隧道超前小导管注浆工艺及注浆量计算的探讨

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1、隧道超前小导管注浆工艺及注浆量计算的探讨隧道超前小导管注浆工艺及注浆量计算的探讨郝建岗(山西省交通建设工程监理总公司,山西　太原　030012)　　摘要:结合甬金高速公路上的应用实例,通过对隧道超前小导管施工中注浆工艺及注浆量计算的对比、分析、研究,提出有效评估实际注浆质量的注意事项和计算方法。为在隧道施工中采用小导管施工工艺,既保证达到隧道围岩固结、止水的效果,同时又为控制工程费用提供了参考依据。关键词:隧道;超前小导管;注浆;工艺;注浆量中图分类号:U455.29　　　文献标识码:A　　文章编号:100623528(2004)0620070202　　超

2、前小导管注浆加钢支撑是隧道施工辅助稳定开挖的一种方法,简称小管棚施工工艺。在隧道开挖前或开挖中采用该辅助施工方法与稳定措施,以加强隧道围岩稳定。较大管棚施工,具有相对简单便捷,经济实效的特点。因此,目前隧道进出口端一般普遍采用超前小导管注浆加钢支撑辅助开挖的进洞施工工艺。但目前施工中存在操作工艺流程把关不严,对注浆量的理论计算与实际计量存在不同认识的问题,现将在工程施工中积累的经验和形成的看法供大家探讨。根据地质条件及围岩特性,注浆的目的等不同,注浆材料一般分为两类:第一类为注水泥浆,其主要作用为增强钢管刚度。第二类为注水泥浆和水泥—水玻璃双液浆等化学浆液

3、,其主要作用为:a)浆液通过超前压注到岩体裂隙中经过物理化学作用,即能将破碎围岩或松散颗粒在短时间内胶结成整体,起到超前预支护作用,为隧道开挖施工安全提供保障和增强围岩的整体稳定性;b)浆液填充岩(土)体的空隙,凝结固化后,阻隔了地下水向坑道的渗入,起到了堵水防水作用。在甬金高速公路白峰岭隧道金华端施工中,右洞为水泥—水玻璃双液浆,左洞为水泥浆单液浆,在地质条件,施工操作工艺基本相同的情况下验证,注双液浆的效果明显优于单液浆,经测定水泥浆单液浆的固结时间一般为80h;水泥水玻璃双液浆的固结时间一般为4h,现将水泥—水玻璃双液浆的施工工艺予以重点探讨。1　双

4、液浆的配置及特性双液浆的特性主要反映在浆液黏度、颗粒度和凝胶时间长短,浆液配合比应由现场试验确定;浆液可采用水灰比为0.8∶1～1.5∶1,水泥浆与水玻璃的体积比一般在1∶0.3～1∶1,在此范围内随着水玻璃用量减少,其凝固时间缩短。也可加入食盐、三乙醇胺速凝剂等缩短凝结时间。当水泥浆与水玻璃的体积比在1∶0.4～1∶0.6范围时,浆液使石体抗压强度最高。我们实际在工程中采用的双液浆为1∶1水灰比的水泥浆和35°Be的水玻璃,前者与后者的体积比为1∶0.5。水玻璃的比重理论推算为145ˆ(145-35)=1.318tˆm3,1∶1水泥浆的实际试验比重为1.

5、512tˆm3,该双液浆初凝时间为4min,终凝时间为70min。2　超前小导管设计参数直径48mm无缝钢管长4m～7m,管壁每隔10cm～20cm交错钻眼,眼孔直径6mm～8mm,风钻凿岩时的钻孔直径较管径大2cm以上。小导管顶端为尖锥型以利导管打入岩壁钻孔内,小导管打入岩体后尾端剩5cm～10cm,加焊已接有止回阀的短钢管。一般布置在隧道拱顶120°范围内,环向间距30cm～50cm,外插角为10°～30°。3　注浆压力注浆压力是促使浆液在岩(土)层裂隙中流动扩散的一种动力,必须有足够的注浆压力来克服岩©1994-2007ChinaAcademicJo

6、urnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net(土)内天然水头压力和地层裂隙阻力,才能使浆液充分扩散填充,达到加固堵水的作用。因此,在浆液的黏稠度固定的情况下,注浆压力直接与岩(土)层(土) 内天然水头压力和地层裂隙阻力, 才能使浆液充分扩散填充, 达到加固堵水的作用。因此, 在浆液的黏稠度固定的情况下, 注浆压力直接与岩(土) 层的裂隙宽度和粗糙度、裂隙发育程度、裂隙水头压力有关。压力过高亦会劈裂岩(土) 体, 因此注浆压力一般控制在0. 5M Pa～ 1. 0M 

7、Pa。4　注浆量计算小导管注浆单管浆液扩散半径一般为0. 5 m～1. 0 m。这与深孔超前围幕注浆的扩散半径2 m～4 m ( 管径75 mm ～ 110 mm、注浆压力为1. 5M Pa～ 4M Pa ) 有明显区别, 故《隧道施工规范》中的注浆量计算公式(如下) 不能作为小导管注浆量的估算公式。Q 1= PR 2×H ×G×A×B,式中:Q 1 ——注浆量,m 3;R ——扩散半径,m;H ——注浆管有效长度,m;G ——岩体空隙率, %;A ——注浆系数, 0. 7～ 0. 9;B ——浆液损耗系数, 1. 1～ 1. 4。据实际验证, 以下计算公

8、式相对符合实际单孔注浆量。Q 2= PR 2×L ×G= P×[