隧洞工程超前支護(hù)施工中超前小導(dǎo)管的運(yùn)用分析

詹華僑

（成都天府新區(qū)建設(shè)投資有限公司，四川 成都 610000）

在隧洞工程實(shí)際施工中，經(jīng)常遇到施工路段地質(zhì)條件比較復(fù)雜的情況，這給開(kāi)挖支護(hù)施工提出更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。將超前小導(dǎo)管技術(shù)運(yùn)用到隧洞超前支護(hù)施工中，不僅可以保證施工質(zhì)量，還將推動(dòng)整體工程施工進(jìn)度的如期完成。

1 工程概況

本工程為鹿溪河老河道東側(cè)分洪工程，共設(shè)有兩座引水隧洞：一號(hào)隧洞里程樁號(hào)K1+480--K2+280（全長(zhǎng)800m）、二號(hào)分洪隧洞里程樁號(hào)K2+860--K3+640（全長(zhǎng)780m）。依據(jù)設(shè)計(jì)流量(32.56m3/s)確定隧洞內(nèi)輪廓為3.5×3.5m，洞身開(kāi)挖面積26.2m2，結(jié)構(gòu)內(nèi)凈空面積15.9m2。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探報(bào)告并結(jié)合周邊已有工程地質(zhì)資料，本次勘探深度范圍內(nèi)地層由上至下主要為第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml），第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）粉質(zhì)黏土，第四系中下更新統(tǒng)冰水沉積（Q1+2fgl）粉質(zhì)粘土、松散卵石及白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖組成。超前小導(dǎo)管設(shè)置于隧洞Ⅴ級(jí)圍巖地段，洞身最大埋深約50m,巖性以砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖為主。洞身超前支護(hù)采用φ42小導(dǎo)管，拱部120°范圍設(shè)置，環(huán)向間距30cm，縱向間距2m。為配合鋼架施工和受力更快，超前小導(dǎo)管從I14工字鋼中部穿過(guò)。注漿材料采用純水泥漿（w/c=1.0）、裂隙發(fā)育時(shí)注漿材料可采用水泥砂漿。

2 超前小導(dǎo)管施工原理

超前小導(dǎo)管的施工原理，主要是按照施工標(biāo)準(zhǔn)將小導(dǎo)管打入施工面周邊的指定地層，通過(guò)注漿泵工作、小導(dǎo)管滲透等連續(xù)施工，將漿液擴(kuò)散至地層指定孔隙或裂隙中，進(jìn)而有效改變施工土體，達(dá)到止水穩(wěn)固的效果。

3 超前小導(dǎo)管應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在隧洞工程超前支護(hù)施工中應(yīng)用超前小導(dǎo)管具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）穩(wěn)定性好且可靠性高，將超前小導(dǎo)管技術(shù)應(yīng)用到隧洞超前支護(hù)施工中，可以有效把控注漿質(zhì)量，進(jìn)而提高施工整體質(zhì)量；（2）超前小導(dǎo)管技術(shù)對(duì)施工設(shè)備沒(méi)有過(guò)高要求，利用小型設(shè)備即可簡(jiǎn)單操作；（3）通過(guò)導(dǎo)管和固結(jié)的有機(jī)融合可以建立較為完善的超前支護(hù)體系，顯著提升圍巖穩(wěn)固度，有效預(yù)防實(shí)際施工中的變形問(wèn)題，進(jìn)而降低施工事故發(fā)生率；（4）合理應(yīng)用超前支護(hù)技術(shù)，可以大大縮減施工暗挖路段的施工時(shí)間，在保證施工安全的基礎(chǔ)上，為施工工期提供保證。

4 超前小導(dǎo)管在隧洞工程超前支護(hù)施工中的工序及應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 超前小導(dǎo)管施工流程

超前小導(dǎo)管在本工程隧道超前支護(hù)施工流程，詳見(jiàn)圖1。

圖1 超前小導(dǎo)管施工工藝流程圖

4.2 超前小導(dǎo)管主要應(yīng)用要點(diǎn)

（1）測(cè)量放線技術(shù)要點(diǎn)。隧洞超前支護(hù)施工開(kāi)始前，應(yīng)對(duì)鉆孔位置安全施工要求進(jìn)行放線，放線操作要精準(zhǔn)，同時(shí)做好對(duì)應(yīng)的放線標(biāo)記，為后續(xù)鉆孔及復(fù)核等工作奠定基礎(chǔ)。之所以進(jìn)行測(cè)量放線，是為了將超前小導(dǎo)管中心及間距等進(jìn)行提前明確，保證測(cè)量放線的精準(zhǔn)度，便于后續(xù)工作的順利開(kāi)展。（2）鉆孔施工應(yīng)用要點(diǎn)。鉆孔開(kāi)始前，需做好鉆機(jī)定位工作，值得注意的是，施工人員應(yīng)規(guī)范操作保證鉆機(jī)定位的準(zhǔn)確性，并核實(shí)鉆孔明確鉆頭具體位置。實(shí)際施工中，需要根據(jù)具體情況合理結(jié)合不同方案進(jìn)行科學(xué)施工，比如將掛線和鉆桿導(dǎo)向及全站儀等有機(jī)融合。合理選擇鉆頭，以保證超前小導(dǎo)管安裝的快速和準(zhǔn)確。如果施工地段圍巖穩(wěn)定性較好且比較均勻?qū)嵤┮淮涡猿煽撞僮骷纯桑蝗绻麌鷰r地段綜合性能較差，受各方面因素的不利影響，可能導(dǎo)致鉆進(jìn)施工中出現(xiàn)卡鉆或塌孔問(wèn)題。因此，在實(shí)際鉆孔施工中需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理注漿，保證圍巖的穩(wěn)固性后方可進(jìn)行后續(xù)的鉆孔作業(yè)。開(kāi)鉆應(yīng)遵循低鉆、低速風(fēng)壓原則，待保證鉆機(jī)穩(wěn)定、鉆孔位置準(zhǔn)確后，再根據(jù)施工路段的地質(zhì)環(huán)境，合理調(diào)整鉆機(jī)速度和風(fēng)壓，進(jìn)而保證鉆孔施工的順利進(jìn)行。鉆進(jìn)作業(yè)中應(yīng)經(jīng)常利用測(cè)斜儀隨時(shí)測(cè)量鉆孔方向，并深入分析、準(zhǔn)確評(píng)估鉆進(jìn)施工中可能出現(xiàn)的不同情況，對(duì)成孔質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)預(yù)判，還要對(duì)鉆進(jìn)作業(yè)中發(fā)生的各種問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理。鉆孔結(jié)束后，需依據(jù)技術(shù)手段做好清孔及驗(yàn)孔工作。清孔完成后，利用測(cè)斜儀等儀器嚴(yán)格檢測(cè)孔深及外插角等，并做好初始檢測(cè)的全面記錄，為后續(xù)施工提供重要的理論依據(jù)。（3）小導(dǎo)管制作要點(diǎn)。用熱軋無(wú)縫鋼管加工制成直徑42mm，壁厚4mm的超前小導(dǎo)管。并按照單根3.5m，搭接長(zhǎng)度不低于1.0m的標(biāo)準(zhǔn)做超前支護(hù)。小導(dǎo)管管壁應(yīng)按照孔徑8mm，孔間距10cm的標(biāo)準(zhǔn)鉆注漿孔，并布置為梅花形。尾部30cm作為止?jié){段不鉆注漿孔。需要注意到是，在開(kāi)始制作小導(dǎo)管前，應(yīng)徹底清理表面雜物，并做好注漿孔間距的有效控制，注漿完成后要對(duì)施工產(chǎn)生的鐵屑等進(jìn)行徹底清除，并磨平注漿孔，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)以便后續(xù)施工順利開(kāi)展。（4）小導(dǎo)管的搬運(yùn)和安裝要點(diǎn)。在隧洞超前支護(hù)施工中，小導(dǎo)管搬運(yùn)是非常重要的施工環(huán)節(jié)，實(shí)際搬運(yùn)過(guò)程中需要做到輕拿輕放，禁止隨意敲擊，以防安全事故發(fā)生。正式安裝前，需要詳細(xì)檢查鉆孔質(zhì)量并清除孔內(nèi)雜物，待鉆孔完工后及時(shí)安裝小導(dǎo)管，具體安裝如下：測(cè)量放樣并做好設(shè)計(jì)孔位的相應(yīng)標(biāo)記，用鑿巖機(jī)專用設(shè)備進(jìn)行規(guī)范鉆孔，保證孔徑大于設(shè)計(jì)導(dǎo)管管徑20mm以上。鉆孔完成后，將小導(dǎo)管依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)插入孔中，或借助鑿巖機(jī)將小導(dǎo)管從型鋼鋼架上部或中部直接打入，將外露的20cm作為開(kāi)挖面后方的鋼架支撐并與鋼架構(gòu)建完整的預(yù)支護(hù)體系。（5）小導(dǎo)管注漿施工要點(diǎn)。安裝完小導(dǎo)管以后需做好相關(guān)的壓水測(cè)驗(yàn)，在隧洞超前支護(hù)注漿施工中，還要做好水泥漿液的配制工作，具體配制時(shí)，盡量利用拌和桶配制并做好完善的防護(hù)措施，以防雜物進(jìn)入漿液影響配制質(zhì)量，配制完成后還要做好嚴(yán)格的過(guò)濾工作。實(shí)際施工中，為了保證注漿施工的如期完成，可以應(yīng)用群管注漿作業(yè)，以此提高施工設(shè)備的應(yīng)用效率。根據(jù)工程施工情況，每次注漿最少使用3根導(dǎo)管，最多不能超過(guò)5根。務(wù)必在小導(dǎo)管孔口設(shè)置排氣孔，待小導(dǎo)管安裝完工后及時(shí)注漿。水泥漿液在使用過(guò)程要遵循即拌即用原則，如果水泥漿液已經(jīng)處于初凝狀態(tài)，不得將其投入使用。水泥漿液要根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格配比，以保證隧洞超前支護(hù)注漿施工質(zhì)量不受影響。

根據(jù)本工程實(shí)際施工情況，小導(dǎo)管具體注漿步驟如下：采用KBY-50/70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?jié){盤。注漿前遵循由下自上的沖洗原則，徹底清除管內(nèi)雜質(zhì)。按照設(shè)計(jì)要求控制單孔注漿壓力，持續(xù)注漿10min且進(jìn)漿速度為開(kāi)始進(jìn)漿速度的1/4或進(jìn)漿量達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)漿量的80%及以上時(shí)注漿即可結(jié)束。另外，施工人員需要做好注漿記錄，根據(jù)記錄情況隨時(shí)改進(jìn)施工方案，密切觀察施工支護(hù)面的工作狀態(tài)。根據(jù)注漿試驗(yàn)結(jié)果和施工情況科學(xué)調(diào)理注漿參數(shù)。按照注漿作業(yè)情況及工程實(shí)際做好注漿壓力及漿液初凝的控制。一般地段的注漿材料通常應(yīng)用純水泥漿，如果地下水大可以應(yīng)用參數(shù)為：水泥漿/水玻璃=1:0.8（體積比）的水泥-水玻璃漿，并按照施工標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格配比注漿材料，若圍巖裂隙綜合性能較好，可采用一定規(guī)格的水泥砂漿充填導(dǎo)管孔,并保證注漿水泥的強(qiáng)度為42.5。

5 結(jié)語(yǔ)

超前小導(dǎo)管具有穩(wěn)定性好、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、效率高等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在隧道及隧洞工程施工中已被廣泛使用。在實(shí)際施工過(guò)程中，我們要加強(qiáng)對(duì)鉆孔作業(yè)及注漿施工等的嚴(yán)格把控，有效提升施工整體水平，進(jìn)而保證施工順利完成。