超前小導管隧道施工

霍金崗 霍文財

（1、天津市海泰房地產有限公司，天津 300074 2、天津市市政工程研究院，天津 300074）

引言

超前小導管，是隧道工程掘進施工過程中的一種工藝方法，主要用于自穩時間段的軟弱破碎帶、淺埋段、洞口偏壓段、砂層段、砂卵石段、斷層破碎帶等地段的預支護和隧道不良地質地段超前開挖使用。采用將導管插進圍巖里（就是石頭里），然后對導管注漿。待導管內砼達到設計要求強度后，再進行隧道開挖。一般適用于地質不良地段（V級圍巖等），隧道進洞口也常見此類（大多數用管棚）。

超前小導管注漿加鋼支撐是隧道施工輔助穩定開挖的一種方法，簡稱小管棚施工工藝。在隧道開挖前或開挖中采用該輔助施工方法與穩定措施，以加強隧道圍巖穩定。它能將隧道開挖釋放的荷載向前傳遞給前方圍巖，向后傳遞給剛度較大的初支，以保證隧道隧道開挖過程穩定。超前小導管注漿是沿隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內向前上方傾斜一定角度的密排注漿鋼花管。較大管棚施工，具有相對簡單便捷，經濟實效的特點。因此，目前隧道進出口端一般普遍采用超前小導管注漿加鋼支撐輔助開挖的進洞施工工藝。

1 超前小導管設計

超前小導管配合型鋼鋼架使用，應用于隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖拱部超前注漿預支護，其縱向搭接長度不小于1m。

超前小導管設計參數：

①超前導管規格：符合設計要求；②小導管環向間距 40cm；③傾角：外插角 10°～15°；④注漿材料：純水泥（添加水泥重量的5%的水玻璃）漿液；⑤設置范圍：拱部120°范圍。

2 超前小導管施工

2.1 施工準備

①根據客觀條件制定切實可行的是施工方法和減少與隧道施工相互干擾的措施。

②選定注漿用料的名稱、規格、材質、技術標準，并提出用料量和必不可少的用料量。一般漿液應按照粘土系、水泥系、水泥化學漿液系、化學藥系來選擇。當地下水豐富或有淤泥砂時，宜采用水泥-水玻璃雙液注漿。化學漿液成本高，有一定毒性，對環保不利，宜慎用。

③選定注漿設備，包括鉆孔、注漿、實驗、檢測的設備和儀表器材工具。

④擬定實驗方案，決定實驗和檢查方法，確定收集那些數據，以便選定注漿參數。注漿參數包括注漿有效范圍、單孔注漿漿液擴散半徑、注漿壓力、注漿速度、漿液初凝時間、漿液配合比、止水盤最小尺寸等。

⑤進行施工組織安排。部署加工生產某些自制設備和器材。

2.2 制作鋼花管

小導管前端做成尖錐形，尾部焊接φ8mm鋼筋加勁箍，管壁上每隔10～20cm梅花型鉆眼，眼孔直徑為6～8mm，尾部長度不小于30cm作為不鉆孔的止漿段。

2.3 小導管安裝

①測量放樣，在設計孔位上做好標記，用鑿巖機鉆孔，孔徑較設計導管管徑大20 mm以上。

②成孔后，將小導管按設計要求插入孔中，或用鑿巖機直接將小導管從型鋼鋼架上部、中部打入，外露20cm支撐于開挖面后方的鋼架上，與鋼架共同組成預支護體系。

2.4 注漿

采用注漿泵壓注水泥漿或水泥砂漿。注漿前先噴射混凝土5～10cm厚封閉掌子面，形成止漿盤。

注漿前先沖洗管內沉積物，由下至上順序進行。單孔注漿壓力達到設計要求值，持續注漿10min且進漿速度為開始進漿速度的1/4或進漿量達到設計進漿量的80%及以上時注漿方可結束。

注漿施工中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業，并注意觀察施工支護工作面的狀態。注漿參數應根據注漿試驗結果及現場情況調整。

注漿參數可參照以下數據進行選擇：

注漿壓力：一般為0.5～1.0Mpa；

水泥漿水灰比：1：1；

水玻璃濃度：35波美度；模度2.4；

2.5 注漿異常現象處理

①串漿時及時堵塞串漿孔。

②泵壓突然升高時，可能發生堵管，應停機檢查。

③進漿量很大，壓力長時間不升高，應重新調整砂濃度及配合比，縮短膠凝時間。

3 質量驗收

3.1 主控項目

①超前小導管所用鋼管進場必須按批抽取試件作力學性能（屈服強度、抗拉強度和伸長率）和工藝性能（冷彎）試驗，其質量必須符合國家有關規定及設計要求。

檢驗數量：以同牌號、同爐罐號、同規格、同交貨狀態的鋼管，每60t為一批，不足60t按一批計。每批抽檢一次。

檢驗方法：檢查每批質量證明文件并進行相關性能試驗。

②超前小導管所用的鋼管的品種和規格必須符合設計要求。

檢驗數量：全部檢查。

檢查方法：觀察、尺量。

③超前小導管與支撐結構的連接應符合設計要求。

檢驗數量：全部檢查。

檢查方法：觀察。

④超前小導管的縱向搭接長度應符合設計要求。

檢驗數量：全部檢查。

檢查方法：觀察。

⑤注漿漿液的配合比應符合設計要求。

檢驗數量：全部檢查。

檢驗方法：進行配合比選定試驗。

⑥超前小導管注漿壓力應符合設計要求，注漿漿液應充滿鋼管及其周圍的空隙。

檢驗數量：全部檢查。

檢驗方法：查施工記錄的注漿量和注漿壓力，觀察。

3.2 一般項目

超前小導管施工允許偏差應符合規定：

采用儀器測量、尺量，每環抽查3根的檢查方法，確保方向角允許偏差2°；孔口距允許偏差±50mm；孔深允許偏差+50.0mm。

4 安全、質量注意事項

4.1 注漿前應檢查機具是否完好，連接管路及封口是否良好，如發現異常，停止作業。

4.2 注漿前應進行注水試驗，不得直接進行注漿。

4.3 作業工人必須配置必須防護用品，在主講師遠離注漿口，防止爆管傷人。

4.4 鋼管要與拱架焊接牢固，注漿后注漿孔要堵塞密實。

4.5 施工期間，尤其在注漿時，應對支護的工作狀態進行檢查。當發現支護變形或損壞時，應立即停止注漿，采取措施。

4.6 注漿結束4小時后，方可進行掌子面的開挖。

4.7 相鄰兩排小導管搭接長度應符合設計要求，且不小于1米。

5 結語

小導管注漿是淺埋暗挖隧道支護的一種措施。在軟弱、破碎地層中鑿空后極易塌孔，且施作超前錨桿比較困難或者結構斷面較大時，應采取超前小導管支護。超前小導管支護必須配合鋼拱架使用。在條件允許時，也可在地面進行超前注漿加固；在有導洞時，也可在導洞內對隧道周邊進行徑向注漿加固。小導管注漿的注漿施工工藝相對簡單，支護技術在很小的空間內利用簡單的工具即可進行鉆眼及布管工作，遇到地層變化時可以隨時調整施工方案，經濟效益顯著，小導管注漿技術因其適用性強而得到廣泛的應用。

[1]部頒《公路隧道設計規范》（JTG D70-2004）.

[2]部頒《公路隧道交通工程設計規范》（JTG-/T D71-2004）.

[3]黃成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4]李河玉.小導管注漿技術及隧道和地下過程中的應用[D].成都:西南交通大學,2002.

[5]徐利鋒.小導管超前注漿法在隧道塌方段施工中的應用[J].鐵道建筑,2002,（4）：19-22.