浅析隧道超前小导管注浆施工技术

张康

摘 要 隧道洞口为Ⅳ级、Ⅴ级围岩及Ⅴ级围岩加强段的软弱围岩施工，一般需先在通过管棚施工段终止桩号前进行打设超前小导管施工的预支护，同时注入浆液渗透入围岩的节理和裂隙中以增加围岩之间的黏结力，增大土体之间的摩擦力，使围岩整体更加稳定。在隧道施工过程中，超前小导管注浆施工需针对不同围岩类型变化调整，同时也受地表径流、地下水、洞内射流等一系列复杂环境的影响。实际操作施工过程中对超前小导管注浆也有着严苛的规范要求，所以超前小导管施工一直是目前隧道施工中的一个重点、难点。

关键词 小导管;注浆;水灰比;地表径流

引言

在Ⅳ級、Ⅴ级围岩及Ⅴ级围岩加强段的隧道施工中，常见浅埋、偏压、富含水量、软弱围岩等情况，遵循“管超前、严注浆”的原则，需要在施工掌子面打设超前小导管，与钢架支撑配合使用，超前小导管应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊接。小导管尾部环焊φ8加劲箍，置于钢架上并与钢架焊接牢固。超前小导管注浆完成后封闭施工掌子面。

1超前支护安装及注浆

（1）超前支护施工，是以水泥浆、水泥砂浆作为灌浆材料。超前小导管、钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀等。超前小导管注浆按固结导管周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m。注浆参数：水灰比0.5∶1，注浆初始压力0.5Mpa，终压1.5Mpa（Ⅳ、Ⅴ级围岩）;注浆前应先进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，以利施工。

（2）注浆料应由杆体中孔灌入（浆液配比参照前述设计要求），设置止浆塞。连接小导管与注浆管，进行注浆，注浆料应由杆体中孔注入，设置止浆塞。注浆时迅速将5～10根小钢管、注浆管及注浆泵用快速注浆接头连接好。注浆机用两台，水泥浆水灰比、注浆压力应满足上述设计要求，同时注浆。

（3）把注浆机软管出浆口与超前小导管尾部相接，开动注浆泵注浆，压配制好的水泥浆入钢管，直至从超前小导管杆体溢出的浆液充满整个钻孔，并扩散到一定半径的围岩中。浆液从孔口周边溢出或压力表达到压力值为止，整个过程一次完成[1]。①注浆按由下而上，先无水孔后有水孔的顺序进行。②浆液由稀到浓逐级变换，先稀后浓。③注浆完后，立即堵塞孔口，防止浆液外流。

（4）注浆异常现象处理。①注浆中如发生与其他孔串浆，将串浆孔堵住，轮到注该孔时，拔出堵塞物，用高压风或水冲洗，如拔出堵塞物时，仍有浆液外流，则可不冲洗，立即接管注浆。②压力突升则可能发生堵管，立即停机检查处理。③如果压力长时间不增加，检查是否窝浆或流往别处，否则调整浆液配比，缩短胶凝时间，进行小泵量低压或间歇注浆，但间歇时间不能超过浆液胶凝时间。必要时采用水泥砂浆间歇注浆。

（5）将止浆塞穿入钢管末端与孔口齐平，并与格栅钢架焊接牢固。

（6）注浆时，旁站技术人员做好注浆记录。

（7）完成超前支护注浆施工后，在钢管、锚杆支护环的保护下，按设计的施工步骤转入下道工序。

2超前小导管施工的特点

隧道管棚段过前2-3m要预先打设超前小导管，超前小导管采用φ42的热轧无缝钢管，超前小导管长为4.5m，环向间距40cm，设立于上台阶拱部。超前小导管自打设桩号起纵向间距为每三榀工字钢打设一环，注浆过程派专人负责，填写《注浆记录表》，详细记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。并针对现场可能出现的特殊情况，做出相应应急措施。

超前小导管外倾角为15°，Ⅴ级围岩中工字钢间距为0.5m，一般超前小导管为1.5m一环;Ⅳ级围岩中工字钢间距为0.75m，一般超前小导管为2.25m一环。具体桩号需要隧道测量人员严格控制，对于已打超前小导管桩号做标记和记录[2]。

3针对于超前小导管的隧道塌方和灾害的一般防治措施

天然软弱围岩遭受雨水侵害，会造成围岩内土体或岩体之间的滑动，造成一些洞内塌方，洞外滑坡的自然灾害。隧道进洞30m后，进入管棚支护结束的较软弱围岩段。土质围岩段在下雨过后，土体之间的摩擦力减小，在开挖过程中容易发生不定面积的塌方。所以在预支护打设超前小导管的前提下，考虑洞内射流及地表径流对小导管的注浆效果产生的不利影响，需要做好洞内外防排水的工作。首先在浅埋段上部土体表面用彩条布覆盖，使降水沿彩条布顺流入预先设立的截水沟或排水沟、渗沟中，从而起到截断地表径流的作用。然后在开挖过程前中后期打设导入钢管对围岩内的地表渗流水进行引流，从而减少围岩的土体中的地表渗流水，使土体保持在一个相对干燥的状态。

水流较大时也可采用水玻璃与浆液共注，水泥浆和水玻璃的体积比为1∶0.5，水泥浆水灰比1∶1，水玻璃浓度35波美度，水玻璃模数2.4。同时在塌方段需要控制进尺，并加强监控量测。必要时可采取地表注浆处理。

排水过后，在开挖掌子面上台阶打设超前小导管，用1∶2或1∶3的水泥砂浆封堵孔壁，然后用C20的喷射混凝土封闭工作面。待混凝土形成强度以后，打开小导管的止浆阀对小导管进行注浆，一次注浆效果不明显的，可进行分段间歇性注浆，注浆过程中要控制注浆压力，水灰比保持0.8∶1～1∶1之间，注浆时缓慢增加压力，使浆液渗透并扩散，注浆时从下而上、分段注浆、环内加密，先注单号孔，如在双号孔钻孔过程中，不能发现水泥浆痕迹，则双号孔也需注浆补强，如有明显水泥浆痕迹，则双号孔无须注浆，仅采用水泥砂浆填充管体，根据以往施工经验及现场边仰坡揭示围岩情况判断，双号孔注浆能更加有效地保证注浆质量与效果。注浆程序效果超前小导管与注浆小导管同理。

4结束语

由于小导管注浆施工在实际操作中具有不可预见性，所以往往需要一些经验上的判别。例如小导管注浆浆液针对不同产状的岩层有着不同的浓度变化要求，不同器械的使用操作对注浆时间又有着不同需求，从而对施工进度产生不同程度的影响，因此相应地需要合理安排施工进度计划。工作面封闭后，隐蔽工程内部不可见，故小导管注浆施工时需要记录保存施工过程的影像资料，同时邀请监理单位相关人员旁站检查观测并记录，从而保证施工进度顺利完成。

参考文献

[1] 杨祖建.超前小导管在隧道超前支护施工中的运用研究[J].黑龙江交通科技，2015，（6）：115-116.

[2] 樊朋朋.超前注浆小导管在隧道工程中的应用[J].交通世界，2017，（9）：84-85.