隧道超前小导管注浆作业中的质量要求及注意事项

2021-10-26詹国景

工程技术研究 2021年13期

关键词：压密浆液注浆

詹国景

中交四航局第一工程有限公司，广东广州 528041

作为隧道掘进施工过程中经常应用的超前预支护技术，超前小导管注浆在不良地质条件下的施工中发挥着非常重要的作用。隧道开挖施工中，应用超前小导管注浆可以将荷载传递到初支部位，保证隧道掘进施工过程中围岩的稳定性。

1 超前小导管施工流程

1.1 施工准备

（1）正式施工前，调查施工条件，根据施工条件设计施工图纸，同时根据施工过程中可能出现的问题制定相应的应对措施。

（2）加强地质勘查分析，了解渗透参数，根据渗透系数确定注浆类型，在这个过程中，还要根据实际情况确定注浆材料、用量及具体的技术标准等内容。一般而言，化学浆液毒性较大，且应用成本较高，应谨慎选择。

（3）检查施工过程中需要应用的仪器，务必保证仪器性能完好。

（4）制订试验方案，通过试验获得实际施工的注浆压力、速度、初凝时间及注浆半径等参数。

（5）制作小导管，管壁上设置直径为8mm的钻眼钻研，控制相邻钻眼之间的距离为20cm，尾端留出30cm的长度不钻孔，将这段作为止浆段。超前小导管结构如图1所示。（6）组织施工队伍，部署生产设备和器材。

图1 超前小导管结构图（单位：cm）

1.2 安装小导管

标记孔位，利用凿岩机钻孔，这里要求孔径的大小要大于导管直径20mm；成孔后，将小导管插入孔内，要求小导管外漏部分约为20cm，将其支撑设置在开挖面后方的钢架位置，和钢架一起形成预支护体系[1]。

1.3 注浆

进行单液注浆时，为了防止发生漏浆问题，需要先封闭掌子面形成止浆盘。为了确保注浆顺利完成，注浆操作前，必须彻底清理管内杂物并且对其进行充分清洗，完成管道清洗后就可以将输浆管连接到小导管的尾部，同时打开阀门排气孔，并且自下而上压注水泥浆液。我国超前小导管注浆所应用的水泥有两种：普通水泥、早强水泥。注浆施工中，严格按照试验确定的压力参数和注浆量参数进行，如果因为客观条件不能进行试验，那么注浆半径从20cm开始试验，并且从大到小调整，最后根据注浆效果确定最佳的注浆压力和注浆量[2]。

如果注浆操作类型为劈裂、压密注浆，实际注浆中，控制固结厚度应该大于40cm，另外还要注意，在实际注浆施工过程中，应该对注浆压力和注浆量进行控制和调整。为了保证注浆效果，尽量应用高压注浆泵，并且在注浆完成后，及时堵塞钢管管口，避免浆液外流。如果注浆类型为双液注浆，那么首先应该将两种不同的浆液放置在不同的容器中，然后为每一种浆液配置1台注浆泵，应用1台吸浆泵将两种浆液混合到一起，就可以开展注浆施工。实际注浆施工中，注意做好记录，并且根据记录做好分析、调整和完善，同时还要配置专业的工作人员负责观察支护工作面的状态情况。小导管注浆施工流程如图2所示。

图2 小导管注浆施工流程

2 施工原理和施工设计参数

2.1 施工原理

简单理解，超前小导管注浆，其实就是在干旱的河底倒一桶水，水会沿着干涸的缝隙深入，唯一不同的是超前小导管注浆需要借助注浆泵的压力，迫使浆液进入隧道工作面拱上部的缝隙。浆液沿着导管向地缝中扩散，待浆体初凝后，隧道面的周围就会形成一个底层自承拱，并具有一定的止水效果；不仅如此，因为管体超前锚杆的作用，周围岩体的力学性能也会得到良好的改善，使得围岩力学参数得到提升，土体的自稳时间和自稳能力自然而然就会得到有效提升，如此一来，地层松弛变形的问题就会得到有效控制。注浆压力是否合理直接关系到围岩抗渗性和强度，而注浆压力必须通过现场试验确定[3]。超前小导管注浆固结作用的发挥一般可分为以下两种形式。（1）渗入性注浆。对于自身存在一定孔隙或者稳定性较差的围岩，利用注浆泵将浆液推入围岩空隙中，当浆液达到初凝状态后，地层就具有了良好的固结效果。（2）劈裂、压密注浆。对于土质密度较大的地层，一般先要借助设备挤开裂缝，然后将提前准备好的浆液注入裂缝中，以达到压密岩体的目的。

2.2 施工设计参数

（1）小导管选择应用无缝钢管，控制小导管管径在25～42mm，管长一般不能超过6.0m，也不能小于3.0m。（2）顺着纵向打入小导管，并且注意控制外插角处于10°～15°。（3）确定注浆压力时，应综合考虑地层密度，施工实践证明，注浆压力控制在0.5～1.0MPa为最佳。（4）设置超前小导管时，注意控制相邻小导管纵向相互搭接的长度必须超过1.0m；环向间距不能大于0.4m。（5）注浆液一般为两种：纯水泥浆液和双浆液（添加5%的水玻璃）。

3 注浆质量标准

（1）打入小导管时，必须将范围控制在轮廓线以内，并且打入的过程中需要严格控制设计位置和打入角度。不同类型的施工，小导管打入的角度误差和孔径误差也不相同，如果注浆为深入性注浆，那么角度误差一般要求不能超过2°，孔径误差不能超过5cm；如果注浆类型为劈裂、压密注浆，那么角度误差一般要求不能超过3°，孔径误差不能超过10cm。为了更好地控制角度，施工中可以配合应用地质罗盘仪随时检查。（2）画出草图，对孔位进行编号，注浆施工中，填写注浆记录，并且注明实际注浆情况，包括注浆压力、初凝时间等。（3）如果注浆类型为渗入性注浆，还应该重点检查孔的厚度，如果孔厚度不符合标准，也需要及时进行补管、注浆；如果注浆形式为劈裂、压密注浆，可以借助小锤对周围钢管进行敲打，判断固结情况后，再利用风钻测速测试，及时处理固结不良的问题。（4）隧道开挖施工中，注意时刻观察注浆效果，做好数据分析，一旦发现异常问题，立即停工处理，待问题得到妥善处理后，方可继续开展施工。

4 超前小导管注浆操作中的注意事项

（1）在注浆操作前，为了避免浆液出现反渗问题，应先对开挖面及开挖面附近的坑道，喷射混凝土，喷射厚度为5～10cm，将其作为止浆层，等待止浆层强度达到具体要求，方可进行注浆。（2）在安装注浆管的过程中，注浆管和孔壁之间充分挤压塞紧，达到止浆和固定的效果。只有胶泥充分凝固后，方可进行注浆施工。（3）设计科学的配比，严格控制各种材料用量，精确配置混合料。（4）为了防止杂物进入小导管或者注浆泵内侧，必须应用过滤网过滤浆液。（5）注浆施工中，一般先注无渗水孔，然后再注有渗水孔。（6）为了防止开挖面发生开裂现象，严格控制注浆施工中的注浆压力。当注浆压力达到设定值时，可以先保持一定的时间，以促进浆液渗缝，待浆液充分渗入，再继续调大注浆压力进行注浆。（7）在对一个导管进行注浆操作时，打开相邻导管的止回阀，让注浆导管内部的裂隙水从相邻导管中流出，当在相邻导管内发现浆液时，关闭止回阀。（8）配置的浆液应及时用完，禁止长时间放置。（9）对于注浆量的计算，注意不能粗略地用水泥袋计量。注浆施工中，应做好注浆记录，严格控制好注入岩体中的总浆液量。