超前小导管注浆在软弱、富水隧道施工

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1、超前小导管注浆在软弱、富水隧道施工中的应用中铁五局(集团)有限公司机械化公司湖南省衡阳市唐大双贵州省榕江县交通局贵州省榕江县姚希敏［摘要］：对于软弱、富水的大跨度隧道，不良的地质常造成初期支护收敛变形大，围岩松弛难以稳定的问题。文章结合工程实际，从施工、监控量测方面介绍了超前小导管预注浆在软弱、富水隧道中的应用，并总结了相关的施工方法和经验。［关键词］：软弱涌水小导管注浆监控量测1．工程概况三口隧道位于安徽省黄山市黄山区三口镇境内，属左右分离式单向行车隧道。本隧道按山岭重丘区高速公路标准设计，全封闭，全立交；计算行车速度80Km／h；单洞两车

2、道；建筑限界为：净宽9.75m，净高5.0m。左线隧道桩号为ZK173＋510～ZK175＋061，长1551m；右线隧道桩号为YK173＋490～YK175＋036，长1546m。本合同段施工范围为左线隧道ZK173＋510～ZK174＋300，长790m，右线隧道YK173＋490～YK174＋300，长810m。左右线隧道均为不设超高的大半径曲线隧道，左右线隧道中线相距约38～48m。本合同段隧道穿越主要围岩类别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、、Ⅳ、Ⅴ类五种围岩，各类围岩所占比例如下表：各类围岩所占比例表围岩类别Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类长度(ｍ)/百分比(%

3、)左线180/22.7840/5.0640/5.06226/28.61304/38.48右线184/22.7234/4.238/4.69230/28.40324/40.00隧址区岩体节理、裂隙发育。隧道进口段围岩为上覆第四系残坡积层，下伏全～强风化花岗闪长岩，岩体组织结构全部或部分被破坏，呈砂状散体，为松散结构，属Ⅰ类围岩，施工时极易坍塌变形，如逢雨水，可能水与砂土一起涌出，甚至坍至地表。在如此差的地质条件下施工，对于施工安全和进度都是很大的难题。我项目采用了超前小导管注浆，同时解决了加固围岩、封闭渗水和涌水问题，对于保证生产安全和加快生产进

4、度起着至关重要的作用。2．超前小导管注浆施工2.1．施工方法及流程运用新奥法原理，沿隧道开挖轮廓线按轴向辐射状布管并注水泥浆，使隧道周边形成一个堵水帷幕（加固区），切断地下水流通路，保持围岩稳定，保证施工安全性。超前小导管注浆施工流程如下：超前小导管注浆施工工艺流程图封闭工作面准备工作联接管路及密封孔口注浆钻孔安设小导管制作小导管机具设备检修拌浆结束压水检查达到要求否？压力流量达到要求否？否否是是2.2．主要施工工艺及要点2.2.1．钻孔钻孔采用手持式风钻（YT-28型）进行，孔位沿拱部开挖轮廓线外夹角120°范围内布置；其环向间距为40cm

5、，纵向搭接长度不小于1m，外插角度为10～15°，孔径为45mm（钻头直径为φ45mm），钻孔深度比设计孔深大5cm。当孔钻好后，再用风管插至孔底，用高压风对孔进行冲洗，清除孔中的污水和岩屑，并尽快进入下一工序施工。2.2.2．小导管制作、安装小导管采用φ42×4mm无缝钢管加工制作成钢花管。钢花管前端呈尖锥状，尾部焊接φ8加劲箍，并车外丝扣5cm；管壁四周钻φ6注浆孔，孔距15cm，呈梅花形布置，尾部100cm不钻注浆孔作为止浆段。加工示意图如下：小导管的安装在型钢(格栅)钢架架立完成后进行。钢花管采用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于管长的9

6、0%。钢花管安装完成后，及早用锚固剂（或其它速凝高强材料）封堵孔口，封堵长度不小于10cm，以保证注浆时孔口不漏浆。为充分发挥小导管的支护作用，应将导管尾部焊接在已安设好的钢架上。当小导管位于钢架上部时，直接将其焊牢于钢架外缘；若小导管尾部位于钢架腹部，可在钢架腹部打孔穿过，以保证导管端部的稳固性。小导管安设示意图如下：2.2.3．注浆（1）注浆参数及压浆方案的确定综合考虑到胶凝时间，结合岩体围岩松散程度与抗压强度、工程成本及现场试验，注浆采用水泥、水玻璃双液浆；水泥、水玻璃体积比为1:0.5，水泥浆水灰比为1:1；水泥选用425#普通硅酸盐

7、水泥，水玻璃浓度控制为35Be，模数取2.4。单孔注浆量由浆液扩散半径及围岩的空隙率等参照下式确定，计算得出单孔注浆量为0.057m3，当掌子面涌水量较大时，适当加大。注浆压力根据围岩松散程度、孔隙率、围岩抗压强度，采用经验值0.5～1.0MPa。Q=πR2LNAB式中，Q——浆液注入量(m3)；R——浆液有效扩散半径(m)，取0.15；L——注浆段长度(m)，取4.2；N——围岩裂隙率(%)，取0.13～0.25；A——浆液充盈系数，取0.85；B——超耗系数(超注、跑浆消耗)，取1.12。注浆采取由边墙部向拱部跳孔压浆的顺序进行，在涌水量

8、大、围岩松散、严重风化段采取随钻随压浆的方法。当单孔注浆量超过预计量或压浆压力达到要求值时即可停止注浆。（2）注浆准备注浆前应检查管路连接的牢固性，并进行压水检查管