小导管预注浆加固软弱围岩的隧道施工

小导管预注浆加固软弱围岩的隧道施工

邓伟

中铁一局集团厦门建设工程有限公司福建省厦门市361000

摘要：近些年来，随着道路建设工程领域逐步拓宽，隧道在工程中越来越多的被应用于山岭较多的地区，隧道建设中，往往会出现工程中岩层的不稳定滑动，因此小导管预注浆技术产生了，小导管注浆技术可以注入岩层中加固材料，这就大大增加了整个工程施工中的安全性，因此熟练掌握小导管技术的关键和操作步骤，使小导管技术在围岩隧道加固工程中发挥最大的功效，才能促进整个工程的稳步完成和提高工程的安全性。

关键词：超前支护小导管注浆施工技术

最近几年，在修建隧道的施工过程中，小导管支护技术被广泛推广，小导管注浆技术可以加强隧道岩层的稳定性，而且整个过程易于操作，耗费经济小，所以小导管注浆技术得到非常广泛的应用。本文就通过工程施工中的实例，对小导管注浆技术在加固软弱围岩的隧道施工方面做出简要的分析和论述。

一、工程概况

某改建扩能隧道为Ⅰ级铁路双线隧道，隧道全长10301m，测设线间距为4.4m，设计行车速度为200KM/h，最大坡度8.43‰，隧道最大埋深约380m，隧道进口采用柱式洞门、出口采用帽檐斜切式缓冲结构洞门，隧道建址内穿越8条断层带、2处岩层接触带和4处侵入接触带，穿越区地层岩质软、节理裂隙发育、岩溶发育，施工开挖洞顶极易塌方，侧壁易变形，需超前支护。

二、超前注浆小导管支护机理

目前，对于小导管注浆超前支护作用及机理的试验和理论分析尚处于进一步研究阶段。但我们可以明确小导管注浆具有以下作用：

1、支护作用

小导管可以限制约束围岩变形，它将松动围岩与拱架连接起来，协同受力，从而提高围岩的自承力。

2、加固围岩作用

使松动、节理、破裂的围岩得以联结，固而增大了围岩强度；

3、架设作用

导管为个别围岩提供支撑点，防止其掉落或滑落，其作用如同砖木结构的椽檩，从而有效抑制围岩进一步松动。

4、稳定作用

注浆材料通过小导管注入围岩时，填充了围岩间的空隙，使的岩层间松散的砂石胶结，使整个围岩成为一个整体，更加稳定坚固，一定高度和厚度的加固圈还可以阻隔一部分岩石裂隙水流入坑道，为整个工程提高一层安全保障。

总而言之，注浆材料可以通过小导管到达一定围岩的深度，跟其他架构和另外一些稳定设施一起互相协助，注浆之后，促使整个旧的原有围岩变成一个整体，承受力的分布也得到分散。整体提高了整个隧道的安全施工效力。

三、超前注浆小导管施工技术要点

超前小导管在应用时有两个关键点：小导管注浆时的压力和小导管本身的倾角问题。小导管倾斜坡度大，会造成施工材料的无必要浪费；小导管倾斜坡度过小，又达不到利用小导管的效果，没有使岩层摩擦加大，达不到预期的效果，那么小导管就失去了功效而且还容易导致围岩的滑塌。再谈及注浆时的压力，压力过小，没有起到加固岩层的作用，小导管只当做了超前的锚杆。如果工程精简没有注浆，那么日后的危险恐怕更大。

1、安装小导管制作

超前预支护的小导管杆体一般采用42mm热轧无缝钢管制作，壁厚4mm，管壁四周每隔15cm交错钻注浆孔，为防止漏浆，管口段1.0m钢管不开孔。

2、钻孔

首先沿开挖轮廓线环向标出钻孔位置，用YT-28风钻开孔，风钻钻头采用60mm的合金钻头，在设计的位置上钻孔（外插角100～140），然后用高压风吹净孔内岩屑。

3、安装导管

用带冲击的YT-28风钻将小导管顶入孔中，或直接用锤击插入钢管。导管打入后管内需用高压风或掏勺清理干净，导管周围用塑胶封堵或喷5～8mm砼防止漏浆。施工时钢管与钢架支撑配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊接，前后两循环导管的重叠长度不得小于1.0米，钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。

4、注浆

（1）小导管安装完成后，应进行压水试验，压力一般不大于1.0MPa，并根据设计和试验结果确定注浆参数。注浆应采用专用注浆泵注浆，为加速注浆，可安装分浆器同时多管注浆。

（2）注浆一般应先注拱顶部位，如遇窜孔或跑浆，则应间隔一孔或几孔注浆。注浆压力控制在0.5～1.0MPa；水灰比按设计进行搅拌，浆液水灰比为1：1，如果地下水较大时，注浆材料可采用水泥-水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃体积比1：0.8，水玻璃浓度35～40波美度，水玻璃模数为2.6；根据实际注浆分析加以调整，以达到最佳注浆效果。

（3）从一注浆开始到整个过程结束，要时时观察注入的情况，避免出现堵管、跑浆的差错，根据不同的注浆孔，依次做好排序，并记录下每一个导管注入材料的多少，注浆的时间起始点等信息。注浆结束后，要检查整个注浆的效果和质量，主要检查每一个小导管的注浆量和压力是否达到预期效果，做好相应的信息记录。可以采用小的工具对钢管周围进行敲打，分析里面的固结程度，还要利用风钻确定注浆的范围，如有空洞或者固结效果不佳的应实行二次注浆。

四、施工效果

从施工效果可以看出，超前小导管具有初期支护效果明显、施工性好、安全性高的优点。超前锚管应用的部位是以预料发生坍塌的围岩为对象。超前锚管的作用主要是限制围岩的变形，并在围岩内形成一个承载圈，锚管与围岩共同作用，承受山岩压力，从而达到维护围岩稳定的目的。从施工的实际效果可以看出，超前锚管确实具有阻止围岩发生较大变形的能力。根据量测结果分析，超前小导管的部位与未进行超前小导管施工的部位相比较，其山岩压力减少70%左右。在施工中，既要考虑围岩随时间的变化，也要考虑随着掌子面的推进与地层的倾斜产生后的荷载现象。

由于施工中采用了加强支护紧跟掌子面的措施，尽管围岩自稳能力差，且层理向洞内倾斜，有可能增加围岩的荷载，但在隧道工程挖掘过程中，借助超前小导管的锚固力和小导管体所具良好的抗拉、抗剪性能，增加了岩层和岩层间的摩擦，使的围岩变得更加稳固，这就大大减低了岩层和岩层之间的滑动产生的破坏，提高了整个工程安全性。我们采取超前小导管注浆技术，小导管注浆会对四周的围岩产生一个反向的约束力，这也就加强了围岩的自身稳固性。在隧道工程挖掘过程中，小导管技术具备的坚固性能，无疑可以减低岩层间的摩擦效应，似的围岩隧道更加稳定，使的整个工程处于一个更加稳固安全的环境下进行。

五、结束语

综上论述，小导管注浆技术是可以在整个工程隧道施工进行前增加径向力，与更多支架一起，在隧道围岩工程内部搭建出一个新的承载架构，提高围岩隧道施工的安全性。这样就比以往的隧道挖掘技术更加合理。因为每个小导管是科学分布于每一个承载力网点中的，这就无形中分散了隧道岩层的承载力，他会主动支持整个工程的震动和变化，开挖以后采取的加固措施只是被动承受巨大的隧道压力，他们的工作原理是迥然不同的。因此小导管技术更具有安全性和稳固性，所以我们要不断完善小导管注浆技术，这样才能更加利于加固软弱围岩隧道的施工安全，从而提高安全施工质量也增加了经济效益。

参考文献：

[1]张志强，超前注浆小导管施工技术探究，《中国新技术新产品》2012年08期

[2]平树江，傅伟，李双江，胡崇经.隧道超前小导管注浆工艺的质量控制[J].山东交通科技，2004，（02）.