隧道超前注漿小導(dǎo)管施工技術(shù)探討

1、<p>　　隧道超前注漿小導(dǎo)管施工技術(shù)探討</p><p>　　摘要：近年來(lái)，超前注漿小導(dǎo)管技術(shù)在隧道工程施工中得到廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)超前小導(dǎo)管注漿施工技術(shù)作一些探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：隧道 超前支護(hù) 小導(dǎo)管注漿 施工技術(shù) </p><p>　　近年來(lái)，在隧道工程施工中，由于小導(dǎo)管注漿加鋼支撐具有穩(wěn)定隧道圍巖、簡(jiǎn)單便捷，經(jīng)濟(jì)實(shí)效等

2、特點(diǎn)，已得到廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)超前小導(dǎo)管注漿施工技術(shù)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(cè)設(shè)線間距約為30-36m。右線全長(zhǎng)690m，進(jìn)出口分別采用端墻式、削竹式洞門；左線全長(zhǎng)773m，進(jìn)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(dāng)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(zhì)粉質(zhì)粘土層組成，出口段圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，工程性質(zhì)差，浸水易軟化，穩(wěn)定性差。施工開挖洞頂極易塌方，側(cè)壁易變形，需超前支護(hù)。 </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(jí)及斷層帶，其中SⅤa、SⅤb、SⅤc、SⅣa、SⅣb、SⅣc襯砌類型均在拱部120°范圍，設(shè)

4、計(jì)采用Φ42小導(dǎo)管超前支護(hù)輔助施工，超前小導(dǎo)管在隧道開挖輪廓線以外施作。注漿超前小導(dǎo)管Φ42（壁厚4mm）施工時(shí)，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(dǎo)管環(huán)向距離40cm。超前支護(hù)單根長(zhǎng)3.5m，搭接長(zhǎng)度不小于1.0m，端部焊接在鋼架上。 </p><p>　　二、超前注漿小導(dǎo)管支護(hù)機(jī)理 </p><p>

5、　　目前，對(duì)于小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)作用及機(jī)理的試驗(yàn)和理論分析尚處于進(jìn)一步研究階段。但我們可以明確小導(dǎo)管注漿具有以下作用： </p><p><b>　　1、支護(hù)作用 </b></p><p>　　小導(dǎo)管可以限制約束圍巖變形，它將松動(dòng)圍巖與拱架連接起來(lái)，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(dòng)、節(jié)理、破裂的圍巖得以聯(lián)結(jié)，固而增大了圍巖強(qiáng)度（主要是圍巖內(nèi)摩擦系數(shù)C、內(nèi)摩擦角ф值得以提高）； </p><p><b>　　3、架設(shè)作用 </b></p><p>　　導(dǎo)管為個(gè)別圍巖提供支撐點(diǎn)，防止其掉落或滑落，其作用如同磚木結(jié)構(gòu)的椽檁，從而有效仰制圍巖進(jìn)一步松動(dòng)。 </p><

7、;p><b>　　4、穩(wěn)定作用 </b></p><p>　　通過(guò)小導(dǎo)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(jié)。圍巖整體性、穩(wěn)定性大大加強(qiáng)，在坑道圍巖形成一定厚度的加固圈，同時(shí)，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(lái)說(shuō)，小導(dǎo)管能導(dǎo)入圍巖內(nèi)部一定深度，與拱架及內(nèi)部穩(wěn)定圍巖一起發(fā)揮協(xié)同作用，通過(guò)注漿，使圍巖整體

8、性得以提高和加強(qiáng)，應(yīng)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(dǎo)管施工技術(shù)要點(diǎn) </p><p>　　超前小導(dǎo)管在施工時(shí)的關(guān)鍵問(wèn)題在于小導(dǎo)管的傾角和注漿壓力。角度太大易造成材料的浪費(fèi)；角度太小達(dá)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(dǎo)管的抗彎性能承受過(guò)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(dǎo)管錨固到爆

9、破松弛圈以外30D（D為小導(dǎo)管直徑），這樣就能夠保證小導(dǎo)管的錨固長(zhǎng)度。注漿壓力小，地層未得到加固，小導(dǎo)管只相當(dāng)于超前錨桿。如果不注漿則危險(xiǎn)更大。所以，在應(yīng)用小導(dǎo)管的部位，必須加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，防止出現(xiàn)意外事故。 </p><p>　　1、安裝小導(dǎo)管制作 </p><p>　　超前預(yù)支護(hù)的小導(dǎo)管桿體由Φ42mm熱軋無(wú)縫鋼管制作，壁厚4mm，管壁四周每隔15cm交錯(cuò)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(wú)縫鋼管做10cm鍛成錐頭，并與Φ42mm鋼管進(jìn)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(biāo)出鉆孔位置，用YT-28風(fēng)鉆開孔，風(fēng)鉆鉆頭采用60mm的合金鉆頭，在設(shè)計(jì)的位置上鉆孔（外插角100～140），然后用高壓風(fēng)吹凈孔內(nèi)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(dǎo)管 </b></p><p>　　用帶沖擊的YT-28風(fēng)鉆將小導(dǎo)管頂入孔中，或直接用錘擊插入鋼管。導(dǎo)管打入后管內(nèi)需用高壓風(fēng)或掏勺清理干凈，導(dǎo)管周圍用塑膠封堵或噴5～8?砼防止漏漿。施工時(shí)鋼管與鋼架支撐配合使用時(shí)，應(yīng)從鋼架腹部穿過(guò)，尾端與鋼架焊接，前后兩循環(huán)導(dǎo)管的重疊長(zhǎng)度不得小于1.0米，鋼管插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度不得

12、短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。 </p><p><b>　　4、注漿 </b></p><p>　?。?）小導(dǎo)管安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓力一般不大于1.0MPa，并根據(jù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果確定注漿參數(shù)。水泥漿液應(yīng)采用拌合桶配制，配制水泥漿或稀釋水玻璃漿液時(shí)，應(yīng)防止雜物混入，拌制好的漿液必須過(guò)濾后使用。注漿應(yīng)采用專用注漿泵注漿，為加速注漿，可安裝分漿器同時(shí)多管注漿。配制好的漿

13、液應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)注完，隨配隨用。注漿前先超前小導(dǎo)管厚度5～10cm封閉掌子面，形成止?jié){盤。 </p><p>　?。?）注漿一般應(yīng)先注拱頂部位，如遇竄孔或跑漿，則應(yīng)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(shè)計(jì)進(jìn)行攪拌，漿液水灰比為1：1，如果地下水較大時(shí)，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(shù)為2.6；根據(jù)實(shí)際注漿分析加以調(diào)整

14、，以達(dá)到最佳注漿效果。注漿過(guò)程采用注漿壓力和漿液注入量進(jìn)行控制。為節(jié)約注漿材料，降低工程成本，保證工程質(zhì)量，注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到設(shè)計(jì)的采用定量注漿，即每根導(dǎo)管注入量達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)即可停止注漿。 </p><p>　?。?）在注漿過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀察注漿壓力，分析注漿情況，防止堵塞、跑漿等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)注漿孔按順序編好號(hào)，并對(duì)每孔的漿液注入量，注漿壓力、注入起訖時(shí)間做好記錄。進(jìn)行注漿效果的檢查，固結(jié)效果的檢查在前后排小

15、導(dǎo)管的搭接范圍內(nèi)進(jìn)主要檢查注漿量偏少和有懷疑的鋼管，要認(rèn)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(jié)情況，并配合風(fēng)鉆鉆速測(cè)試檢查注漿范圍，固結(jié)不良或厚度不夠時(shí)要補(bǔ)管注漿。開挖過(guò)程中，隨時(shí)觀察注漿效果，分析測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)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(dǎo)管具有初期支護(hù)效果

16、明顯、施工性好、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。超前錨桿應(yīng)用的部位是以預(yù)料發(fā)生坍塌的圍巖為對(duì)象。超前錨桿的作用主要是限制圍巖的變形，并在圍巖內(nèi)形成一個(gè)承載圈，錨桿與圍巖共同作用，承受山巖壓力，從而達(dá)到維護(hù)圍巖穩(wěn)定的目的。這實(shí)際上是新奧法的主要指導(dǎo)思想。從施工的實(shí)際效果可以看出，超前錨桿確實(shí)具有阻止圍巖發(fā)生較大變形的能力。根據(jù)量測(cè)結(jié)果分析，超前小導(dǎo)管的部位與未進(jìn)行超前小導(dǎo)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(shí)間的變化，也

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

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

19、。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，超前小導(dǎo)管實(shí)際上是在開挖前對(duì)圍巖施加徑向力，與徑向錨桿一起作用，在圍巖內(nèi)部形成一個(gè)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(jìn)行錨桿施工更為合理。因超前小導(dǎo)管直接承受由于隧洞開挖而引起的圍巖應(yīng)力重分布，是主動(dòng)地約束。而開挖之后打入的錨桿主要是承受圍巖的松弛應(yīng)力，則是被動(dòng)地