隧道超前支護施工實踐及其技術

張月冬

中鐵十一局集團第五工程有限公司，重慶400037

摘要 本文結合某隧道采取超前小導管支護實例，詳細地提出該工程所采取的超前小導管支護施工工藝，同時探討導管注漿過程中出現的異常處理。

關鍵詞 隧道支護；小導管；鉆孔施工；注漿技術

中圖分類號U45 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0110-01

1 工程概況

本隧道采取超前小導管進行預支護，超前小導管采用外徑42mm，壁厚4mm，長450cm的熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀；管壁四周鉆注漿孔，孔徑為8mm，孔間距10cm，呈梅花形布置，尾部30cm不鉆注漿孔作為止漿段。鋼管與襯砌中線平行，以外插角10°打入拱部圍巖；鋼管環向間距50cm。在確保安全的情況下，人工配合機械短臺階預留核心土開挖。

2 施工方案考慮

本工程進洞前先進行護拱施工，安設14號工字鋼拱架，澆注C25混凝土護拱；然后進行Ф42小導管施工，超前小導管安設采用鉆孔打入法，先采用風鉆鉆孔，鉆孔直徑比鋼管直徑大3mm~5mm，用人工或風鉆頂入，并用高壓風將鋼管內的砂石吹出，然后安裝小導管并進行注漿；鋼管現場加工，BW250/50型注漿泵壓注水泥漿。在保證安全的條件下，采用人工配合機械短臺階法預留核心土開挖。

小導管所用鋼管Φ42mm或Φ50mm，進場必須按批抽取試件作力學性能（屈服強度、抗拉強度、伸長率）和工藝性能（冷彎）試驗，其必須符合國家有關規定及設計要求。注漿采用的水泥為R42.5級普通硅酸鹽水泥，所進場的水泥必須對其細度、安定性、凝結時間、強度及其他必要的性能指標進行檢驗，其質量應當符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》（鐵建設[2005]160號）第6.2.1條規定。

3 施工技術

1）鉆孔前首先在開挖輪廓線上按設計要求劃出超前小導管的孔位，然后用風鉆進行鉆孔同時應清除孔洞內的雜物，鉆孔時關鍵是確保孔垂直度，工程上適宜采取測斜儀來控制垂直度，要求向輪廓線外插角為20°，孔位偏差小于10cm，孔深不小于小導管長度。鉆孔完成后，進行檢查驗收；2）鋼管應當根據設計要求而選取，本工程采用的小導管為Φ50mm的無縫鋼管，長5.0m。鋼管的縱向水平搭接應不小于1m，環向間距為35cm、40cm。采用鋼管前應當預先在洞外加工場按設計長度加工成一端為尖頭、一端帶絲扣，并帶有Φ6mm~Φ8mm小孔的鋼花管，花孔間距10cm~20cm布置；3）小導管安裝根據斷面測量按設計要求畫出兩排小導管位置；鉆機就位即按設計要求鉆孔，鉆孔直徑比鋼管直徑大3mm~5mm，并用吹管或掏勺清孔；檢查鉆孔的傾斜度和方向，人工配合風鉆將鋼管頂入，如遇故障，需清孔，然后再將管插入，并用高壓風將鋼管內的砂石吹出，然后用塑膠泥封堵孔口及周圍裂隙。Φ50小導管長4.5m，環向間距40cm，導管搭接長度1.3m，外插角10°；4）本工程注漿材料根據設計要求有水泥砂漿或水泥-水玻璃雙液漿兩種，控制水泥漿液水灰比為0.6~1.0之間；水玻璃雙液漿配合比可現場試驗確定，并滿足以下要求：漿液的流動性好，易注入圍巖，固結后收縮小，具有良好的粘結力和較高的早期強度，結石體透水性低，抗滲性能好等。一般情況下采取水泥砂漿注漿，遇滲水較多或圍巖裂隙較多的情況可采取水泥-水玻璃雙液漿注漿。注漿壓力為0.5MPa~1MPa，在孔口設置止漿塞，注漿時先注無水孔，后注有水孔，注漿順序由拱腳向拱頂逐管注漿，如遇竄漿或跑漿，則間隔一孔或幾孔注漿。注漿后至開挖前的時間間隔，視漿液種類宜為4h~8h。開挖時應保留1.5m~2.0m的止漿墻，防止下一次注漿時孔口跑漿。在小導管注漿過程中設專人做好記錄。注漿結束后檢查其效果，不合格者補注漿。

雙液漿配合比控制應當水泥漿水灰比（W/C）為1：0.8~1.25，水玻璃稀釋濃度和雙液體積比依據試驗確定。注漿過程中應當密切注意注漿效果分析，為此應當在注漿過程中隨時觀測注漿壓力及注漿泵排漿的變化，做好注漿記錄，以此分析注漿效果。

4 施工質量控制技術

1）小導管鉆孔的外插角應控制在10°附近，而且導管插入鉆孔后應當外露適當長度，以有助于連接注漿管；

2）超前小導所用鋼管進場檢驗必須按批抽取試件作力學性能和工藝性能試驗，其質量、品種和規格必須符合國家有關規定及設計要求。超前小導管注漿壓力應符合設計要求，控制注漿壓力及注漿量，同時漿液必須充滿鋼管及其周圍的空隙。超前小導管與支撐結構的連接應符合設計要求。另外，超前小導管施工允許偏差應符合表1規定；

3）小導管壓降的孔口最大壓力應當控制在允許限值內，以有助于避免壓裂工作面；在注漿結束后鉆取檢查孔，通過檢查孔來檢查小導管注漿效果。對于檢查發現注漿未達到預定要求，則應當采取補注漿措施。在注漿結束后，開始開挖時間可選擇8小時；

4）安全注意事項。鑒于超前小導管施工對安全性能要求較高，為此小導管施工前應完成初期支護，鋼架架設完畢，并對開挖掌子面進行噴射混凝土，防止鉆孔過程發生掉石及坍塌。控制每環開挖長度，注意控制成形質量，防止超挖引起小導管前端脫落，致使超前預注漿支護失敗。每進尺0.67m~1m，應立即架設下一榀鋼架。作業人員必須佩帶安全帽及防護手套。注漿前檢查注漿管路，發現有破損、開裂及時更換，以防注漿時管路破裂傷人。超前小導管施工完畢后，在進入下一循環前每開挖一循環要及時施工噴錨支護結構，以增強小導管與初期支護的聯合支護能力。注漿所采用的漿液配比保修嚴格按照試驗室簽發的配料單配制。

5 結論

本文探討了某隧道淺埋段軟弱圍巖中采取的超前小導管支護施工技術，工程實踐表明，通過采取該支護技術，隧道施工順利通過淺埋段軟弱圍巖段，有效地確保施工安全同時縮短了工期。

參考文獻

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