超前小导管注浆技术

超前小导管注浆技术

中图分类号：u455 文献标识码：a 文章编号：

【摘要】超前小导管加固技术，是一种常用的隧道施工辅助稳定措施。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。是浅埋暗挖隧道支护的一种措施。

1.小导管注浆加固土体技术

超前小导管注浆是沿隧道开挖轮廓线向外将管壁带孔的小导管

打入地层内，并以一定的压力向管内注浆液。它既能将坑道内周围岩体预先加固及堵住围岩裂隙水，又能起到超前预支护的作用。如图（一）所示。这种方法施工简单，且注浆时间短。但由于注浆压力不高，一般为0.5~1.0mpa，所以加固地层范围较小。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。适用于自稳时间短的砂层。砂卵石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋地段或处理塌方等地段。小导管注浆是浅埋暗挖隧道支护的一种措施。

2.施工准备

2.1注浆材料的选择，注浆材料应根据地质条件及涌水情况确定。

2.1.1在断层破碎带及砂卵石等强渗透地层中，应采用料源广且

价格便宜的注浆材料。

2.1.2断层泥带，注浆材料宜优先选用水玻璃类和木胺类浆液。

2.1.3中、细、粉砂层、细小裂隙层及断层泥地段等弱渗透地层中，宜选用渗透性好、低毒及遇水膨胀的化学浆液，如聚氨酯类。

2.1.4对于不透水的粘土层，宜采用高压劈裂注浆。

2.2注浆材料的配合比

注浆材料的配合比应根据地形情况和胶凝时间要求，并经过实验要求而定，一般地：

2.2.1采用水泥浆液时，水灰比可采用0.8:1~2:1，需缩短凝结时间，则可加入氯盐，三乙醇胺速凝剂。

2.2.2采用水泥~水玻璃浆液时，水泥浆的水灰比可用0.8：

1~1.5:1，水玻璃浓度为25°~40°be，水泥浆与水玻璃的体积比宜为1:1~1:0.3。

2.3.小导管的制作

小导管制作：小导管采用φ42mm的钢管制成，长度宜为3m~6m，沿管体每20cm钻φ8mm孔，四周梅花状布设出浆孔，前端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，当围岩松软时，用锤击直接打入。如图（二）

2.4.对各种施工机械进行检查，保证机械在施工过程中性能良好。

3.超前小导管注浆施工

根据根据暗挖段周边地理、地质位置情况，结合实际施工过程碰到地质状况：

3.1在施工新宫2#桥桩时，钻进至2.0m标高后，遇障碍物无法钻进，经开挖发现地下存在大量松木桩及块石。

3.2对暗挖段与明挖段交接处管棚位置（1.5标高）钻水平引水洞时，进洞2m后遇障碍物无法钻进。

据此发现，暗挖段与明挖段交接处进洞2m高程出洞位置存在较多的松木桩及大块石障碍物。根据以往管棚施工经验，在施工过程中，管棚的钻进如遇松木桩等障碍物，钻进极难有效实施。为此，在保证暗挖施工质量和安全前提下，经有关部门论证，设计调整施工取消大管棚支护，在环向@40cm长4m的小导管中间增设一道6m 长小导管进行加密支护(注浆要求同施工图中隧-31)，故小导管环向间距调整为20cm，且小导管搭接长度为：1m和3m。进行加密注浆后，可有效的预加固拱顶部土体，保证暗挖的拱部支承能力。见附图。

3.3超前注浆小导管参数

φ42 热扎无缝钢管，壁厚3.5mm，l=4.0m和6.0m，环向间距200mm，纵向间距3.0m，普通水泥注浆加固区0.5m*0.5m梅花形布置，外插角10～15°，注浆液为42.5级普通硅酸盐水泥－水玻璃双液浆和超细水泥系列注浆材料-水玻璃双液浆。

小导管从工字钢腹板穿过或尾部焊接于钢拱架上，与钢拱架共同组成支护体系。尾端支撑于钢架上，也可焊接于系统锚杆的尾端。

4.4施工工艺

4.4.1注浆工艺如下图所示：

4.4.2超前小导管施工前，根据设计要求和围岩情况定出孔位，做出标记。

4.4.3检查锚杆原材料型号、规格、品种，以及锚杆各部件质量和技术性能应符合设计要求。

4.4.4用风钻人工打眼，打眼时根据围岩情况选择孔位角度，外插角10～15°，孔深不小于400mm和600mm。

4.4.5吹孔，用高压水进行孔内稀释。

4.4.6插入φ42mm，壁厚3.5mm的小导管。

4.4.7超前小导管保持不小于1m或3m的搭接长度。

4.4.8注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥－水玻璃双液浆及超细水泥系列注浆材料－水玻璃双液浆，注浆前先进行现场试验，注浆参数通过现场试验按实际情况确定。

4.4.9当每孔注浆量达到了设计注浆量或注浆压力时可以结束注浆。

4.4.10注浆机械：采用kby-50/70双液注浆机，浆液由水泥砂浆拌合机和tbw50/15混浆泵拌制。

灌注浆液： 42.5级普通硅酸盐水泥－水玻璃双液浆及超细水泥系列注浆材料－水玻璃双液浆。

注浆参数：注浆终压0.5~2.0mpa

扩散半径500mm

水泥浆浓度0.8~1.25:1

体积比1:1

浆液初凝时间1~2分钟

缓凝剂掺量4~5%

5.质量和技术要求

5.1超前小导管应采用外径42mm，壁厚3.5mm的热扎无缝钢管，在现场加工。

5.2孔位应根据设计要求和围岩情况作出标记，孔位允许偏差±50mm，钻孔深度允许偏差±50mm；一般外插角10°～15°，锚杆环向间距200mm。

5.3锚杆方向宜尽量与围岩主要结构面垂直（不应过分苛求与设计一致，可根据具体结构面情况予以调节），用高压水将孔眼稀释干净。

5.4锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的90%；锚杆搭接长度应不小于1m。

5.5注浆压力应为0.5~2.0mpa，在孔口处预留80cm止浆段。5.6注浆开始或中途停止超过3min时，应用水润滑灌浆灌及其管路，注浆孔口压力不得大于0.4mpa。

5.7φ42 注浆小导管钻头为30°的锥体，小导管端部应焊接在钢架上，与钢架共同作用，达到最好支护效果。托板可用3号钢，厚度不宜小于6mm，尺寸不宜小于150mm×150mm。