本申請涉及隧道施工的領(lǐng)域，尤其涉及一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法及施工工藝。
背景技術(shù)：
1、在隧道施工領(lǐng)域，掌子面的穩(wěn)定性是確保工程安全與質(zhì)量的關(guān)鍵因素，尤其是暗挖隧道施工中，掌子面常面臨復(fù)雜的地質(zhì)條件和較高的坍塌風(fēng)險(xiǎn)。隨著盾構(gòu)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對隧道終點(diǎn)掌子面的加固要求日益嚴(yán)格，以確保盾構(gòu)機(jī)能夠安全、高效地推進(jìn)，并保障整體工程的順利進(jìn)行。
2、傳統(tǒng)的掌子面加固方法主要采用鋼筋錨桿或普通錨桿注漿工藝。具體施工流程包括：在掌子面標(biāo)記鉆孔位置，使用鉆孔設(shè)備鉆孔后插入鋼筋或普通錨桿，再注入水泥漿等錨固劑進(jìn)行加固。然而，這種方法在實(shí)際應(yīng)用中存在以下顯著缺陷：傳統(tǒng)方法在孔口封堵環(huán)節(jié)缺乏科學(xué)的計(jì)算模型，多依賴施工經(jīng)驗(yàn)，封堵參數(shù)設(shè)置不合理，容易引發(fā)地下水滲漏問題，滲漏不僅削弱錨固效果，還可能造成周圍土體流失，進(jìn)一步威脅掌子面和隧道結(jié)構(gòu)安全。
3、因此，亟需一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法及施工工藝，能夠優(yōu)化錨桿的封堵和注漿流程，并適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請通過提供一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法及施工工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中孔口封堵環(huán)節(jié)缺乏科學(xué)的計(jì)算模型，多依賴施工經(jīng)驗(yàn)，封堵參數(shù)設(shè)置不合理，容易引發(fā)地下水滲漏的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了依據(jù)精確的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)記鉆孔，精準(zhǔn)把控注漿效果，保證了錨固劑與周圍土體的緊密結(jié)合，有效提升了掌子面加固的質(zhì)量和可靠性。
2、本申請?zhí)峁┝艘环N掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法，包括以下步驟：鉆孔定位：在掌子面區(qū)域標(biāo)記鉆孔位置，確定鉆孔的深度、傾角；注漿管安裝：在鉆孔內(nèi)安放注漿管，注漿管前端從孔底回撤，后端封板采用錨固劑封堵；注漿口密封：在鉆孔孔口套設(shè)注漿口套管裝置，并通過注漿口封板密封鉆孔孔口；高壓注漿：通過注漿管及注漿口套管裝置向鉆孔內(nèi)高壓注入玻璃纖維錨桿錨固劑，使?jié){液充滿鉆孔并滲入掌子面裂縫；壓力監(jiān)測：實(shí)時(shí)監(jiān)測注漿壓力，當(dāng)注漿壓力達(dá)到預(yù)設(shè)終止壓力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，停止注漿；若注漿壓力大于預(yù)設(shè)終止壓力標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在注漿口封板處用速凝水泥漿進(jìn)行臨時(shí)封堵后，再進(jìn)行二次注漿；構(gòu)建預(yù)設(shè)的封堵模型；孔口封堵：在注漿完成后，于鉆孔孔口安裝密封蓋板，并根據(jù)預(yù)設(shè)的封堵模型進(jìn)行玻璃纖維錨桿錨固劑孔口的封堵。
3、進(jìn)一步的，高壓注漿的具體過程包括：注漿管與注漿機(jī)相連，高壓漿液沖開玻璃纖維紗網(wǎng)以及玻璃纖維長絲，沖刷掌子面；漿液中的膠結(jié)料發(fā)生水化反應(yīng)，形成石狀體并充滿鉆孔；持續(xù)加壓將漿液壓入鉆孔底部，鉆孔內(nèi)的石狀體上升和膨脹，將漿液高壓高速的噴出，使鉆孔被充滿；漿液在高壓作用下滲入掌子面裂縫，排擠裂縫中的水分并促使?jié){液硬化膨脹；通過滲透、補(bǔ)強(qiáng)和劈裂擴(kuò)容作用，使鉆孔內(nèi)的石狀體與周圍土體緊密結(jié)合。
4、進(jìn)一步的，二次注漿的具體步驟包括：關(guān)閉注漿泵，拆除注漿管及注漿口封板；采用速凝水泥漿臨時(shí)封堵注漿口；重新進(jìn)行高壓注漿，直至壓力滿足預(yù)設(shè)終止壓力標(biāo)準(zhǔn)。
5、進(jìn)一步的，構(gòu)建預(yù)設(shè)的封堵模型的步驟包括：獲取基礎(chǔ)特征參數(shù)，特征參數(shù)包括玻璃纖維錨桿錨固劑的截面積s、玻璃纖維錨桿錨固劑的埋設(shè)深度d、玻璃纖維錨桿錨固劑所在掌子面所在區(qū)域的水位變化頻率f，掌子面所在區(qū)域的地下水位埋深h、玻璃纖維錨桿錨固體的水化率α、水隨壓力上升時(shí)滲入玻璃纖維錨固劑的折減系數(shù)β、水化后玻璃纖維錨固劑的抗壓強(qiáng)度σ，其中，水化率α的預(yù)設(shè)范圍為5％－15％，水化后玻璃纖維錨固劑的抗壓強(qiáng)度σ的預(yù)設(shè)范圍為08mpa－4mpa；將玻璃纖維錨桿錨固劑的截面尺寸，玻璃纖維錨桿錨固劑的埋設(shè)深度d、玻璃纖維錨桿錨固劑所在掌子面所在區(qū)域的水位變化頻率f、掌子面所在區(qū)域的地下水位埋深h、玻璃纖維錨桿錨固劑的水化率α、水隨壓力上升時(shí)滲入玻璃纖維錨固劑的折減系數(shù)β、水化后玻璃纖維錨固劑的抗壓強(qiáng)度σ，作為預(yù)設(shè)封堵模型的特征參數(shù)；構(gòu)建用于確定玻璃纖維錨桿錨固劑孔口注漿壓力的基函數(shù)方程：其中，σ的單位為mpa，p單位為mpa，f單位為hz，α單位為％，h單位為cm，eπ表示常數(shù)e的π次方，arctan(eπh)表示反正切函數(shù)；設(shè)定玻璃纖維錨桿錨固劑孔口滲水的允許風(fēng)險(xiǎn)值r，構(gòu)建用于確定滿足預(yù)設(shè)的最大滲水流量標(biāo)準(zhǔn)的封堵參數(shù)的預(yù)設(shè)條件：
6、r2＝α×v1≤(1-βα)×σ，其中，r表示允許風(fēng)險(xiǎn)值，單位為％，v1表示孔口的滲水流量，單位為m3/s；構(gòu)建用于最大滲水流量計(jì)算的表達(dá)式：其中，vmax表示最大滲水流量，單位為m3/s，k1、k2、k3為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，d為為鉆孔直徑，單位為cm，s為玻璃纖維錨桿錨固劑的截面積，單位為cm，hg為水面高度，單位為cm，l為玻璃纖維錨桿錨固劑的埋設(shè)深度，單位為cm；將基礎(chǔ)特征參數(shù)代入基函數(shù)方程和最大滲水流量計(jì)算的表達(dá)式，獲得預(yù)設(shè)的封堵模型。
7、進(jìn)一步的，根據(jù)預(yù)設(shè)的封堵模型進(jìn)行玻璃纖維錨桿錨固劑孔口的封堵的步驟包括：根據(jù)預(yù)設(shè)的封堵模型，確定封堵劑中各物質(zhì)的質(zhì)量份數(shù)、封堵劑的厚度、封堵劑的型號、封堵劑的用量及封堵劑的強(qiáng)度參數(shù)；根據(jù)預(yù)設(shè)的封堵模型，計(jì)算注漿口封板與封堵邊界的距離l、封堵邊界高度h、封堵劑長度l1及封堵劑寬度h1；根據(jù)封堵口形狀、封堵劑的厚度，構(gòu)建封堵口的標(biāo)準(zhǔn)封堵模型，確定在封堵口形狀范圍內(nèi)的玻璃纖維錨桿錨固劑的最大滲水流量；據(jù)封堵口的標(biāo)準(zhǔn)封堵模型，確定滿足預(yù)設(shè)的最大滲水流量標(biāo)準(zhǔn)的封堵參數(shù)；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的封堵參數(shù)，在玻璃纖維錨桿錨固劑孔口位置，進(jìn)行封堵劑的澆筑；完成封堵劑的澆筑后，進(jìn)行玻璃纖維錨桿錨固劑的防滲漏處理措施。
8、本申請還提供了一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固施工工藝，包括以下步驟：鉆孔施工，按設(shè)計(jì)參數(shù)在掌子面鉆孔，確保深度、傾角及間距符合加固要求；注漿系統(tǒng)安裝，在鉆孔內(nèi)布置注漿管，并采用錨固劑封堵注漿管后端；高壓注漿施工，通過注漿系統(tǒng)向鉆孔內(nèi)注入玻璃纖維錨桿錨固劑，并實(shí)時(shí)監(jiān)測注漿壓力；封堵施工，根據(jù)封堵模型確定的參數(shù)，在孔口進(jìn)行封堵劑澆筑及密封處理；質(zhì)量檢測，檢測封堵劑的密實(shí)性及滲水情況，必要時(shí)增加封堵劑用量以確保密封效果。
9、進(jìn)一步的，封堵施工的具體步驟包括：套設(shè)注漿口封板及封蓋板，形成密封結(jié)構(gòu)；在封蓋板與注漿口封板之間填充封堵劑，凝固后形成防滲漏屏障；拆除注漿管后，采用封堵板對孔口進(jìn)行最終封閉。
10、進(jìn)一步的，質(zhì)量檢測的具體方法包括：檢查封堵劑澆筑前是否滲水，若滲水則增加封堵劑用量；檢測封堵劑內(nèi)部是否存在氣孔，若有氣孔則補(bǔ)充澆筑封堵劑；確保封堵劑完全凝固后無滲漏風(fēng)險(xiǎn)。
11、本申請中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：
12、通過精確控制鉆孔參數(shù)和高壓注漿工藝，使?jié){液充分滲透裂縫并形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)壓力監(jiān)測和二次注漿機(jī)制，確保錨固劑均勻填充，基于預(yù)設(shè)的封堵模型確定封堵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)可靠的孔口密封效果，顯著降低滲漏風(fēng)險(xiǎn)，并且預(yù)設(shè)的封堵模型綜合考量多項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)，可在各類復(fù)雜地層中保持穩(wěn)定效果，特別適用于特殊地質(zhì)條件下的施工需求。
1.一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法，其特征在于，高壓注漿的具體過程包括：
3.如權(quán)利要求1所述的一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法，其特征在于，二次注漿的具體步驟包括：
4.如權(quán)利要求1所述的一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法，其特征在于，構(gòu)建預(yù)設(shè)的封堵模型的步驟包括：
5.如權(quán)利要求1所述的一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)設(shè)的封堵模型進(jìn)行玻璃纖維錨桿錨固劑孔口的封堵的步驟包括：
6.一種掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固施工工藝，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固施工工藝，其特征在于，封堵施工的具體步驟包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掌子面玻璃纖維錨桿預(yù)加固施工工藝，其特征在于，質(zhì)量檢測的具體方法包括：