工程位于丽江市玉龙县石鼓镇,从位于石鼓镇上游约1.5公里的金沙江右岸取水,由泵站提水至总干渠渠首。输水工程自丽江石鼓镇望城坡开始,途经丽江市、大理州、楚雄州、昆明市、玉溪市,终点为红河州新坡背,线路全长661.07公里。

其输水隧洞位于大理市境内,全长25.285公里,中铁某局滇中引水工程大理Ⅱ段施工1标担负其中14.355公里的施工任务,共设1、2、3号3个支洞,支洞长度分别为626米、756米、660.362米,施工难度大,安全风险高。为抢抓项目施工建设进度,项目部细化施工任务,层层分解目标,做到以日进度保周进度、以周进度保旬进度、以旬进度保月进度。


地质条件

1、地形地貌

3#支洞进口位于一道山沟里,原为以小水库坝址区,右岸沟谷较窄,两岸为不对称型,左岸山势较陡,右岸较为平缓,坡面堆积有大小不等的块石,山顶浑圆,植被较好。


2、地层表性

3#支洞洞口覆盖层开挖达到设计高程和进洞桩号后,未见岩石,揭露的地质情况描述如下:

掌子面及两侧边坡均为第四系列松散堆积物,含有大量植物腐植土、破面堆积粉砂土、粉质粘土含碎石。


3、地质条件推测分析

根据揭露的地质岩性及地形地貌,基岩风化情况分析,进洞30m左右范围内任为坡积物和全风化岩石。


超前小导管管棚支护

洞口段加固支护作业后,即采用超前小导管支护进洞施工。超前小导管支护设计参数:直径40mm,长度3~5m,环向间距20-30cm,搭接长度不小于1m。

导管制作:管头焊成圆锥形,便于入孔;导管四周钻Ф8的出浆孔,在需要注浆时作为出浆孔。

钻孔要求:靠近掌子面的钢支撑上方布孔,采用四川钻神智能制造机械有限公司DW551掘进凿岩锚杆台车钻孔,孔径43mm-45mm,角度控制在5~10度。

导管安装:将导管插入孔内,利用台车顶进导管,但由于钻孔直径和钢管直径间隙小,且因为是泥夹石围岩,易塌孔,人工难以装入钢管,所以才有设备顶进的方法,作法是:在钎尾端部加装一挡板导管,然后套在导管后端,用设备将小导管缓慢的顶入,必要时冲击一下,直到小导管未端外露10cm左右,导管才算安装完成。


在采用超前小导管支护后,进行隧道开挖,由于地层因素采用人工撬挖和风镐开挖相配合进行开挖,每循环进尺0.5~0.7m,然后紧跟临时支护,在紧贴掌子面架立钢支撑,间距0.5~0.7m,钢支撑之间采用Ф22螺纹钢筋焊接牢固,然后挂钢筋网片,最后喷射C20混凝土封闭围岩,考虑到黄泥夹石段围岩条件,没有孔隙,注浆效果不好,且小导管支护效果也比较好,所以不用进行注浆。

超前小导管管棚支护

自进式锚杆超前支护

1、采用自进式锚杆超前支护原因点击

采用超前小导管支护掘进到1000m后,地质条件发生变化,围岩任然是黄泥夹石,但掌子面岩石块径增大,块石含量增多,凿岩台车DW551钻孔深度3m,钎杆拔出后出现塌孔现象,导管只能进去1m多,而且由于块石增多钻孔遇到孤石难以成孔,变成废孔,如继续采用超前管棚支护方案施工,则起不到超前支护的作用,而且支护质量也满足不了要求,鉴于地质条件变化和施工情况,采用中空自进式锚杆进行超前支护。


2、自进式锚杆特点

A、自进式锚杆采用良好的厚壁无缝钢管材料,完美快捷的表面螺纹成形工艺及做工精良的配件,真正实现了自进式锚杆钻孔、注浆、锚固等功能的统一,产品规格(钻孔直径):R25、R32、R38、R51.等其他型号。

B、锚杆前有穿透力强的钻头,在凿岩机的作用下可以轻易穿透各类岩石。

C、具有连续的国标波形螺纹,可以作为钎杆配合钻头完成钻孔成锚孔。

D、采用机械切割工艺加工的高强度连接套,使自进式锚杆具有边钻进边加长的特性,使其可适用于较狭小的施工空间,实现了特长锚杆加固围岩的设计思想,

E、锚杆的杆体无需拔出,其中空孔是作为注浆通道,从里到外进行注浆。将锚杆和注浆管的功能合二为一,使锚杆实现了注浆管的功能,避免了传统的施工工艺注浆管拔出时造成的砂浆流失,注浆时它是注浆管,注完浆后无需拔出即成为一根锚杆,使其锚固围岩。

F、高效能的止浆塞使注浆能保持较强的注浆压力,充分的填充岩石缝隙,固定破碎岩体,高强度的锚垫板、螺母可以将深层围岩应力均匀的传递到周边围岩上,达到围岩与锚杆互为支护的目的。

G、由于该锚杆三位一体的功能使得它在各类围岩条件下施工时,不需要套管护壁、预注浆等特殊施工手法也能形成锚孔并保证锚固与注浆效果,而且锚杆的居中性很好,砂浆可以将锚杆杆体全长包裹,避免了锈蚀的危险达到长期支护的目的。

H、安装方便,不需现场加工螺纹,就可方便的安设垫板、螺母,注浆饱满,并可实现压力注浆,提高了工程质量。


3、自进式锚杆施工工艺

A、钻进,采用四川钻神智能制造机械有限公司掘进锚杆台车DW551将安装好的钻头的锚杆钻机至设计深度,钻孔间距30cm,孔深3~5m(可以更深),仰角10度左右(与隧道洞轴线夹角)。

B、卸开钎尾套,移开推进梁,安装止浆塞,将其安装在锚孔内离孔口25cm处,特殊情况如注浆压力较大或围岩太破碎也可用锚固剂封孔。

C、通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆软管连接。

D、注浆机注浆,待注浆饱满且压力达到设计值时停机,注浆压力根据参数和注浆性能确定,水泥∶砂宜为1∶1~1∶2(重量比),水灰比宜为0.38~0.45。

自进式锚杆超前支护