浅谈小导管注浆技术在隧道工程中的应用

吕先明

（中铁十九局集团第二工程有限公司 辽宁 辽阳 111000）

1 工程概况

本标段共有2 座隧道，本文所选取的案例处的隧道长约235m。隧道两端洞口埋深浅，围岩以泥质板岩块，碎砾石组成的坡积碎石土为主。隧道洞身主要通过地层为弱、中、强状风化千枚岩，层状构造，片理发育，层间云母充填，呈丝绢质光泽，属中薄层。 风化严重，节理发育，强度较低，以II、III 类围岩为主。

该隧道洞顶最大覆盖层厚50 余米，山体基岩裸露。原公路从山梁的鞍部通过切削山坡，公路以北上边坡呈陡崖状，易形成风化块石而塌落甚至塌方；东西两侧公路下边坡则为碎石堆填边坡，受河水冲蚀滑塌现象严重。出口拱部以上2.5m 为既有公路，施工时保证安全和公路畅通尤为重要。 I 类围岩15m，II 类围岩56m，III 类围岩81m。

本标段隧道按“新奥法”设计施工。施工中始终坚持“管超前、严注浆、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

I、II 类围岩地段，主要为呈片状、板块状的坡积碎石土及强风化千枚岩，埋深浅，围岩破碎，自稳能力差，施工中采用台阶分步法开挖，Ф89 超前大管棚或Ф42 超前小导管注浆加固地层。 大麻柳村隧道出口I 类围岩段拱预上方2.5 米为既有公路， 施工时采用单侧壁导坑法分部开挖。

2 超前小导管施工技术应用

本标段隧道Ⅱ类围岩长56m，拱部周边全部采用Ф42 超前小导管注入水泥浆加固地层。 小导管长4.5m，环向间距30cm，外插角5-7°。

使隧道拱部形成拱形支护体系，增加施工安全。施工时，可根据围岩富水情况，采用水泥-水玻璃双液注浆，以减少地下水对隧道施工的影响。 注浆范围为隧道拱部144°。

2.1 刷坡

小导管施工前，在坡顶开挖截水沟，使地表水顺畅排入洞口河流内，防止地表水下渗和冲刷边坡影响洞口段稳定。 按设计要求，进行边、仰破放样，并对边、仰坡面危石进行清理并及时进行施作边、仰坡面防护，使岩面及早封闭，防止因暴露时间过久而发生坍塌和破坏。

2.2 测量放样

刷坡至设计位置后，用喷射混凝土封闭开挖轮廓面，以确保施工安全和防止注浆时漏浆。测量人员将双排小导管的打设位置准确的放样在待施工断面上，并做好醒目的标记，同时设置必要的稳定的控制点，用来控制钻孔时钻杆的外插角和方向。

2.3 小导管加工

小导管采用Φ42 钢管在加工房加工制作， 管身前端切削成尖锥状，导管中部3～3.5m 范围布置梅花形泄浆孔，泄浆孔孔径6～8mm，孔间距20～30cm；在导管尾部焊接钢筋加强箍。

2.4 小导管的安装

施工前，首先对掌子面进行喷射砼封闭，然后按设计要求布孔，采用手持风钻按布孔位置以外插角5°-7°钻孔，并将小导管沿孔打入，前后相邻两排小导管搭接长度不小于1m。 对于地层松软类可用游锤或手持风钻直接将小导管打入； 对于砂土类， 可用Ф20 钢管制成吹风管，将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔，成孔后将小导管插入。

2.5 小导管注浆

（1）注浆前应有专人检查设备器具，并现场进行试运转，以确保后续注浆工作的连续性和注浆压力能达到设计压力。

（2）浆液应在搅拌机中拌合，水泥浆的投料顺序为：在放水的同时，将外加剂一并放入搅拌机，根据搅拌机容量的大小，待水量加足后，搅拌lmin，然后放入对应量的水泥，再继续搅拌不少于3min，且拌和好的浆液必须在规定的时间内注完，否则应予以废弃。

（3）对于打入的钢管应先冲洗管内积物，然后采用2TG120/105 注浆泵注浆。注浆自下而上进行，浆液采用HJ1-352 型砂浆搅拌机拌和。水灰比选用1:1.5、1:1、1:0.8、1:0.6 四个等级。 注浆时按不同的水灰比，浆液由稀到浓逐渐变换，注浆完成后立即堵塞钢管孔口，防止浆液外流。若地下水丰富时，可采用水泥-水玻璃双液注浆。如果注入双液浆，则采用两台注浆泵及其管路，将两种浆液分别按一定流量压入孔口混合器，然后通过带孔小导管注入岩土体。

2.6 注浆效果检查

注浆结束后应对注浆效果进行检查，如果未达到设计要求，则应补孔重新注浆。 注浆效果检查可采用以下三种方法：

（1）详细分析注浆记录，查看每个孔的注浆持续时间、压力、注浆量及在注浆过程中是否存在跑浆、漏浆现象及漏注区域，用注浆量估算浆液的扩散半径，分析是否形成预设的固结圈；

（2）在两个注浆孔之间注浆质量较差的部位钻探取出浆液固结体岩芯，并观察检查孔的稳定情况与漏水情况等，做室内试验，测定芯样的物理力学指标，据此判断注浆效果的优劣；

（3）用声波探测仪测量注浆岩体声速、弹模等，从而评价注浆效果。

2.7 注浆故障及处理要点

（1）注浆时，若多台注浆机可同时注浆时，则应采取群孔注浆，否则，将串浆孔堵塞，采取隔孔注浆，到注串浆孔时，必须先清除孔内杂物；

（2）注浆过程中若注浆压力突然升高，则可能发生堵管现象，应及时用锤击或抖动管道以疏通注浆管，若无明显效果，则需更换管道；

（3）若注浆量很大，但注浆压力长时间不升高，则应调整浆液的稠度及配合比，添加外加剂，以缩短胶凝时间，进行低压力小泵量注浆或间歇性注浆，以增加浆液在围岩裂隙中的停留时间，以便凝结，但停留时间不能超过浆液的胶凝时间。

3 小导管施工技术措施及注意事项探讨

3.1 小导管采用钻孔布设时，钻孔深度大于导管长度，采用锤击或钻机顶入时，插入长度不小于管长的90%；前后两排小导管搭接长度不小于1.0m

3.2 为防止孔口漏浆，用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙

3.3 为防止注浆管堵塞，影响注浆效果，注浆前先清洗注浆管

3.4 压浆管与超前注浆管之间采用方便接头，以便快速安拆

3.5 严格控制注浆配合比及胶凝时间，初选配合比后，用胶凝时间控制调整配合比，并测定凝结体的强度，选定最佳配合比

3.6 注浆压力由小到大， 从开始0MPa 升到终止压力1.5MPa， 稳压3min，流量计显示注浆量较小时，结束注浆；为保证注浆质量，必要时可封闭开挖面

3.7 注浆由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，间隔注浆，最后全部完成注浆

3.8 注浆完成后要检验注浆效果， 在隧道开挖后可检查注浆固结体厚度，如达不到设计要求时，在注浆时调整注浆参数，改善注浆工艺

3.9 注浆过程中， 专人记录注浆情况， 并根据实际情况调整注浆压力、进度，保证注浆效果；完成后检验注浆效果，不合格者进行补注

3.10 小导管注浆时不得对环境造成污染。 注浆期间应定期对地下水取样化验检查，如有污染应立即采取有效的技术措施

3.11 注浆结束，待岩层达到充分的固结强度后方可进行开挖作业

4 结语

小导管注浆工法，可给开挖创造安全良好的施工条件，结合隧道围岩的地质条件是千变万化，采用小导管注浆工艺的设计参数亦是多种多样的，具体施工时应及时辨识现场的地质情况，掌握运用小导管注浆工艺的相关条件，使得小导管注浆固结围岩的效果更加显著。

［1］王建鹏.隧道超前小导管作用机理及影响因素分析[J].郑州大学：道路与铁道工程，2009.

［2］陶国强.浅谈隧道超前小导管注浆作业的施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2012（11）.

［3］张志强.超前注浆小导管施工技术探究[J].中国新技术新产品，2012（8）.