隧道超前小導(dǎo)管注漿作業(yè)中的質(zhì)量要求及注意事項(xiàng)

詹國(guó)景

中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 528041

作為隧道掘進(jìn)施工過(guò)程中經(jīng)常應(yīng)用的超前預(yù)支護(hù)技術(shù)，超前小導(dǎo)管注漿在不良地質(zhì)條件下的施工中發(fā)揮著非常重要的作用。隧道開(kāi)挖施工中，應(yīng)用超前小導(dǎo)管注漿可以將荷載傳遞到初支部位，保證隧道掘進(jìn)施工過(guò)程中圍巖的穩(wěn)定性。

1 超前小導(dǎo)管施工流程

1.1 施工準(zhǔn)備

（1）正式施工前，調(diào)查施工條件，根據(jù)施工條件設(shè)計(jì)施工圖紙，同時(shí)根據(jù)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

（2）加強(qiáng)地質(zhì)勘查分析，了解滲透參數(shù)，根據(jù)滲透系數(shù)確定注漿類(lèi)型，在這個(gè)過(guò)程中，還要根據(jù)實(shí)際情況確定注漿材料、用量及具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。一般而言，化學(xué)漿液毒性較大，且應(yīng)用成本較高，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇。

（3）檢查施工過(guò)程中需要應(yīng)用的儀器，務(wù)必保證儀器性能完好。

（4）制訂試驗(yàn)方案，通過(guò)試驗(yàn)獲得實(shí)際施工的注漿壓力、速度、初凝時(shí)間及注漿半徑等參數(shù)。

（5）制作小導(dǎo)管，管壁上設(shè)置直徑為8mm的鉆眼鉆研，控制相鄰鉆眼之間的距離為20cm，尾端留出30cm的長(zhǎng)度不鉆孔，將這段作為止?jié){段。超前小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)如圖1所示。（6）組織施工隊(duì)伍，部署生產(chǎn)設(shè)備和器材。

圖1 超前小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

1.2 安裝小導(dǎo)管

標(biāo)記孔位，利用鑿巖機(jī)鉆孔，這里要求孔徑的大小要大于導(dǎo)管直徑20mm；成孔后，將小導(dǎo)管插入孔內(nèi)，要求小導(dǎo)管外漏部分約為20cm，將其支撐設(shè)置在開(kāi)挖面后方的鋼架位置，和鋼架一起形成預(yù)支護(hù)體系[1]。

1.3 注漿

進(jìn)行單液注漿時(shí)，為了防止發(fā)生漏漿問(wèn)題，需要先封閉掌子面形成止?jié){盤(pán)。為了確保注漿順利完成，注漿操作前，必須徹底清理管內(nèi)雜物并且對(duì)其進(jìn)行充分清洗，完成管道清洗后就可以將輸漿管連接到小導(dǎo)管的尾部，同時(shí)打開(kāi)閥門(mén)排氣孔，并且自下而上壓注水泥漿液。我國(guó)超前小導(dǎo)管注漿所應(yīng)用的水泥有兩種：普通水泥、早強(qiáng)水泥。注漿施工中，嚴(yán)格按照試驗(yàn)確定的壓力參數(shù)和注漿量參數(shù)進(jìn)行，如果因?yàn)榭陀^(guān)條件不能進(jìn)行試驗(yàn)，那么注漿半徑從20cm開(kāi)始試驗(yàn)，并且從大到小調(diào)整，最后根據(jù)注漿效果確定最佳的注漿壓力和注漿量[2]。

如果注漿操作類(lèi)型為劈裂、壓密注漿，實(shí)際注漿中，控制固結(jié)厚度應(yīng)該大于40cm，另外還要注意，在實(shí)際注漿施工過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)注漿壓力和注漿量進(jìn)行控制和調(diào)整。為了保證注漿效果，盡量應(yīng)用高壓注漿泵，并且在注漿完成后，及時(shí)堵塞鋼管管口，避免漿液外流。如果注漿類(lèi)型為雙液注漿，那么首先應(yīng)該將兩種不同的漿液放置在不同的容器中，然后為每一種漿液配置1臺(tái)注漿泵，應(yīng)用1臺(tái)吸漿泵將兩種漿液混合到一起，就可以開(kāi)展注漿施工。實(shí)際注漿施工中，注意做好記錄，并且根據(jù)記錄做好分析、調(diào)整和完善，同時(shí)還要配置專(zhuān)業(yè)的工作人員負(fù)責(zé)觀(guān)察支護(hù)工作面的狀態(tài)情況。小導(dǎo)管注漿施工流程如圖2所示。

圖2 小導(dǎo)管注漿施工流程

2 施工原理和施工設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 施工原理

簡(jiǎn)單理解，超前小導(dǎo)管注漿，其實(shí)就是在干旱的河底倒一桶水，水會(huì)沿著干涸的縫隙深入，唯一不同的是超前小導(dǎo)管注漿需要借助注漿泵的壓力，迫使?jié){液進(jìn)入隧道工作面拱上部的縫隙。漿液沿著導(dǎo)管向地縫中擴(kuò)散，待漿體初凝后，隧道面的周?chē)蜁?huì)形成一個(gè)底層自承拱，并具有一定的止水效果；不僅如此，因?yàn)楣荏w超前錨桿的作用，周?chē)鷰r體的力學(xué)性能也會(huì)得到良好的改善，使得圍巖力學(xué)參數(shù)得到提升，土體的自穩(wěn)時(shí)間和自穩(wěn)能力自然而然就會(huì)得到有效提升，如此一來(lái)，地層松弛變形的問(wèn)題就會(huì)得到有效控制。注漿壓力是否合理直接關(guān)系到圍巖抗?jié)B性和強(qiáng)度，而注漿壓力必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定[3]。超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)作用的發(fā)揮一般可分為以下兩種形式。（1）滲入性注漿。對(duì)于自身存在一定孔隙或者穩(wěn)定性較差的圍巖，利用注漿泵將漿液推入圍巖空隙中，當(dāng)漿液達(dá)到初凝狀態(tài)后，地層就具有了良好的固結(jié)效果。（2）劈裂、壓密注漿。對(duì)于土質(zhì)密度較大的地層，一般先要借助設(shè)備擠開(kāi)裂縫，然后將提前準(zhǔn)備好的漿液注入裂縫中，以達(dá)到壓密巖體的目的。

2.2 施工設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）小導(dǎo)管選擇應(yīng)用無(wú)縫鋼管，控制小導(dǎo)管管徑在25～42mm，管長(zhǎng)一般不能超過(guò)6.0m，也不能小于3.0m。（2）順著縱向打入小導(dǎo)管，并且注意控制外插角處于10°～15°。（3）確定注漿壓力時(shí)，應(yīng)綜合考慮地層密度，施工實(shí)踐證明，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa為最佳。（4）設(shè)置超前小導(dǎo)管時(shí)，注意控制相鄰小導(dǎo)管縱向相互搭接的長(zhǎng)度必須超過(guò)1.0m；環(huán)向間距不能大于0.4m。（5）注漿液一般為兩種：純水泥漿液和雙漿液（添加5%的水玻璃）。

3 注漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（1）打入小導(dǎo)管時(shí)，必須將范圍控制在輪廓線(xiàn)以?xún)?nèi)，并且打入的過(guò)程中需要嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)位置和打入角度。不同類(lèi)型的施工，小導(dǎo)管打入的角度誤差和孔徑誤差也不相同，如果注漿為深入性注漿，那么角度誤差一般要求不能超過(guò)2°，孔徑誤差不能超過(guò)5cm；如果注漿類(lèi)型為劈裂、壓密注漿，那么角度誤差一般要求不能超過(guò)3°，孔徑誤差不能超過(guò)10cm。為了更好地控制角度，施工中可以配合應(yīng)用地質(zhì)羅盤(pán)儀隨時(shí)檢查。（2）畫(huà)出草圖，對(duì)孔位進(jìn)行編號(hào)，注漿施工中，填寫(xiě)注漿記錄，并且注明實(shí)際注漿情況，包括注漿壓力、初凝時(shí)間等。（3）如果注漿類(lèi)型為滲入性注漿，還應(yīng)該重點(diǎn)檢查孔的厚度，如果孔厚度不符合標(biāo)準(zhǔn)，也需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)管、注漿；如果注漿形式為劈裂、壓密注漿，可以借助小錘對(duì)周?chē)摴苓M(jìn)行敲打，判斷固結(jié)情況后，再利用風(fēng)鉆測(cè)速測(cè)試，及時(shí)處理固結(jié)不良的問(wèn)題。（4）隧道開(kāi)挖施工中，注意時(shí)刻觀(guān)察注漿效果，做好數(shù)據(jù)分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題，立即停工處理，待問(wèn)題得到妥善處理后，方可繼續(xù)開(kāi)展施工。

4 超前小導(dǎo)管注漿操作中的注意事項(xiàng)

（1）在注漿操作前，為了避免漿液出現(xiàn)反滲問(wèn)題，應(yīng)先對(duì)開(kāi)挖面及開(kāi)挖面附近的坑道，噴射混凝土，噴射厚度為5～10cm，將其作為止?jié){層，等待止?jié){層強(qiáng)度達(dá)到具體要求，方可進(jìn)行注漿。（2）在安裝注漿管的過(guò)程中，注漿管和孔壁之間充分?jǐn)D壓塞緊，達(dá)到止?jié){和固定的效果。只有膠泥充分凝固后，方可進(jìn)行注漿施工。（3）設(shè)計(jì)科學(xué)的配比，嚴(yán)格控制各種材料用量，精確配置混合料。（4）為了防止雜物進(jìn)入小導(dǎo)管或者注漿泵內(nèi)側(cè)，必須應(yīng)用過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾漿液。（5）注漿施工中，一般先注無(wú)滲水孔，然后再注有滲水孔。（6）為了防止開(kāi)挖面發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，嚴(yán)格控制注漿施工中的注漿壓力。當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，可以先保持一定的時(shí)間，以促進(jìn)漿液滲縫，待漿液充分滲入，再繼續(xù)調(diào)大注漿壓力進(jìn)行注漿。（7）在對(duì)一個(gè)導(dǎo)管進(jìn)行注漿操作時(shí)，打開(kāi)相鄰導(dǎo)管的止回閥，讓注漿導(dǎo)管內(nèi)部的裂隙水從相鄰導(dǎo)管中流出，當(dāng)在相鄰導(dǎo)管內(nèi)發(fā)現(xiàn)漿液時(shí)，關(guān)閉止回閥。（8）配置的漿液應(yīng)及時(shí)用完，禁止長(zhǎng)時(shí)間放置。（9）對(duì)于注漿量的計(jì)算，注意不能粗略地用水泥袋計(jì)量。注漿施工中，應(yīng)做好注漿記錄，嚴(yán)格控制好注入巖體中的總漿液量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于不良地質(zhì)區(qū)域的隧道開(kāi)挖施工，超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)的應(yīng)用非常常見(jiàn)，應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)提前做好施工準(zhǔn)備，然后嚴(yán)格按照施工圖紙和施工要求進(jìn)行注漿施工，確保超前小導(dǎo)管注漿施工可以達(dá)到固結(jié)地層的目的。