超前小导管隧道施工

霍金岗 霍文财

（1、天津市海泰房地产有限公司，天津 300074 2、天津市市政工程研究院，天津 300074）

引言

超前小导管，是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法，主要用于自稳时间段的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护和隧道不良地质地段超前开挖使用。采用将导管插进围岩里（就是石头里），然后对导管注浆。待导管内砼达到设计要求强度后，再进行隧道开挖。一般适用于地质不良地段（V级围岩等），隧道进洞口也常见此类（大多数用管棚）。

超前小导管注浆加钢支撑是隧道施工辅助稳定开挖的一种方法，简称小管棚施工工艺。在隧道开挖前或开挖中采用该辅助施工方法与稳定措施，以加强隧道围岩稳定。它能将隧道开挖释放的荷载向前传递给前方围岩，向后传递给刚度较大的初支，以保证隧道隧道开挖过程稳定。超前小导管注浆是沿隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外一定范围内向前上方倾斜一定角度的密排注浆钢花管。较大管棚施工，具有相对简单便捷，经济实效的特点。因此，目前隧道进出口端一般普遍采用超前小导管注浆加钢支撑辅助开挖的进洞施工工艺。

1 超前小导管设计

超前小导管配合型钢钢架使用，应用于隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1m。

超前小导管设计参数：

①超前导管规格：符合设计要求；②小导管环向间距 40cm；③倾角：外插角 10°～15°；④注浆材料：纯水泥（添加水泥重量的5%的水玻璃）浆液；⑤设置范围：拱部120°范围。

2 超前小导管施工

2.1 施工准备

①根据客观条件制定切实可行的是施工方法和减少与隧道施工相互干扰的措施。

②选定注浆用料的名称、规格、材质、技术标准，并提出用料量和必不可少的用料量。一般浆液应按照粘土系、水泥系、水泥化学浆液系、化学药系来选择。当地下水丰富或有淤泥砂时，宜采用水泥-水玻璃双液注浆。化学浆液成本高，有一定毒性，对环保不利，宜慎用。

③选定注浆设备，包括钻孔、注浆、实验、检测的设备和仪表器材工具。

④拟定实验方案，决定实验和检查方法，确定收集那些数据，以便选定注浆参数。注浆参数包括注浆有效范围、单孔注浆浆液扩散半径、注浆压力、注浆速度、浆液初凝时间、浆液配合比、止水盘最小尺寸等。

⑤进行施工组织安排。部署加工生产某些自制设备和器材。

2.2 制作钢花管

小导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔10～20cm梅花型钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。

2.3 小导管安装

①测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机钻孔，孔径较设计导管管径大20 mm以上。

②成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入，外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。

2.4 注浆

采用注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先喷射混凝土5～10cm厚封闭掌子面，形成止浆盘。

注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。

注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。

注浆参数可参照以下数据进行选择：

注浆压力：一般为0.5～1.0Mpa；

水泥浆水灰比：1：1；

水玻璃浓度：35波美度；模度2.4；

2.5 注浆异常现象处理

①串浆时及时堵塞串浆孔。

②泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。

③进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。

3 质量验收

3.1 主控项目

①超前小导管所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。

检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每60t为一批，不足60t按一批计。每批抽检一次。

检验方法：检查每批质量证明文件并进行相关性能试验。

②超前小导管所用的钢管的品种和规格必须符合设计要求。

检验数量：全部检查。

检查方法：观察、尺量。

③超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。

检验数量：全部检查。

检查方法：观察。

④超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。

检验数量：全部检查。

检查方法：观察。

⑤注浆浆液的配合比应符合设计要求。

检验数量：全部检查。

检验方法：进行配合比选定试验。

⑥超前小导管注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。

检验数量：全部检查。

检验方法：查施工记录的注浆量和注浆压力，观察。

3.2 一般项目

超前小导管施工允许偏差应符合规定：

采用仪器测量、尺量，每环抽查3根的检查方法，确保方向角允许偏差2°；孔口距允许偏差±50mm；孔深允许偏差+50.0mm。

4 安全、质量注意事项

4.1 注浆前应检查机具是否完好，连接管路及封口是否良好，如发现异常，停止作业。

4.2 注浆前应进行注水试验，不得直接进行注浆。

4.3 作业工人必须配置必须防护用品，在主讲师远离注浆口，防止爆管伤人。

4.4 钢管要与拱架焊接牢固，注浆后注浆孔要堵塞密实。

4.5 施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。

4.6 注浆结束4小时后，方可进行掌子面的开挖。

4.7 相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于1米。

5 结语

小导管注浆是浅埋暗挖隧道支护的一种措施。在软弱、破碎地层中凿空后极易塌孔，且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时，应采取超前小导管支护。超前小导管支护必须配合钢拱架使用。在条件允许时，也可在地面进行超前注浆加固；在有导洞时，也可在导洞内对隧道周边进行径向注浆加固。小导管注浆的注浆施工工艺相对简单，支护技术在很小的空间内利用简单的工具即可进行钻眼及布管工作，遇到地层变化时可以随时调整施工方案，经济效益显著，小导管注浆技术因其适用性强而得到广泛的应用。

[1]部颁《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）.

[2]部颁《公路隧道交通工程设计规范》（JTG-/T D71-2004）.

[3]黄成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4]李河玉.小导管注浆技术及隧道和地下过程中的应用[D].成都:西南交通大学,2002.

[5]徐利锋.小导管超前注浆法在隧道塌方段施工中的应用[J].铁道建筑,2002,（4）：19-22.