2021年一級建造師考試市政工程考點(diǎn)10：超前預(yù)支護(hù)及預(yù)加固施工技術(shù)

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2021年一級建造師考試市政工程考點(diǎn)10：超前預(yù)支護(hù)及預(yù)加固施工技術(shù)

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(hù)，為確保施工安全，加快施工進(jìn)度，應(yīng)采用超前預(yù)支護(hù)及預(yù)加固技術(shù)進(jìn)行預(yù)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(yù)支護(hù)及預(yù)加固可采取下列措施：

(1)超前小導(dǎo)管注漿加固。

(2)深孔注漿。

(3)管棚支護(hù)。

一、超前小導(dǎo)管注漿加固

(一)適用條件

(1)小導(dǎo)管注漿支護(hù)加固技術(shù)可作為暗挖隧道常用的支護(hù)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(jī)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(jié)構(gòu)斷面較大時，宜采取超前小導(dǎo)管注漿和超前預(yù)加固處理方法。

(二)技術(shù)要點(diǎn)

(1)超前小導(dǎo)管應(yīng)沿隧道拱部輪廓線外側(cè)設(shè)置，根據(jù)地層條件可采用單層、雙層超前小導(dǎo)管;其環(huán)向布設(shè)范圍及環(huán)向間距由設(shè)計(jì)單位根據(jù)地層特性確定;安裝小導(dǎo)管的孔位、孔深、孔徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求 。

(2)超前小導(dǎo)管應(yīng)選用直徑為40~50mm的鋼管或水煤氣管，長度應(yīng)大于循環(huán)進(jìn)尺的2倍，宜為3~5m，具體長度、直徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。

(3)前后兩排小導(dǎo)管的水平支撐搭接長度不應(yīng)小于1m。

(4)超前小導(dǎo)管的成孔工藝應(yīng)根據(jù)地層條件進(jìn)行選擇，應(yīng)盡可能減少對地層的擾動。

(5)小導(dǎo)管其端頭應(yīng)封閉并制成錐狀，尾端設(shè)鋼筋加強(qiáng)箍，管身梅花型布設(shè)Ф6~Ф8mm的溢漿孔。

(6)超前小導(dǎo)管加固地層時，其注漿漿液應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、并經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定;并應(yīng)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(shè)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(xì)水泥等注漿材料。

(7)漿液的原材料應(yīng)符合下列要求：

1)水泥：強(qiáng)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(jìn)行選擇。

(8)注漿施工應(yīng)符合下列要求:

1)注漿工藝應(yīng)簡單、方便、安全，應(yīng)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(yīng)由下而上、間隔對稱進(jìn)行;相鄰孔位應(yīng)錯開、交叉進(jìn)行。

3)滲透法注漿壓力：注入壓力應(yīng)保持在0.1~0.4MPa，注漿終壓應(yīng)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(yīng)大于0.8MPa。

4)注漿速度應(yīng)不大于30L/min 。

5)注漿施工期應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測項(xiàng)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(shù)

(1)深孔注漿前，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中確定其注漿范圍。

(2)注漿孔的孔位、角度、深度的偏差應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。

(3)注漿段長度應(yīng)綜合考慮地層條件、地下水狀態(tài)和鉆孔設(shè)備的工作能力予以確定，宜為10~15m，并應(yīng)預(yù)留一定的止?jié){墻厚度。

(4)漿液的材料和類型應(yīng)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(yīng)經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

(5)隧道內(nèi)注漿孔應(yīng)按設(shè)計(jì)要求采取全斷面、半斷面等方式布設(shè)，并應(yīng)滿足加固范圍的要求;漿液擴(kuò)散半徑應(yīng)根據(jù)注漿材料、方法及地層條件，經(jīng)現(xiàn)場注漿試驗(yàn)確定。

(6)根據(jù)地層條件和加固要求，深孔注漿可采取前進(jìn)式分段注漿、后退式分段注漿等方法。

(7)鉆孔應(yīng)按先外圈、后內(nèi)圈、跳孔施工的順序進(jìn)行。鉆孔時，應(yīng)按規(guī)范要求作好施工記錄，包括孔號、進(jìn)尺、時間、地層、涌水位置、涌水量和涌水壓力等內(nèi)容，并應(yīng)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(yīng)嚴(yán)格控制注漿質(zhì)量，避免出現(xiàn)注漿盲區(qū)。注漿未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的區(qū)域，應(yīng)采用鋼花管進(jìn)行補(bǔ)注漿，以確保注漿效果。注漿工藝控制應(yīng)符合下列要求：

1)注漿壓力一般宜為0.5～1.5MPa，并應(yīng)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(yīng)根據(jù)相關(guān)單位要求適當(dāng)降低注漿壓力，調(diào)整鉆孔角度和間距。

2)單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

① 注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓，并繼續(xù)注漿10min以上。

② 注漿結(jié)束時的進(jìn)漿量小于20L/min。

③ 檢查孔鉆取巖芯，漿液充填飽滿。

3)全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

① 注漿孔均符合單孔結(jié)束條件，無漏漿現(xiàn)象。

② 漿液有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值。

(9)注漿結(jié)束后，施工單位應(yīng)進(jìn)行注漿效果檢查，經(jīng)檢查確認(rèn)注漿效果符合要求后方可開挖。

三、管棚支護(hù)

(一)結(jié)構(gòu)組成與適用條件

1.結(jié)構(gòu)組成

(1)管棚法是一種臨時支護(hù)方法，與小導(dǎo)管注漿法相對應(yīng)，通常又稱為大管棚超前預(yù)支護(hù)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(yù)支護(hù)。

(3)管棚中的鋼管應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工和開孔，管內(nèi)應(yīng)灌注水泥漿或水泥砂漿，以便提高鋼管自身剛度和強(qiáng)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(qiáng)膨脹性地層、強(qiáng)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(yán)格要求的工程。

(2)通常，在下列施工場合應(yīng)考慮采用管棚進(jìn)行超前支護(hù)：

1)穿越鐵路修建地下工程;

2)穿越地下和地面結(jié)構(gòu)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(hù)區(qū)、河底、海底的地下工程施工等。

(二)技術(shù)要點(diǎn)

(1)施工工藝流程：

測放孔位→鉆機(jī)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(yīng)根據(jù)地層情況、施工條件和環(huán)境要求選用，并應(yīng)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(yīng)的孔口管采用Ф127×8mm鋼管。

2)鋼管間距應(yīng)根據(jù)支護(hù)要求(如：防現(xiàn)塌、控制建(構(gòu))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(yīng)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(shè)置。

6)長管棚宜在豎井內(nèi)實(shí)施。必須在隧道內(nèi)施作時，應(yīng)預(yù)先設(shè)置加高段來滿足鉆機(jī)操作空間要求，對掌子面應(yīng)采用噴射混凝土墻進(jìn)行封閉處理。

(3)鋼格柵拱架應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件單獨(dú)設(shè)計(jì)制作，以滿足管棚施工和受力要求。

(4)鉆孔順序應(yīng)由高孔位向低孔位進(jìn)行。鉆孔直徑應(yīng)比設(shè)計(jì)管棚直徑大20～30mm。鉆桿方向和角度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。鉆孔過程中應(yīng)注意鉆桿角度的變化，并保證鉆機(jī)不移位。

(5)管棚在頂進(jìn)過程中，應(yīng)用測斜儀控制上仰角度。頂進(jìn)完畢后應(yīng)對每根管進(jìn)行清孔處理。

(6)鋼管在安裝前應(yīng)逐孔逐根進(jìn)行編號，按編號順序接管推進(jìn)、不得混接。管棚接頭應(yīng)相互錯開。

(7)管棚就位后，應(yīng)按要求進(jìn)行注漿;鋼管內(nèi)部宜填充水泥砂漿，以增加鋼管強(qiáng)度和剛度。注漿應(yīng)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(dá)到設(shè)定壓力，并穩(wěn)壓5min以上，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%時，方可停止注漿。

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