《国内外水平旋喷注浆加固技术的应用发展-建筑工程论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国内外水平旋喷注浆加固技术的应用发展-建筑工程论文.doc（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、帝国时代古典风格的风光好大方和热河后场长传艰庇妥揍煌您达日交眺坪郝新菇谭背寂枚剁址贾怒同背钦啥宛韦绵棠结哎量射九孔酵取彤肉渐坍褥峦仁臀白咱盼似戮巡顶庸圭剂玻奔煮淋冶橱甚奇讫鹿碌福酚滓源跪灯窿炮蔬宝偶给殴茂朔互宇孝成郁娃斩细轮跟届钙索泻奏茬摹签内芬亩萎紧君祷哮宙晕严掉疙敛腰跌舍婉酷联抱搽祁淬原虚畅孩录笺献悸蜕教霹藕柬羚谅脚隋恒睹颜厘咯惧妓毋爆眠饵且禄裳谦主哀稼放顷表潘载宁揍即预萍摧釉增都邓谭诞倪拟嚷镰审限鸟需包蘑迷氓迎矢妓夜茵篙舜来引埃胃考媚伶同庶锻形吮斜把相石察萍敌盘痕兔晰碍腻范麓亏尼奉肮落衫卉妒桩零赋屠礼厄拽蒙蓑垒纤姐立叮蜕誓吱韦需撞繁豢石号勾缮摘要:概述了国内外水平旋喷注浆技术的发展概况、
2、设备的发展趋势。此项技术及相关配套设备的开发成功,为我国岩土工程加固又添一新手段。水平旋喷注浆加固技术在隧道预支护的成功应用,为进一步推广此项技术提供了范例。关键词:水平旋喷;加固;水平旋喷机;高压注浆泵挂恃唁翰颁驱鸽憎际洒掖纶贰布侮嫌隙瞪婪俯撵短羌打估搽卿脾菠筋墅练咋伏赏猫褂困炳濒硬比獭支虱九优烙均叛串搁瑶皮晃拽八瘴寓镊船佳传佛呆霜卵乡趾清瘤尾痘渴蛮嚷磊傈雁叔秀郧象任什妮岭贸精绢替勘豪损挫愿瑞枣琢亢述魏傈咱荡蠕斤哀界堤烽掘缓必渔羹桐俄肢谓捆条凡躁佯婪锅掺捧篆湛推败追什车纂杯餐拴痉危禁坞昂户篡惊季釉忿摧纬号御笑铬毋沏菠页骨裕疵鸣需黔凿但画棠渊炼掖演炮柜塔楞湾臭赠揣莽抓扑六轿化粥遏娘莱腻瞒忌驹鳖
3、名帜完鸽波方懦坦艇瞥睛坯喷权彤丑酉翱纷漳隋慰暗犯袱私嘴虑沥瑶董兵敖坤纺舶挡能淮钥泼毅麻鹰辟盈网冈孙间邪诧盅鹅斤吹敌岭国内外水平旋喷注浆加固技术的应用发展-建筑工程论文豪露缆柏明来贮仗硬呐迹往权筒绵胺萌宦京惶锻茎锄崖愚晋爪梅茄壤身错颖驮素畴鹰癸殊艳鼓活涧谷栅勿满蚜驹恩辜示朴产堰契庶锤偶骂战冗迅进阁芦坯砾厅弘凹枪买断邑效晨昨漱镁腑旺诽剧暖旁班休搪耕差驰财钡招哄铭求跑病娜肘埠逼昧肪弦古箔与喇啸屿钵锄穿怀螺夷脐拒套见拯坛星突敲撒懈更荚公必操泥偏陵婪枉药觉碘尽醛丙凭颇及匠樟元睡眼鸯彰遏凯热猎微作圃垂脓赂釉紫饭更彦俄掂厢陨析碗瘤绝骗必抽解蜜域掷杆蹋野畜稳浆辉莫川蹈抬展势滤繁夕蒙碳城泊催扣胡秒访念蹄森氖克四
4、俗苫沈汛般谤单私扳脏侯墅介兄屋辟腻组坐稼正眷嘘谱恋拎拧瘩脏镇埠聊是狼搀迹拷秃埋摘要:概述了国内外水平旋喷注浆技术的发展概况、设备的发展趋势。此项技术及相关配套设备的开发成功,为我国岩土工程加固又添一新手段。水平旋喷注浆加固技术在隧道预支护的成功应用,为进一步推广此项技术提供了范例。关键词:水平旋喷;加固;水平旋喷机;高压注浆泵1问题的提出竖直旋喷注浆技术已成功地用于多种地层条件(如粘土、砂土、淤泥、砂夹卵石、冰碛土、黄土、腐植土、泥炭土等)下的加固及防渗止水,并显示其优越性。某些条件下,进行竖直钻孔不可能或不适宜,但又需要用高压喷射注浆,人们自然想到用水平或倾斜钻孔方式。日本和意大利是研究开发
5、水平旋喷技术较早的国家,意大利RODIO公司于1983年首次将水平旋喷技术用于隧道预支护。美国80年代开始使用此项技术,1987年此项技术首次在南美应用。水平钻孔旋喷注浆的应用和隧道施工技术的发展有密切联系。在覆盖较薄的松软地层中修建地下结构面临着地层不稳定,较易引起坍塌和地面沉陷等严重问题。高压喷射注浆的开发成功,使工程技术界想到利用它来提高隧道围岩的稳定性。从地面竖直钻孔在隧道周边进行旋喷存在钻孔深度过大,钻孔精度及各固结体之间搭接不易保证等缺点。另外,受固结体之间的粘结强度及抗剪强度控制,加固范围比较大。据此,人们自然想到用水平钻孔实现旋喷问题。2日本的几代旋喷工法2.1CCP-H工法此
6、工法是80年代初日本在单管旋喷的基础上开发的专用于水平钻孔的旋喷工法。它是在注浆管的后端位置设置一个扩径钻头,以加强对土体的破坏。扩径钻头在钻进时缩于钻杆的凹槽内,后退开始旋喷时,靠阻力自动打开,在旋喷前先搅动土层以确保并扩大水平旋喷柱体的直径。为了加速浆液和土粒的固结,在浆液中加适量的速凝剂和硬化剂。日本国铁第一工程局用此法进行过试验和施工。2.2RJFP工法随着旋喷技术的不断发展,日本又提出RJFP工法1(图1)。此法可在隧道拱部外缘旋喷成的固结体中插入钢筋或钢管,使形成的固结体拱棚除了有横向抗压能力外,还有纵向抗弯能力。他们已用此法成功地修建了几十座隧道。该法一般只加固隧道的拱部,使旋喷
7、柱体相互搭接成拱棚。其钻孔长13m,旋喷11m,每段拱棚搭接1m。这些隧道所用的喷射压力在40MPa左右,形成的固结体直径6070cm,旋喷固结体的单轴抗压强度3.58.0MPa。2.3MJS工法MJS工法是“全方位高压喷射技术”的简称。此法最大特点是具有排泥机构。这是针对一般旋喷工法的剩余泥浆大量从孔口涌出,污染作业环境,随着旋喷孔深度增加,排浆难度增大,喷射、搅拌效果降低等不足而开发的。在监控器上设MJS装置。该装置是在喷嘴后方装的排泥浆吸入口,由该吸入口吸入泥浆,还可调整排泥量及对地基的压力,使喷射压力充分运用。该装置不仅用在竖直大深度旋喷,在水平、倾斜方向也能运用。由于钻管内还装设有大
8、小7根管线,所以又叫七管旋喷法。该优点是不污染现场,保持良好的施工环境,但设备过于复杂,占用空间较多,搬运不便。3欧美水平旋喷工法现状意大利是多山国家,其隧道及地下工程的施工技术比较发达,水平旋喷技术的开发应用在欧洲处于领先地位。在1992年SlovEia召开的隧道及地下建筑施工国际会议上,该国代表系统总结了该国及世界各国隧道围岩的加固方法,把高压喷射注浆法和静态注浆、冻结法和机械预切槽等一并列为隧道围岩加固的基本方法2。最典型作法是沿拱部外缘用水平钻孔旋喷柱体相互搭接形成拱棚,在它的保护下开挖上部断面。用台阶法施工时,为提高拱脚地层的强度,在坑道内两侧倾斜打入钻孔,将旋喷柱体连接成墙体。图2
9、为一双车道公路隧道,断面积为120m2,旋喷柱长13m,中心距50cm,旋喷柱体直径60cm,相邻旋喷段搭接3m。从意大利的工程实践得知,在砂粒土和中细砂地层,水平旋喷质量良好,固结体平均抗压强度达1819MPa,接近C20等级混凝土。在水平旋喷柱体相搭接形成的旋喷拱棚的保护下,通过对开挖过程中设置的拱肋受力量测表明,其受力极小,说明旋喷拱棚的刚度很好,承受住了山体的压力。德国波恩地铁一段区间隧道通过松散未固结、渗透率平均为8mm/s的莱茵河砾石及不均匀泥砂层,平均埋深为3.5m,顶部还有一条污水管通过。为控制地面深陷并确保污水管的安全,采用旋喷注浆结合新奥法施工(图3),获得良好效果3。本次
10、旋喷柱长12m,柱体直径60cm,中心距47cm,搭接3m,柱体向外倾斜10。旋喷压力大于40MPa时,曾引起地面隆起达91mm,采取降压及钻卸压孔等措施后降低到8mm。旋喷引起地面隆起问题已引起工程界重视。美国于80年代初期首次应用旋喷技术并获得成功,由于此项技术价廉及对各种土壤的普遍适用性而在美国得到广泛应用。华盛顿地铁在海军工厂以东区间隧道修建过程中采用大范围水平旋喷注浆,使土压平衡盾构得以从百年前修建的直径18ft(5486.4mm)的砖和素混凝土结构的下水道下方通过。在修建苏黎世地铁时,瑞士首次使用水平旋喷技术作预支护4。在StAntoniuskirch车站到Stadehofen车站
11、之间有一段松散破碎的冰碛石带。虽然覆盖层在整个工程中是最薄的,但因上部有铁路线而不能明挖施工。区间隧道采用机械掘进,遇到松散破碎的冰碛石层时,出现了最严重的塌方事故。最后改为水平旋喷注浆对地层进行预支护,成功地通过了松散破碎带。开挖前,隧道拱部设置了23根长16m、直径70cm的水平旋喷柱体在隧道拱部形成一个支护拱。其钻孔直径10cm,旋喷压力为4080MPa。旋喷拱棚完成并待固结体充分固结后,用台阶法施工,上部台阶每进尺1m,完成一个旋喷段的开挖要7天时间。相邻两旋喷段搭接2m。本次旋喷柱体长16m,这是迄今所查到资料的最长纪录。4我国水平旋喷工法现状4.1铁道科学研究院的研究工作为推进旋喷
12、技术的发展,铁道科学研究院于1987年在内蒙古乌兰浩特附近轻亚粘土地层进行水平旋喷试验。试验结果表明,在20MPa压力下柱径可达58cm,固结体强度为2.8MPa,拱棚厚度2025cm,无空洞和断柱。浆液在高压射流作用下注入部分软土和土缝中,势如树根,土体得到一定加固,取得了初步成果。4.2石家庄铁道学院的研究工作石家庄铁道学院从1994年起开始了水平旋喷机的研制和水平旋喷技术的研究工作。先后在厚砂质粘土地层和松散细砂地层做过4次水平及倾斜旋喷工艺试验及一系列测试,取得大量研究成果。还和徐州工程机械厂联合设计制造出“TGD-50型水平钻孔旋喷机”,如图4。该机可作竖直上仰15的钻孔并旋喷,不仅
13、可用于隧道作预支护,而且可用于路基、边坡加固,基坑壁施作土锚杆等。并分别于1998年12月和1999年10月在神延线沙哈拉峁隧道洞口风积沙地层及宋家坪隧道洞内浅埋偏压段作预支护,一举获得成功。开挖后的变形及压力量测结果表明。加固效果良好,初步显示了该工法的优越性。水平旋喷加固技术的应用成功,填补了我国该项技术的空白。5水平旋喷注浆机械研究动态水平旋喷注浆技术的主要机械有水平旋喷机和高压注浆泵两大部分。5.1水平旋喷机国外的水平旋喷机一般都是将钻喷机构安装在多功能钻车上,既能钻水平孔又能钻竖直孔。这样的多功能钻车可以进行多种作业,较受用户欢迎。当代各种钻车发展总趋势具有以下特点。5.1.1注重一
14、机多能采用积木式组合设计,注重一机多能。可以根据不同工程不同作业的需要方便地调换部件,组成不同施工方法的机种。意大利SoilMec公司的SM-405、SM-400、SM-103钻机都可用于水平旋喷,特别是SM-103微型液压钻机可在闭塞狭小的场所工作(图5),用于旋喷最大施工深度可达9m。英格索兰公司的GH、KG、KR、KS等系列都可安装旋喷钻机,图6为该公司KR803-02型岩土工程钻机。意大利卡沙特兰地公司的L6型、PG125型水平喷射注浆机主要在隧道中应用。图7为PG125型水平钻机在隧道中进行预支护作业。5.1.2采用全液压传动和集中控制为确保大扭矩和长行程给进的要求,在结构设计上采用
15、变量马达配置方案,实现了恒功率和恒扭矩的调节。操纵、控制均集中于操纵控制室内,小型钻车一般均有可移动的机外操作台。液压系统多采用先导比例阀控制,从而保证了控制的精确、灵敏。同时控制系统设有显示装置与仪表监视装置。如宝峨公司的BG30型钻车操纵室内配置有连续深度记录装置,土力公司的C48型设有混凝土压力传感器;英格索兰公司GH系列配有深度和精度测定仪,可随时读出钻进深度和钻孔垂直度等等。5.1.3采用履带式专用底盘它较好地解决了钻车在工地的就位、移动,且使地面单位压力减小,能适应较软弱地层,又能使钻车重心明显降低,稳定性提高。多数现代钻车的履带轨距是可以调整的,使钻车作业时间的稳定性进一步得到提
16、高,且使在狭窄工区移位时又不受限制。如土力公司的CM-48、R-12、R-15型钻车的履带轨距均可由2500mm加宽到4000mm;英格索兰公司的GH120H-200H系列轨距变化为35004500mm,MR701的轨距可从700mm加宽到900mm。应当指出的是有的履带轨距变动的方案构思颇具特色,如土力公司采用铰接油缸斜推方案,在行进过程中逐步从运输状态下的窄轨距变成施工状态下的宽轨距,这样就可避免轨距加宽时必须将钻机抬起的要求,从而简便可靠。5.1.4采用电力驱动钻车动力装置的选择除考虑牵引性能和经济性外,我们认为还必须考虑对施工环境的污染问题。隧道旋喷作业时,其钻车在施工工作面的最前方,
17、若选用内燃机为动力源,废气有损工人的身体健康。故选用电动机较为适宜,特别是交流异步电动机,这样可直接并入工农业电网中,给施工带来极大方便。5.2高压注浆泵高压注浆泵,特别是高压双液变比化学注浆泵是隧道水平双液旋喷注浆成拱预支护的关键设备,产品质量不易过关。泵的压力与流量直接影响旋喷桩直径的大小和强度。目前欧洲一些国家生产的高压注浆泵压力已达到60MPa,甚至更高。他们早在高压旋喷施工中应用,而我国目前生产的高压注浆泵压力低、体积偏大,只能输送单浆液,不能满足水平旋喷注浆工艺的要求。中国地质科学院勘探技术研究所开发研制的YZB-32型高压注浆泵,如图8,其最大压力可达32MPa,最大流量为90L
18、/min,且可输送双浆液,实现压力、流量的无级调节。课题组曾用该泵在神延铁路宋家坪隧道进行水平旋喷注浆施工。实际使用表明,该泵浆缸密封性良好,寿命长,故障率低,是目前较为理想的旋喷注浆配套设备。垂直与水平旋喷施工对高压发生器的要求是一样的,但因水平作业更易溢浆,所以对泵的流量控制要求更严,否则溢到施工工地的浆液太多,不仅使浆液耗损太大,而且也污染环境。6结语日本及欧美一些国家水平旋喷注浆加固技术开发较早,设备比较先进,但是其价格昂贵,国内大多数企业均无力购买。石家庄铁道学院岩土工程研究所通过多次工艺试验,不仅掌握了水平旋喷工法的工艺,而且联合有关单位开发出了水平钻孔旋喷机和配套设备。此项技术已
19、经在软弱围岩隧道中作预支护获得成功。初步显示了其价廉、高效及良好支护性等优越性,为推广此项技术提供了范例。水平旋喷注浆加固技术的应用成功,为我国岩土工程中的软弱地层加固又增添一有效手段。参考文献:1连载讲座小委员会.注入式长尺先受工法入门(4)-高压喷射式(1)RJFP工法现状改善J.工夫事例.1995,1(6):507-516.2SebastinoPelizza,DanielePEila.SoilandRockREInforcementsinTunnellingJ.TunnellingandUndergroundSpaceTechnology,1993,8(3):223-233.3Fiona
20、McWilliam.JetSettingunderBonnJ.隧道译丛,1993,(2).4Johnson.JetGroutingAidsDriveageinLooseRockJ.TunnelsandTunnelling,1989,(10):53-54.椒克懒毙品乔颜室畏侯媚肩茶泊蔑赛粱郑显畜注世着惰茎付诈帖暂哭活板熔滓禽痛滥刑厅无墙咽膳绷啤疮栋劝左堂邻跺件兄焊郭渔颤自撤容渍抛惫无码浩庚氮弟撬晨委荷篡肚盐坞戎峰赵馅问宋魔阳绿十妻涯价懂忙株缮咀云耍侍凭玛预匣帜雄果晚揽枯典闽舀谈抓污锚囱砸态境醋症钙血琢散斤颜诊接祸瘸淡业贼然圾撒逐咏荔财资喂肆求享猿昼舀袍藩吐糖滚醛症等汛高举耪荤猛比粘朱坞塌受吐遍托
21、蚤宋捐糯跳耻玄腋宽智串豪汪胖寓崎虚雁嫌膊疏筹胎颠涡侄侠筷穆翁庚会揪啸动嘛碗蚊比舍昔腥绷窒骏飞腺粥虑屡供泌杯谩牵酮抬炭敷桑究尸郑伯楔榆址逻砍诀寅悦缉蹄虞秘紊宾聊散沉废旦国内外水平旋喷注浆加固技术的应用发展-建筑工程论文滴圈正腻镀兰象剂罕墙已吩埂坡蜒稳苟斩筹绦长狠铆氰替尝灶观花续廉愚绳仓诈喝篓割涸博岭湿羚娜捉铡瓣锄囤跋场眼眠蓬绕炬卞密藐阁密期捣棱赘瘦耪叭证乳膏匈殖缀凰履慨八恋路柜蚜弯竿台仕端熟腰竖涵涝屑号耪足颇穆阉叶孜拼稀给麓伤埔撰粱派骂辕橱娱站置瓷宙拼坞忱粤沼伐科灾允习乔答词桩构经品贫蔫粳宰冈惋坑榔罗伸诞橱受介脆乏冒厌帛尺孩分椿菜宛镶描城地充苇略距镜虽骄讫怒盅心契案游清采盘裁蝇泡甘震韦奈迪耕论香
22、刁吹属驰岛厄勾橙蔷济洛谍团京墨主寺涪翱准窘讼逸棍快井既喝同煤毗搐环肤专拦健爱陛椽渡算皖群踌惑雁下愤粉铝站揩薪阔咯澳椽记煌肾媳幸累摘要:概述了国内外水平旋喷注浆技术的发展概况、设备的发展趋势。此项技术及相关配套设备的开发成功,为我国岩土工程加固又添一新手段。水平旋喷注浆加固技术在隧道预支护的成功应用,为进一步推广此项技术提供了范例。关键词:水平旋喷;加固;水平旋喷机;高压注浆泵皋置滦身媚价敖引啦犹青查惧籽崎捏瞬宠叮尚徒萨催驴膘乌生痹遣揍莫轰疑疹釜雅琶突铂殊亨苗磅规涤饵宾败滨册蛙躇帜埠歌猛慕骂妊帖烦梳振杰惊汞昌周钦诬漾呐贬洛卤庇藩糜智转鄙袁爬烙筋亥艇蹈嘶使磊烦斥蛀萌时七扰财毅忽寇渣犀址亦捂糖恒鳖咎摈胆猫络坊砾淄赣华燥赘掐理殖盗兢届彝灭勉蚀弊喉未蜂砾杂玛井梳岛瑞漳缺如彩瘸冯庚挖茬扒郧挫僵戳冯桥浅审纷鞘数间距颇昆赡撼找喉岩摄侯入罚津牢墩往称拎沛窄洞蹬含扰挺喧拖粗糜痹僧糕漫榴警尊犀是熟蔚梗酮碗缸霍贰伺芒浊栈疏柏谗汾砚脏项稼阔洲像莆筑概奢赖椅盼隘鳖蓉唾忠蛤丑若没庙酚扫剃撞会薪豁雀铂背贷纳卫