隧道超前小導管注漿作業中的質量要求及注意事項

詹國景

中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 528041

作為隧道掘進施工過程中經常應用的超前預支護技術，超前小導管注漿在不良地質條件下的施工中發揮著非常重要的作用。隧道開挖施工中，應用超前小導管注漿可以將荷載傳遞到初支部位，保證隧道掘進施工過程中圍巖的穩定性。

1 超前小導管施工流程

1.1 施工準備

（1）正式施工前，調查施工條件，根據施工條件設計施工圖紙，同時根據施工過程中可能出現的問題制定相應的應對措施。

（2）加強地質勘查分析，了解滲透參數，根據滲透系數確定注漿類型，在這個過程中，還要根據實際情況確定注漿材料、用量及具體的技術標準等內容。一般而言，化學漿液毒性較大，且應用成本較高，應謹慎選擇。

（3）檢查施工過程中需要應用的儀器，務必保證儀器性能完好。

（4）制訂試驗方案，通過試驗獲得實際施工的注漿壓力、速度、初凝時間及注漿半徑等參數。

（5）制作小導管，管壁上設置直徑為8mm的鉆眼鉆研，控制相鄰鉆眼之間的距離為20cm，尾端留出30cm的長度不鉆孔，將這段作為止漿段。超前小導管結構如圖1所示。（6）組織施工隊伍，部署生產設備和器材。

圖1 超前小導管結構圖（單位：cm）

1.2 安裝小導管

標記孔位，利用鑿巖機鉆孔，這里要求孔徑的大小要大于導管直徑20mm；成孔后，將小導管插入孔內，要求小導管外漏部分約為20cm，將其支撐設置在開挖面后方的鋼架位置，和鋼架一起形成預支護體系[1]。

1.3 注漿

進行單液注漿時，為了防止發生漏漿問題，需要先封閉掌子面形成止漿盤。為了確保注漿順利完成，注漿操作前，必須徹底清理管內雜物并且對其進行充分清洗，完成管道清洗后就可以將輸漿管連接到小導管的尾部，同時打開閥門排氣孔，并且自下而上壓注水泥漿液。我國超前小導管注漿所應用的水泥有兩種：普通水泥、早強水泥。注漿施工中，嚴格按照試驗確定的壓力參數和注漿量參數進行，如果因為客觀條件不能進行試驗，那么注漿半徑從20cm開始試驗，并且從大到小調整，最后根據注漿效果確定最佳的注漿壓力和注漿量[2]。

如果注漿操作類型為劈裂、壓密注漿，實際注漿中，控制固結厚度應該大于40cm，另外還要注意，在實際注漿施工過程中，應該對注漿壓力和注漿量進行控制和調整。為了保證注漿效果，盡量應用高壓注漿泵，并且在注漿完成后，及時堵塞鋼管管口，避免漿液外流。如果注漿類型為雙液注漿，那么首先應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臺注漿泵，應用1臺吸漿泵將兩種漿液混合到一起，就可以開展注漿施工。實際注漿施工中，注意做好記錄，并且根據記錄做好分析、調整和完善，同時還要配置專業的工作人員負責觀察支護工作面的狀態情況。小導管注漿施工流程如圖2所示。

圖2 小導管注漿施工流程

2 施工原理和施工設計參數

2.1 施工原理

簡單理解，超前小導管注漿，其實就是在干旱的河底倒一桶水，水會沿著干涸的縫隙深入，唯一不同的是超前小導管注漿需要借助注漿泵的壓力，迫使漿液進入隧道工作面拱上部的縫隙。漿液沿著導管向地縫中擴散，待漿體初凝后，隧道面的周圍就會形成一個底層自承拱，并具有一定的止水效果；不僅如此，因為管體超前錨桿的作用，周圍巖體的力學性能也會得到良好的改善，使得圍巖力學參數得到提升，土體的自穩時間和自穩能力自然而然就會得到有效提升，如此一來，地層松弛變形的問題就會得到有效控制。注漿壓力是否合理直接關系到圍巖抗滲性和強度，而注漿壓力必須通過現場試驗確定[3]。超前小導管注漿固結作用的發揮一般可分為以下兩種形式。（1）滲入性注漿。對于自身存在一定孔隙或者穩定性較差的圍巖，利用注漿泵將漿液推入圍巖空隙中，當漿液達到初凝狀態后，地層就具有了良好的固結效果。（2）劈裂、壓密注漿。對于土質密度較大的地層，一般先要借助設備擠開裂縫，然后將提前準備好的漿液注入裂縫中，以達到壓密巖體的目的。

2.2 施工設計參數

（1）小導管選擇應用無縫鋼管，控制小導管管徑在25～42mm，管長一般不能超過6.0m，也不能小于3.0m。（2）順著縱向打入小導管，并且注意控制外插角處于10°～15°。（3）確定注漿壓力時，應綜合考慮地層密度，施工實踐證明，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa為最佳。（4）設置超前小導管時，注意控制相鄰小導管縱向相互搭接的長度必須超過1.0m；環向間距不能大于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 注漿質量標準

（1）打入小導管時，必須將范圍控制在輪廓線以內，并且打入的過程中需要嚴格控制設計位置和打入角度。不同類型的施工，小導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2°，孔徑誤差不能超過5cm；如果注漿類型為劈裂、壓密注漿，那么角度誤差一般要求不能超過3°，孔徑誤差不能超過10cm。為了更好地控制角度，施工中可以配合應用地質羅盤儀隨時檢查。（2）畫出草圖，對孔位進行編號，注漿施工中，填寫注漿記錄，并且注明實際注漿情況，包括注漿壓力、初凝時間等。（3）如果注漿類型為滲入性注漿，還應該重點檢查孔的厚度，如果孔厚度不符合標準，也需要及時進行補管、注漿；如果注漿形式為劈裂、壓密注漿，可以借助小錘對周圍鋼管進行敲打，判斷固結情況后，再利用風鉆測速測試，及時處理固結不良的問題。（4）隧道開挖施工中，注意時刻觀察注漿效果，做好數據分析，一旦發現異常問題，立即停工處理，待問題得到妥善處理后，方可繼續開展施工。

4 超前小導管注漿操作中的注意事項

（1）在注漿操作前，為了避免漿液出現反滲問題，應先對開挖面及開挖面附近的坑道，噴射混凝土，噴射厚度為5～10cm，將其作為止漿層，等待止漿層強度達到具體要求，方可進行注漿。（2）在安裝注漿管的過程中，注漿管和孔壁之間充分擠壓塞緊，達到止漿和固定的效果。只有膠泥充分凝固后，方可進行注漿施工。（3）設計科學的配比，嚴格控制各種材料用量，精確配置混合料。（4）為了防止雜物進入小導管或者注漿泵內側，必須應用過濾網過濾漿液。（5）注漿施工中，一般先注無滲水孔，然后再注有滲水孔。（6）為了防止開挖面發生開裂現象，嚴格控制注漿施工中的注漿壓力。當注漿壓力達到設定值時，可以先保持一定的時間，以促進漿液滲縫，待漿液充分滲入，再繼續調大注漿壓力進行注漿。（7）在對一個導管進行注漿操作時，打開相鄰導管的止回閥，讓注漿導管內部的裂隙水從相鄰導管中流出，當在相鄰導管內發現漿液時，關閉止回閥。（8）配置的漿液應及時用完，禁止長時間放置。（9）對于注漿量的計算，注意不能粗略地用水泥袋計量。注漿施工中，應做好注漿記錄，嚴格控制好注入巖體中的總漿液量。

5 結束語

綜上所述，對于不良地質區域的隧道開挖施工，超前小導管注漿技術的應用非常常見，應用該技術進行施工時，施工團隊應提前做好施工準備，然后嚴格按照施工圖紙和施工要求進行注漿施工，確保超前小導管注漿施工可以達到固結地層的目的。