2021年一級建造師考試市政工程考點10：超前預支護及預加固施工技術
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2021年一級建造師考試市政工程考點10：超前預支護及預加固施工技術
在淺埋軟巖地段、自穩(wěn)性差的軟弱破碎圍巖、斷層破碎帶、砂土層等不良地質(zhì)條件下施工時，若圍巖自穩(wěn)時間短、不能保證安全地完成初期支護，為確保施工安全，加快施工進度，應采用超前預支護及預加固技術進行預加固處理，使開挖作業(yè)面圍巖保持穩(wěn)定。
根據(jù)地質(zhì)條件、地下水狀況、施工方法以及環(huán)境條件等因素，地層超前預支護及預加固可采取下列措施：
(1)超前小導管注漿加固。
(2)深孔注漿。
(3)管棚支護。
一、超前小導管注漿加固
(一)適用條件
(1)小導管注漿支護加固技術可作為暗挖隧道常用的支護措施和超前加固措施，能配套使用多種注漿材料，施工速度快，施工機具簡單，工序交換容易。
(2)在軟弱、破碎地層中成孔困難或易塌孔，且施作超前錨桿比較困難或者結構斷面較大時，宜采取超前小導管注漿和超前預加固處理方法。
(二)技術要點
(1)超前小導管應沿隧道拱部輪廓線外側設置，根據(jù)地層條件可采用單層、雙層超前小導管;其環(huán)向布設范圍及環(huán)向間距由設計單位根據(jù)地層特性確定;安裝小導管的孔位、孔深、孔徑應符合設計要求 。
(2)超前小導管應選用直徑為40~50mm的鋼管或水煤氣管，長度應大于循環(huán)進尺的2倍，宜為3~5m，具體長度、直徑應根據(jù)設計要求確定。
(3)前后兩排小導管的水平支撐搭接長度不應小于1m。
(4)超前小導管的成孔工藝應根據(jù)地層條件進行選擇，應盡可能減少對地層的擾動。
(5)小導管其端頭應封閉并制成錐狀，尾端設鋼筋加強箍，管身梅花型布設Ф6~Ф8mm的溢漿孔。
(6)超前小導管加固地層時，其注漿漿液應根據(jù)地質(zhì)條件、并經(jīng)現(xiàn)場試驗確定;并應根據(jù)漿液類型，確定合理的注漿壓力和選擇合適的注漿設備。注漿材料可采用普通水泥單液漿、改性水玻璃漿、水泥一水玻璃雙液漿、超細水泥等注漿材料。
(7)漿液的原材料應符合下列要求：
1)水泥：強度等級P. O 42.5級及以上的硅酸鹽水泥。
2)水玻璃：濃度40～45°Bé 。
3)外加劑：視不同地層和注漿工藝進行選擇。
(8)注漿施工應符合下列要求:
1)注漿工藝應簡單、方便、安全，應根據(jù)土質(zhì)條件選擇注漿工藝(法)。在砂卵石地層中宜采用滲入注漿法;在砂層中宜采用擠壓、滲透注漿法;在黏土層中宜采用劈裂或電動硅化注漿法。
2)注漿順序：應由下而上、間隔對稱進行;相鄰孔位應錯開、交叉進行。
3)滲透法注漿壓力：注入壓力應保持在0.1~0.4MPa，注漿終壓應由地層條件和周邊環(huán)境控制要求確定，一般宜不大于0.5MPa。每孔穩(wěn)壓時間不小于2min。劈裂法注漿壓力應大于0.8MPa。
4)注漿速度應不大于30L/min 。
5)注漿施工期應進行監(jiān)測，監(jiān)測項目通常有地(路)面隆起、地下水污染等，特別要采取必要措施防止注漿漿液溢出地面或超出注漿范圍 。
二、深孔注漿加固技術
(1)深孔注漿前，應依據(jù)設計文件，并綜合考慮地下水狀態(tài)、地層條件和漿液類型等，在施工設計中確定其注漿范圍。
(2)注漿孔的孔位、角度、深度的偏差應符合相關規(guī)范的要求。
(3)注漿段長度應綜合考慮地層條件、地下水狀態(tài)和鉆孔設備的工作能力予以確定，宜為10~15m，并應預留一定的止?jié){墻厚度。
(4)漿液的材料和類型應綜合考慮土質(zhì)條件、注漿要求、地下水狀況、周圍環(huán)境條件及效果要求等因素;且應經(jīng)現(xiàn)場試驗確定。
(5)隧道內(nèi)注漿孔應按設計要求采取全斷面、半斷面等方式布設，并應滿足加固范圍的要求;漿液擴散半徑應根據(jù)注漿材料、方法及地層條件，經(jīng)現(xiàn)場注漿試驗確定。
(6)根據(jù)地層條件和加固要求，深孔注漿可采取前進式分段注漿、后退式分段注漿等方法。
(7)鉆孔應按先外圈、后內(nèi)圈、跳孔施工的順序進行。鉆孔時，應按規(guī)范要求作好施工記錄，包括孔號、進尺、時間、地層、涌水位置、涌水量和涌水壓力等內(nèi)容，并應根據(jù)現(xiàn)場條件及時調(diào)整施工工藝參數(shù)。
(8)施工中應嚴格控制注漿質(zhì)量，避免出現(xiàn)注漿盲區(qū)。注漿未達到設計要求的區(qū)域，應采用鋼花管進行補注漿，以確保注漿效果。注漿工藝控制應符合下列要求：
1)注漿壓力一般宜為0.5～1.5MPa，并應根據(jù)地層條件和隧道埋深選擇注漿終壓大小。管線附近施工時應根據(jù)相關單位要求適當降低注漿壓力，調(diào)整鉆孔角度和間距。
2)單孔結束標準：
① 注漿壓力逐步升高至設計終壓，并繼續(xù)注漿10min以上。
② 注漿結束時的進漿量小于20L/min。
③ 檢查孔鉆取巖芯，漿液充填飽滿。
3)全段結束標準：
① 注漿孔均符合單孔結束條件，無漏漿現(xiàn)象。
② 漿液有效注入范圍大于設計值。
(9)注漿結束后，施工單位應進行注漿效果檢查，經(jīng)檢查確認注漿效果符合要求后方可開挖。
三、管棚支護
(一)結構組成與適用條件
1.結構組成
(1)管棚法是一種臨時支護方法，與小導管注漿法相對應，通常又稱為大管棚超前預支護法。
(2)管棚是由鋼管和鋼格柵拱架組成。鋼管入土端制作成尖靴狀或楔形，沿著開挖輪廓線，以較小的外插角，向開挖面前方打入鋼管或鋼插板，末端支架在鋼拱架上，形成對開挖面前方圍巖的預支護。
(3)管棚中的鋼管應按照設計要求進行加工和開孔，管內(nèi)應灌注水泥漿或水泥砂漿，以便提高鋼管自身剛度和強度。
2.適用條件
(1)適用于軟弱地層和特殊困難地段，如極破碎巖體、塌方體、砂土質(zhì)地層、強膨脹性地層、強流變性地層、裂隙發(fā)育巖體、斷層破碎帶、淺埋大偏壓等圍巖，并對地層變形有嚴格要求的工程。
(2)通常，在下列施工場合應考慮采用管棚進行超前支護：
1)穿越鐵路修建地下工程;
2)穿越地下和地面結構物修建地下工程;
3)修建大斷面地下工程;
4)隧道洞口段施工;
5)通過斷層破碎帶等特殊地層;
6)特殊地段，如大跨度地鐵車站、重要文物保護區(qū)、河底、海底的地下工程施工等。
(二)技術要點
(1)施工工藝流程：
測放孔位→鉆機就位→水平鉆孔→壓入鋼管→注漿(向鋼管內(nèi)或管周圍土體)→封口。
(2)管棚應根據(jù)地層情況、施工條件和環(huán)境要求選用，并應符合以下要求：
1)宜選用加厚的Ф80～Ф180mm焊接鋼管或無縫鋼管制作。一般采用Ф108×8mm鋼管，相應的孔口管采用Ф127×8mm鋼管。
2)鋼管間距應根據(jù)支護要求(如：防現(xiàn)塌、控制建(構)筑物變形等)予以確定，宜為300～500mm。
3)雙向相鄰管棚的搭接長度不小于3m。
4)為增加管棚剛度，應根據(jù)需要在鋼管內(nèi)灌注水泥砂漿、混凝土或放置鋼筋籠并灌注水泥砂漿。
5)鋼管宜沿隧道開挖輪廓線縱向近水平方向或按縱坡要求設置。
6)長管棚宜在豎井內(nèi)實施。必須在隧道內(nèi)施作時，應預先設置加高段來滿足鉆機操作空間要求，對掌子面應采用噴射混凝土墻進行封閉處理。
(3)鋼格柵拱架應根據(jù)現(xiàn)場條件單獨設計制作，以滿足管棚施工和受力要求。
(4)鉆孔順序應由高孔位向低孔位進行。鉆孔直徑應比設計管棚直徑大20～30mm。鉆桿方向和角度應符合設計要求。鉆孔過程中應注意鉆桿角度的變化，并保證鉆機不移位。
(5)管棚在頂進過程中，應用測斜儀控制上仰角度。頂進完畢后應對每根管進行清孔處理。
(6)鋼管在安裝前應逐孔逐根進行編號，按編號順序接管推進、不得混接。管棚接頭應相互錯開。
(7)管棚就位后，應按要求進行注漿;鋼管內(nèi)部宜填充水泥砂漿，以增加鋼管強度和剛度。注漿應采用分段注漿方法，漿液能充分填充至圍巖內(nèi)。注漿壓力達到設定壓力，并穩(wěn)壓5min以上，注漿量達到設計注漿量的80%時，方可停止注漿。
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