超前小导管注浆施工技术探究

毕新华 夏文龙

摘 要：近年来，在隧道工程施工中，由于小导管注浆加钢支撑具有稳定隧道围岩、简单便捷，经济实效等特点，已得到广泛应用。为此本文作者结合深圳地铁七号线西茶矿山区间隧道工程实例，主要就超前注浆小导管施工工艺及施工方法进行了阐述。

关键字：地铁，矿山法隧道，超前小导管，支护

中图分类号：U231文献标识码： A

1、支护机理分析

超前注浆小导管的施做，使得掌子面围岩开挖后，产生不同于未施做时的二次应力状态，

另一方面，通过高压注浆改变了岩体的结构参数。通过这两方面的作用，在未经开挖的岩土体中形成刚度较大的加固圈，提高了岩土体的稳定性，使得隧道开挖时，围岩塑性区出现的时间得到延缓并使围岩的塑性区减小。

通过小导管向岩土体内注入浆液，不但提高了岩土体的力学性能指标，还起到了防水的作用。总之，超前注浆小导管技术的支护机理分析可以从两方面来考虑：小导管的注浆加固机理和结构作用，通过小导管向岩土体内注入浆液，不但提高了岩土体的力学性能指标，还起到了防水的作用。总之，超前注浆小导管技术的支护机理分析可以从两方面来考虑：小导管的注浆加固机理和结构作用。

1.1小导管的注浆加固机理

超前注浆小导管支护技术在使用过程中，通过小导管上的出浆孔，将浆液均匀地压注到围岩中，以达到加固围岩的作用。

在超前注浆小导管支护技术中，采用填充注浆、渗透注浆、劈裂注浆或挤密注浆等机理，在化学胶结作用、惰性填充作用和离子交换作用下，可以改良岩土的现有的性质或从根本上改变岩土的物理化学性质，从而在被注范围内产生一种新的物质。被注浆加固介质强度的增长是一种受多种因素制约的复杂的物理化学过程，浆液与界面的结合形式、浆液饱和度、时间效应以及灌浆材料对注浆效果起着重要的作用。

1.2小导管的结构作用

小导管随着注浆后围岩强度的增长起到了锚杆、棚架和锚杆桩等多重作用，使得被加固区围岩密实，整体稳定性增大，可达到理想的开挖条件。

小导管的锚杆作用机理如同锚杆的锚固机理，主要有联接原理、组合梁原理和均匀压缩拱原理三种。在隧道的超前支护中，三种作用原理同时存在，但究竟以哪种原理为主，要根据地质条件、工艺、和小导管的布置方式综合分析，往往是两种或三种的综合作用。

2、工程概况

深圳市城市轨道交通7号线工程西丽站～茶光站区间起于西丽站南端，止于茶光站北端，区间总长度为872.533m。区间从上往下地质情况为：素填土、砾质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩。区间隧道超前支护采用小导管注浆，初期支护包括格栅钢架、钢筋网和喷射混凝土三项工程。超前支护注浆小导管，采用无缝钢管，壁厚3.5mm，L=3.0m，环向间距0.3m，纵向间距1.5m。钢管前端呈尖锥形，尾部焊上钢筋劲筋，钢管尾端置于格栅钢架腹部，并与格栅钢筋焊接牢固。超前注浆小导管预加固地层，注浆浆液采用水灰比为1:1的水泥浆。超前注浆小导管加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜钻孔安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

3、超前注浆小导管施工工艺及施工方法

3.1 超前注浆小导管施工工艺

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。

3.2超前注浆小导管施工方法

西茶区间隧道Ф42x3.5mm热轧钢管制作的小导管超前支护，配合型钢钢架使用。

3.2.1 小导管设计参数

小导管采用φ42mm、壁厚3.5mm的热轧钢管，长度为3.0m。注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍。在距离铁箍0.5～1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔150mm，呈梅花型布设，孔位互成90°，孔径6～8mm。

根据施工图设计：采用双层小导管沿拱部180°范围的轮廓线环向布置，小导管环向间距按设计为0.3m，纵向间距2.0m。外插角18°，小导管纵向搭接长度≥1.5m。

3.2.2 钻孔

（1）测量放样

小导管孔钻孔前，进行孔位测量放样，孔位测量做到位置准确，钻孔要按放样进行，并设方向架控制钻孔方位，使得孔位外插角符合设计要求，钻孔直径应比钢管直径大 5mm，以便于导管安设。

（2）钻孔：采用 20m3 电动空压机供风，YT28 气腿钻钻孔。

（3）清孔：钻孔完成后采用高压风、水清洗，吹冲干净孔内砂尘及积水。所有钻孔完成后均由质检部门人员进行检验。

3.2.3 小导管安装

小导管安装采用先钻孔后下管法进行施工，小导管安设时将小导管穿过型钢钢架（型钢钢架腹部割孔），用气腿钻钻机推入，推入长度不小于钢管长度的 90%，并用高压风枪将钢管内的砂石吹出。

3.2.4 孔口密封后岩面封闭

小导管安设完成后，应用塑胶泥封堵管口，每一循环小导管注浆前，上半断面掌子面及顶拱工作面采用喷 C25 混凝土封闭，厚度为 30cm，以防漏浆。

3.2.5注浆

小导管注浆材料及配合比根据不同地质情况和设计要求采用单液水泥浆：水泥采用Po32.5普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为1∶1。注浆压力应根据地层致密程度决定，一般为0.1～0.3MPa。用KBY-50/70注浆机进行注浆，采用注浆量和注浆压力双控原则进行注浆时间的控制。注浆浆液采用拌和机拌和，并在注浆过程中不断搅拌。注浆按由下至上的顺序施工，如遇串浆或跑浆则隔孔灌压。注浆参数在正式施工前进行试验，结束标准采用定压、定量双控制。

注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计注浆量的 80%以上，可结束该孔注浆；注浆压力未达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量，并无漏浆现象，亦可结束该孔注浆。

4、质量保证措施

4.1 施工之前，对施工人员进行详细的技术交底，使得施工管理人员、施工人员熟悉小导管施工工艺要求，严格按照设计和规范要求进行施工。

4.2 所有材料除必须有出厂合格证外，还要进行进场抽检；重要材料（如钢管、水泥、水玻璃等）需按有关规范做验收试验，试验合格后方可投入使用。

4.3小导管钻孔深度、方向、外插角、孔径应符合设计要求。注浆前，孔内的石屑、岩粉须清理干净，并将孔内积水排净，钻孔验收合格后及时组织进行小导管注浆施工。

4.4 注浆：

⑴小导管安设完成后，应用塑胶泥封堵管口，每一循环小导管注浆前，上半断面掌子面及顶拱工作面采用喷 C25 混凝土封闭，厚度为30cm，以防漏浆。

⑵注浆时由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，先无水孔，后有水孔，应利用止浆塞保持孔内浆液完全凝固，若有串浆或跑浆时采用间隔注浆，最后完成全部注浆。

⑶小导管注浆的孔口最高压力应严格控制在允许的范围内，

⑷注浆结束条件应根据注浆压力和单孔注浆量两个指标来判断确定。

⑸注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管，跑浆，漏浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。

5、结论

利用超前小导管作为浅埋进口段的超前支护，其成功取决于往管内注浆以固结软弱围岩、充填钢管与孔壁间的空隙，使导管与围岩固结紧密，以提高钢管强度。开挖后架设拱形钢架支撑，形成牢固的壳状支护结构，有效地阻止松散围岩的坍塌，为安全进洞及坍塌处理创造了良好的施工条件。

参考文献：

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