小导管超前注浆的施工方法

小导管超前注浆的施工方法

作者：吴勤英

来源：《现代农业科技》2008年第09期

摘要 隧洞与地下工程小导管超前注浆是在地基处理灌浆法基础上发展起来的一项围岩加固止水新方法。它具有超前支护作用，是不良地质隧洞与地下工程施工常用的一种开挖辅助措施。通过在诸永高速公路第五合同段茅草尖、马坞隧道软弱围岩地段的施工，不仅采用小导管注浆超前支护，而且还配合管棚施工，成功地完成大跨度洞室的开挖，并在控制地表下沉中发挥了重要作用。

关键词 超前注浆；加固止水；原理；特点；适用范围

中图分类号 TU45 文献标识码B文章编号1007-5739（2008）09-0211-02

1基本原理

隧道在软岩地段必须始终坚持“管超前，严注浆，弱爆破，短进入，强支护，早封闭，勤量测，紧衬砌”的施工原则。本方法的基本原理是在工作面周边按一定角度将小导管打（钻、压）入地层中，及借助注浆泵的压力，使浆液通过小导管渗透，扩散到地层空隙中，这样既可止水，又可在工作面周围形成一个承载壳——地层自承拱。同时管体又可起到超前锚杆的作用，从而达到增加土体的自稳时间，提高自稳能力，限制地层松弛变形的目的。 小导管超前注浆固结机理主要可归纳为以下两个方面： 1.1渗入性注浆

对于具有一定孔隙或裂隙受扰动和破坏的围岩，在注浆压力作用下，浆液克服各种阻力，渗入围岩的孔隙或裂隙中，达到固结地层目的。 1.2劈裂、压密注浆

对于致密的土质地层，在较高的浆液压力作用下，裂隙被挤开，使浆液得以渗入，达到压密岩体的目的。 2特点

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（1）加固效果好，注浆质量易于控制。提高岩体自身的稳定性，抑制围岩松弛变形，增强了施工的安全性。

（2）采用超前支护手段，通过调整浆液凝固时间，可缩短暗挖工序时间。 （3）采用小型机械，不需要配备专用设备，工艺操作较简便。

3适用范围

本方法适用于风化严重、节理发育和碎石土、砂、砂砾土、泥等各种软弱围岩条件下的隧洞、隧道及地下工程地层加固，也可用于处理塌方体。

4施工设计参数

（1）小导管管径可选用Φ25～32有缝钢管，钢管长度采用3.5～6.0m。

（2）钢筋应沿隧道开挖轮廓线布置向外倾斜，外插角α一般为5°～10°，处理塌方体的可适当加大。

（3）注浆压力应根据地层致密程度决定，一般为0.5～1.0MPa；劈裂注浆可适当加大，应小于或等于覆盖压力，对于松散体和塌方段一般小于1MPa。

（4）纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度b一般不宜小于1.0m（见图1）。 （5）横向小导管沿开挖轮廓布置如图2。

对于致密的土质地层，压密注浆时采用单排管，处理塌方时可采用双排管；泥石流或其他地下水丰富的松软层，可采用多排管。渗入性注浆宜采用单排管，大断面或注浆效果差时采用双排管（见图3）。

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渗入性注浆导管环向间距通过实验确定，但不得超过0.4m，注浆半径r≤25cm。采用双排管时，排距e选用两排孔正好紧密搭接。劈裂、压密性注浆孔距e视地质条件a=0.3～0.5m，e=0.2～0.3m。

（6）注浆浆液应先选用水泥浆液，当地下水丰富或有淤泥流砂时，可采用水泥——水玻璃双液浆。有一定毒性，对环保不利，慎重使用。

5施工工艺

5.1工艺程序

双排管或多排管布置时为避免出浆，可分层施工，即先打一排管，注完浆后再打下一排管（见图3）。 5.2施工准备

（1）熟悉设计图纸。

（2）调查分析土质情况，按渗透系数确定注浆类型。

（3）深入性注浆要通过实验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量、选取导管间距。 （4）加工导管，准备施工器材。 （5）准备施工队伍，培训施工人员。 5.3钻孔、打小导管

（1）测量放样，在设计孔位上作标记。

（2）用钻孔台车或手持风钻钻孔后，将小导管沿孔打入。 5.4注浆

（1）单液注浆。注浆前先喷砼封闭掌子面以防漏浆；对于强行打入的钢筋应先冲清管内积物，然后再注浆。注浆顺序由下向上，浆液可用拌合机搅拌。

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水泥浆水灰比为1.5∶1.0、1.0∶1.0、0.8∶1.0等3个等级。浆液由稀到浓逐级变换，考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。

渗入性注浆按试验确定压力及注浆量施工，无试验条件时，按注浆半径20cm由大向小调整，选定压力及注浆量。

劈裂、压密注浆按有效固结厚度大于40cm，在施工中由大到小，逐步选取最佳注浆压力及注浆量，注浆宜选用压力4.0MPa以上的高压注浆泵。 注完浆的钢管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。

（2）水泥—水玻璃双液注浆。在地下水丰富或有淤泥、流沙等复杂地质条件下，宜选用水泥—水玻璃双液注浆。注浆时将2种不同的浆液分放在2个容器内，使用双液注浆泵或2台注浆泵按配合比分别吸入2种浆液，2种浆液在混合器混合后注入注浆管。

注水泥—水玻璃双液浆时，水泥浆水灰比为1.25∶（1.0～0.5）∶1.0；水玻璃模数以2.4～2.8为宜，水玻璃浓度使用范围为30～45°Bé，水泥、水玻璃体积比为1.0∶（1.0～1.0）∶0.3，初凝时间可用不同配合比来控制。 5.5注浆异常现象的处理

（1）在注浆过程中发现浆液从其他孔流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆；无条件时，应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝将管内杂物清除，并用高压风或水冲洗（拔塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。

（2）水泥浆单液或水泥—水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。

6主要机械设备

液压钻孔台车或风枪、注浆泵、拌合机、吹风管、注浆嘴（注浆嘴钢管外径应略小于导管内径）、混合器、UB-3型注浆泵、双液注浆泵。

7劳动力安排

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（1）加工组。3～6人，分工制作小导管及临时材料。

（2）电工及机械司机。3~5人，分管空压机、注浆泵、搅拌机等。 （3）打管组。6～8人，负责钻孔打管。 （4）注浆组。6人，分工注浆及封闭开挖面。

8质量标准

（1）导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入。渗入性注浆孔位误差≤5cm，角度误差≤2°；劈裂压密注浆孔位误差≤10cm，角度误差≤3°。否则，补管、注浆。

（2）钢管实际打入长度不得短于平均每根实际打入长度30cm；否则开挖1.0m后补管、注浆。

（3）渗入性注浆单孔注浆量不得小于平均每孔注浆量的80%，劈裂压密注浆单孔量不得小于平均每孔注浆量的60%；否则必须补管、注浆。

（4）开挖过程要随时观察注浆效果，发现问题后必须停工处理。

9机械设备安全事项

注浆前应严格检查机械设备、管路及接头处的牢靠程度，以防压力爆破伤人。

10工程实例

（1）新邵县三板桥引水隧洞长1 600m，利用小导管注浆处理断层80m。

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（2）2005年1月，诸永高速公路第五合同段茅草尖隧道左线长878m，起迄里程K27+220～K28+098m；右线长940m，起迄里程K27+205～K28+145m。马坞隧道左线长242m，起迄里程K28+693～K28+935m；右线长242m，起迄里程K28+690～K28+932m。 此工程位于浙东中低丘陵地貌区，由中低山、丘陵断陷盆地及堆积平原组成。本区域为以断裂构造为主。采用小导管超前注浆，配合大管棚施工处理软弱围岩和断裂构造，共400多米。 11结语

（1）用小导管注浆法处理塌方，工序简单，安全可靠，施工速度快。

（2）同盾构法、明挖法相比，用小导管注浆法为辅助措施的暗挖施工方法，具有速度快、成本低的优点。采用小导管注浆配合“管棚施工”开挖，在诸永高速公路第五合同段茅草尖、马坞隧道，取得成功，充分显示了这一优点。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。