隧道超前注漿小導管施工技術探討

1、<p>　　隧道超前注漿小導管施工技術探討</p><p>　　摘要：近年來，超前注漿小導管技術在隧道工程施工中得到廣泛應用。本文結合工程實例，對超前小導管注漿施工技術作一些探討。 </p><p>　　關鍵詞：隧道 超前支護 小導管注漿 施工技術 </p><p>　　近年來，在隧道工程施工中，由于小導管注漿加鋼支撐具有穩(wěn)定隧道圍巖、簡單便捷，經濟實效等

2、特點，已得到廣泛應用。本文結合工程實例，對超前小導管注漿施工技術作一些探討。 </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　某高速公路隧道為分離式隧道，隧道最大埋深約123m，測設線間距約為30-36m。右線全長690m，進出口分別采用端墻式、削竹式洞門；左線全長773m，進出口分別采用端墻式、削竹式洞門。本隧道地段圍巖主要為元古代武當群（

3、Pt2w）片巖和山頂部漂覆的白堊―第三系（K-E）礫巖；斜坡坡面零星覆蓋第四系殘坡積4el+dl）（Q碎石質粉質粘土層組成，出口段圍巖級別為Ⅴ級，工程性質差，浸水易軟化，穩(wěn)定性差。施工開挖洞頂極易塌方，側壁易變形，需超前支護。 </p><p>　　本隧道凈空斷面采用三心圓曲墻式襯砌，隧道洞身所穿越圍巖為Ⅴ～Ⅲ級及斷層帶，其中SⅤa、SⅤb、SⅤc、SⅣa、SⅣb、SⅣc襯砌類型均在拱部120°范圍，設

4、計采用Φ42小導管超前支護輔助施工，超前小導管在隧道開挖輪廓線以外施作。注漿超前小導管Φ42（壁厚4mm）施工時，鋼管與隧道中心線平行，其仰角為10～14°（不包含路線縱坡），拱部120°范圍布置；Φ42注漿超前小導管環(huán)向距離40cm。超前支護單根長3.5m，搭接長度不小于1.0m，端部焊接在鋼架上。 </p><p>　　二、超前注漿小導管支護機理 </p><p>

5、　　目前，對于小導管注漿超前支護作用及機理的試驗和理論分析尚處于進一步研究階段。但我們可以明確小導管注漿具有以下作用： </p><p><b>　　1、支護作用 </b></p><p>　　小導管可以限制約束圍巖變形，它將松動圍巖與拱架連接起來，協(xié)同受力，從而提高圍巖的自承力。 </p><p><b>　　2、加固圍巖作用 &l

6、t;/b></p><p>　　使松動、節(jié)理、破裂的圍巖得以聯(lián)結，固而增大了圍巖強度（主要是圍巖內摩擦系數C、內摩擦角ф值得以提高）； </p><p><b>　　3、架設作用 </b></p><p>　　導管為個別圍巖提供支撐點，防止其掉落或滑落，其作用如同磚木結構的椽檁，從而有效仰制圍巖進一步松動。 </p><

7、;p><b>　　4、穩(wěn)定作用 </b></p><p>　　通過小導管向圍巖壓注漿液，漿液滲入，充填圍巖縫裂，使松散圍巖膠結。圍巖整體性、穩(wěn)定性大大加強，在坑道圍巖形成一定厚度的加固圈，同時，也可以阻隔地下水向坑道滲流，起到賭水、防水作用。 </p><p>　　總的來說，小導管能導入圍巖內部一定深度，與拱架及內部穩(wěn)定圍巖一起發(fā)揮協(xié)同作用，通過注漿，使圍巖整體

8、性得以提高和加強，應力分布狀態(tài)得以改善。為隧道的安全開挖提供有力的保障。 </p><p>　　三、超前注漿小導管施工技術要點 </p><p>　　超前小導管在施工時的關鍵問題在于小導管的傾角和注漿壓力。角度太大易造成材料的浪費；角度太小達不到利用桿體的抗拉、抗剪能力，不能增加巖層間的摩擦，只是利用小導管的抗彎性能承受過大的松弛荷載，極易造成圍巖的失穩(wěn)而滑塌。合適的角度是將小導管錨固到爆

9、破松弛圈以外30D（D為小導管直徑），這樣就能夠保證小導管的錨固長度。注漿壓力小，地層未得到加固，小導管只相當于超前錨桿。如果不注漿則危險更大。所以，在應用小導管的部位，必須加強施工質量控制，防止出現意外事故。 </p><p>　　1、安裝小導管制作 </p><p>　　超前預支護的小導管桿體由Φ42mm熱軋無縫鋼管制作，壁厚4mm，管壁四周每隔15cm交錯鉆φ6?的注漿孔，為防止漏漿

10、，管口段1.0m鋼管不開孔。管前端用Φ34mm熱軋無縫鋼管做10cm鍛成錐頭，并與Φ42mm鋼管進行焊接。 </p><p><b>　　2、鉆孔 </b></p><p>　　首先沿開挖輪廓線環(huán)向每間隔40?標出鉆孔位置，用YT-28風鉆開孔，風鉆鉆頭采用60mm的合金鉆頭，在設計的位置上鉆孔（外插角100～140），然后用高壓風吹凈孔內巖屑?？孜徽`差不得大于5?，

11、角度誤差不得大于2 </p><p><b>　　3、安裝導管 </b></p><p>　　用帶沖擊的YT-28風鉆將小導管頂入孔中，或直接用錘擊插入鋼管。導管打入后管內需用高壓風或掏勺清理干凈，導管周圍用塑膠封堵或噴5～8?砼防止漏漿。施工時鋼管與鋼架支撐配合使用時，應從鋼架腹部穿過，尾端與鋼架焊接，前后兩循環(huán)導管的重疊長度不得小于1.0米，鋼管插入孔內的長度不得

12、短于設計長度的95%。 </p><p><b>　　4、注漿 </b></p><p>　?。?）小導管安裝完成后，應進行壓水試驗，壓力一般不大于1.0MPa，并根據設計和試驗結果確定注漿參數。水泥漿液應采用拌合桶配制，配制水泥漿或稀釋水玻璃漿液時，應防止雜物混入，拌制好的漿液必須過濾后使用。注漿應采用專用注漿泵注漿，為加速注漿，可安裝分漿器同時多管注漿。配制好的漿

13、液應在規(guī)定時間內注完，隨配隨用。注漿前先超前小導管厚度5～10cm封閉掌子面，形成止?jié){盤。 </p><p>　　（2）注漿一般應先注拱頂部位，如遇竄孔或跑漿，則應間隔一孔或幾孔注漿。注漿壓力控制在0.5～1.0MPa；水灰比按設計進行攪拌，漿液水灰比為1：1，如果地下水較大時，注漿材料可采用水泥-水玻璃漿液，水泥漿與水玻璃體積比1：0.8，水玻璃濃度35～40波美度，水玻璃模數為2.6；根據實際注漿分析加以調整

14、，以達到最佳注漿效果。注漿過程采用注漿壓力和漿液注入量進行控制。為節(jié)約注漿材料，降低工程成本，保證工程質量，注漿壓力長時間達不到設計的采用定量注漿，即每根導管注入量達到設計要求時即可停止注漿。 </p><p>　?。?）在注漿過程中應隨時觀察注漿壓力，分析注漿情況，防止堵塞、跑漿等現象的發(fā)生，對注漿孔按順序編好號，并對每孔的漿液注入量，注漿壓力、注入起訖時間做好記錄。進行注漿效果的檢查，固結效果的檢查在前后排小

15、導管的搭接范圍內進主要檢查注漿量偏少和有懷疑的鋼管，要認真填寫檢查記錄；采用小撬棍或小錘輕輕敲打鋼管附近，判斷固結情況，并配合風鉆鉆速測試檢查注漿范圍，固結不良或厚度不夠時要補管注漿。開挖過程中，隨時觀察注漿效果，分析測量數據，發(fā)現問題后及時處理。 </p><p><b>　　四、施工效果 </b></p><p>　　從施工效果可以看出，超前小導管具有初期支護效果

16、明顯、施工性好、安全性高的優(yōu)點。超前錨桿應用的部位是以預料發(fā)生坍塌的圍巖為對象。超前錨桿的作用主要是限制圍巖的變形，并在圍巖內形成一個承載圈，錨桿與圍巖共同作用，承受山巖壓力，從而達到維護圍巖穩(wěn)定的目的。這實際上是新奧法的主要指導思想。從施工的實際效果可以看出，超前錨桿確實具有阻止圍巖發(fā)生較大變形的能力。根據量測結果分析，超前小導管的部位與未進行超前小導管施工的部位相比較，其山巖壓力減少70%左右。在施工中，既要考慮圍巖隨時間的變化，也

17、要考慮隨著掌子面的推進與地層的傾斜產生后的荷載現象。 </p><p>　　由于施工中采用了加強支護緊跟掌子面的措施，盡管圍巖自穩(wěn)能力差，且層理向洞內傾斜，有可能增加圍巖的荷載，但在隧洞量測開始日期，掌子面開挖及初期支護已完成20m左右，相當于隧洞上部直徑的8倍。由于應力釋放已基本結束，故作用在臨時支護上的荷載也已穩(wěn)定。超前小導管是在應力重分布前打入的，小導管的約束作用向圍巖提供了一個反力，從而保持和加強了圍巖的

18、自穩(wěn)能力。在開挖過程中，通過超前小導管的錨固力和小導管體所具良好的抗拉、抗剪性能，增大了巖層結構面的摩擦，加強了圍巖的穩(wěn)定，從而有效地控制了層理間的滑動破壞，保證了施工安全。超前小導管是在應力重分布前打入的，小導管的約束作用向圍巖提供了一個反力，從而保持和加強了圍巖的自穩(wěn)能力。在開挖過程中，通過超前小導管的錨固力和小導管體所具良好的抗拉、抗剪性能，增大了巖層結構面的摩擦，加強了圍巖的穩(wěn)定，從而有效地控制了層理間的滑動破壞，保證了施工安全

19、。 </p><p><b>　　五、結束語 </b></p><p>　　綜上所述，超前小導管實際上是在開挖前對圍巖施加徑向力，與徑向錨桿一起作用，在圍巖內部形成一個比較完整的承載體，從而保持圍巖的穩(wěn)定。它比在開挖之后再進行錨桿施工更為合理。因超前小導管直接承受由于隧洞開挖而引起的圍巖應力重分布，是主動地約束。而開挖之后打入的錨桿主要是承受圍巖的松弛應力，則是被動地