小導(dǎo)管注漿在隧道工程中的應(yīng)用分析

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摘要：近年來，小導(dǎo)管注漿技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用問題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對相關(guān)內(nèi)容做了概述，結(jié)合工程實例分析了工藝原理及注漿目的，并分別從多個角度與方面就超小導(dǎo)管施工技術(shù)的應(yīng)用問題展開了研究，闡述了筆者對此的幾點看法與認(rèn)識，望有助于相關(guān)工作的實踐。

關(guān)鍵詞：小導(dǎo)管；注漿技術(shù)；隧道工程；應(yīng)用

1前言

作為隧道工程實踐中的一項重要方面，對小導(dǎo)管注漿技術(shù)的應(yīng)用占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。該項課題的研究，將會更好地提升對小導(dǎo)管注漿技術(shù)的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化隧道工程實踐的最終整體效果。

2概述

隨著國家環(huán)保節(jié)能的要求，城市集中供熱事業(yè)也得到了長足的發(fā)展，城市供熱主干網(wǎng)也得到了快速發(fā)展，在提高人民生活水平和改善環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用；在通過交通流量大的路口時往往采用隧道設(shè)計方案。在自穩(wěn)性很差的軟弱松散地層修建隧道時，常采用淺埋暗挖的施工方法，而預(yù)加固及預(yù)支護(hù)措施則在隧道施工過程中起著關(guān)鍵作用。超前小導(dǎo)管注漿是隧道工程進(jìn)行掘進(jìn)施工中采用的一種超前的預(yù)支護(hù)技術(shù)，在隧道的軟弱破碎地層、穿越淺埋段、沙層段、洞口偏壓段、斷層破碎帶及沙卵石段等不良地段施工中發(fā)揮著重要的作用。采用超前小導(dǎo)管注漿法，可將隧道開挖過程中所釋放的荷載傳遞至前方的圍巖及后方初支部位，從而保證隧道掘進(jìn)中圍巖的穩(wěn)定性。小導(dǎo)管注漿是指沿著隧道縱方向于拱上部的開挖輪廓線外部一定范圍內(nèi)密排向前上方傾斜的注漿鋼花管，這種注漿施工工藝較為簡單，利用一些簡單工具即可在小空間范圍內(nèi)進(jìn)行鉆眼與布管，同時可在地層出現(xiàn)變化的狀況下對施工方案進(jìn)行及時調(diào)整，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

3工程概況

本標(biāo)段共有4座隧道，本文所選取的案例為邢州大道與鋼鐵路交叉口隧道，共長約175.27m，斷面（寬×高）：2.6m×2.20m，兩端豎井2座，井深約16m。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，隧道標(biāo)高范圍內(nèi)為砂層、粉質(zhì)粘土，無地下水。隧道標(biāo)高處于62~67m斷層上，根據(jù)地質(zhì)勘察標(biāo)高60~70m，斷面為中砂，屬于Ⅴ類圍巖。施工期間道路不中斷，施工時保證安全尤為重要。本標(biāo)段隧道按“淺埋暗挖工藝”設(shè)計施工。隧道開挖采用短臺階人工開挖，一般情況下，臺階長度控制在1m左右以內(nèi)，施工中嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護(hù)、勤量測、早封閉”的原則。穩(wěn)定土體是開挖洞體的先決條件。采用超前小導(dǎo)管支護(hù)的方法進(jìn)行施工。砂、土中施工小導(dǎo)管采用頂進(jìn)法，或吹孔成洞的辦法施工。如遇見無法頂進(jìn)的石灰?guī)r采用風(fēng)槍轉(zhuǎn)孔，孔徑45mm。成孔后下小導(dǎo)管注漿，保證圍巖穩(wěn)定性。

4工藝原理及注漿目的

在軟弱土層中沿著開挖輪廓線和加固輪廓線，按照一定的入射角度，打設(shè)一定數(shù)量的小導(dǎo)管，用注漿設(shè)備把配置好的注漿材料，通過小導(dǎo)管注入到軟弱地層里，使注漿材料在軟弱地層里向四周迅速擴散和固結(jié)，并使小導(dǎo)管和土體固結(jié)在一起，起到棚護(hù)和加固地層的作用。根據(jù)地質(zhì)條件及圍巖特性，注漿的目的等不同，注漿材料一般分為兩類：第一類為注水泥漿，其主要作用為增強鋼管剛度。第二類為注水泥漿和水泥-水玻璃雙液漿，其作用為：①漿液通過超前壓注到巖體裂隙中經(jīng)過物理化學(xué)作用，即能將破碎圍巖或松散顆粒在短時間內(nèi)膠結(jié)成整體，起到預(yù)支護(hù)作用，為隧道開挖施工安全提供保障和增強圍巖的整體穩(wěn)定性；②漿液填充巖（土）體的空隙，凝結(jié)固化后，阻隔了地下水向坑道的滲入，起到了堵水防水作用。

5超前小導(dǎo)管施工技術(shù)應(yīng)用

本隧道為Ⅴ類圍巖，拱部周邊全部采用準(zhǔn)42超前小導(dǎo)管注入改性水玻璃漿液加固地層，水泥漿與水玻璃的體積比為1：1。小導(dǎo)管長2.5m，環(huán)向間距30cm，外插角5~7°。5.1測量放線豎井施工完成后，用垂線法將地面上的中心線點引入井內(nèi)，在井底部設(shè)2個點，井壁上設(shè)3個點。高程點用鋼尺從地面引到施工井底部作標(biāo)志固定，測量過程均需要進(jìn)行三角測量法校核，避免出現(xiàn)測量錯誤，以保證隧道中心線準(zhǔn)確。測量人員將雙排小導(dǎo)管的打設(shè)位置準(zhǔn)確的放樣在待施工斷面上，并做好醒目的標(biāo)記，同時設(shè)置必要的穩(wěn)定的控制點，用來控制鉆孔時鉆桿的外插角和方向。5.2小導(dǎo)管加工小導(dǎo)管采用準(zhǔn)42鋼管加工制作，管身前端切削成尖錐狀，導(dǎo)管中部布置梅花形泄?jié){孔，泄?jié){孔孔徑6～8mm，孔間距20～30cm；在導(dǎo)管尾部焊接鋼筋加強箍。5.3小導(dǎo)管的安裝小導(dǎo)管沿拱頂環(huán)向間距20cm，仰角10～15°；布設(shè)范圍為整個拱頂。為便于插入土層，鋼管前端制成錐形，用引孔器引孔，打設(shè)時必須從首榀鋼架腹部穿過，每兩榀鋼架打設(shè)一次小導(dǎo)管，兩次打設(shè)小導(dǎo)管重疊1.0m。鋼管就位后，將管內(nèi)積物吹凈，孔口用木塞臨時堵塞。5.4小導(dǎo)管注漿（1）注漿前對于設(shè)備器材應(yīng)安排專人進(jìn)行檢查，并對設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場試運行，使其注漿壓力能夠達(dá)到設(shè)計壓力，保證后續(xù)注漿工作的連續(xù)性。同時將鋼管尾部和孔口周邊空隙封堵；鋼管尾部可采用止?jié){塞和快速接頭封堵，孔口周邊空隙可以用快干水泥或者噴射混凝土封堵。（2）漿液應(yīng)在攪拌機中拌合，水泥漿的投料順序為：在放水的同時，將外加劑一并放入攪拌機，根據(jù)攪拌機容量的大小，待水量加足后，攪拌lmin，然后放入對應(yīng)量的水泥，再繼續(xù)攪拌不少于3min；將拌合好的水泥漿和水玻璃雙液采用兩臺注漿泵及其管路，按1：1比例一定流量壓入孔口混合器，然后通過帶孔小導(dǎo)管注入巖土體。根據(jù)砂層的實際情況，調(diào)整漿液的凝結(jié)速度和早期強度，以滿足開挖和支護(hù)的需要。每次配置的漿液量應(yīng)與注漿速度相適應(yīng)，本案例中漿液要在30min內(nèi)使用完，不得任意延長停放時間，注漿壓力應(yīng)控制在0.3~0.4MPa。通常，開挖兩個循環(huán)施做一次注漿；當(dāng)遇到的土體特別差或有地下滯水時應(yīng)做到每個循環(huán)注漿一次。5.5注漿效果檢查注漿結(jié)束后應(yīng)對注漿效果進(jìn)行檢查，確保其符合設(shè)計要求，當(dāng)不滿足設(shè)計要求時要進(jìn)行補孔重新注漿操作。對于注漿結(jié)束后的注漿效果檢查工作通常分三種方式：（1）為了測量注漿效果，應(yīng)先用聲波探測儀測量注漿巖體聲速。（2）在兩個注漿孔之間注漿質(zhì)量較差的部位鉆探取出漿液固結(jié)體巖芯，并觀察檢查孔的穩(wěn)定情況與漏水情況等，做室內(nèi)試驗，測定芯樣的物理力學(xué)指標(biāo)，據(jù)此判斷注漿效果的優(yōu)劣。（3）詳細(xì)分析注漿記錄，查看每個孔的注漿持續(xù)時間、壓力、注漿量及在注漿過程中是否存在跑漿、漏漿現(xiàn)象及漏注區(qū)域，用注漿量估算漿液的擴散半徑，分析是否形成預(yù)設(shè)的固結(jié)圈。5.6其他注意事項（1）注漿量和注漿壓力應(yīng)通過試驗確定；（2）注漿施工應(yīng)防止超出注漿范圍，施工期應(yīng)監(jiān)測地下水是否受到污染；（3）注漿材料的選用應(yīng)根據(jù)工程實際，遵從設(shè)計通過試驗確定；一般來說，如果采用水泥漿液時，水灰比可以按0.5：1~1：1考慮，如果需要縮短凝結(jié)時間，可以加入速凝劑，通常可選擇氯鹽、三乙醇胺等外加劑；若采用水泥-水玻璃漿液時，水泥漿水灰比和單用水泥漿液時一致，水玻璃濃度25~40波美度，水泥漿和水玻璃體積比1：1~1：0.3；（4）配置好的漿液應(yīng)具備良好的可注性，固結(jié)后應(yīng)有一定的強度，收縮小，穩(wěn)定、耐久，具有抗?jié)B性；注漿液安全、無毒性，注漿工藝簡單、便于操作；（5）注漿施工按土質(zhì)類別選擇施做方法。在淤泥類軟土層中宜采用高壓噴射注漿法；在黏土層中一般采用劈裂、電動硅化注漿法；在砂層中一般采用擠壓、滲透注漿法；一般在卵石、砂石地層選用滲入注漿法；（6）注漿完成后，根據(jù)漿液種類，通常水泥漿8h、水泥-水玻璃雙漿液4h后方可開挖，開挖長度按設(shè)計循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)行，以保留一定長度的止?jié){墻。

6結(jié)束語

小導(dǎo)管注漿技術(shù)在巖石破碎、裂隙發(fā)育、地下水豐富的軟弱圍巖和砂層中應(yīng)用，可以提高圍巖類別，加固效果顯著。同時，由于改作業(yè)方法不需要大型幾句設(shè)備、工藝簡單、見效快、經(jīng)濟(jì)和社會效益好，在設(shè)計和施工中總是優(yōu)先選用。加強對小導(dǎo)管注漿技術(shù)在隧道工程中應(yīng)用的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的小導(dǎo)管注漿技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該加強對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學(xué)性。

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作者:張達(dá) 單位:山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司