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小导管注浆在隧道工程中的应用分析论文
摘要：近年来，小导管注浆技术在隧道工程中的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，结合工程实例分析了工艺原理及注浆目的，并分别从多个角度与方面就超小导管施工技术的应用问题展开了研究，阐述了笔者对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：小导管；注浆技术；隧道工程；应用
1前言
作为隧道工程实践中的一项重要方面，对小导管注浆技术的应用占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对小导管注浆技术的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化隧道工程实践的最终整体效果。
2概述
随着国家环保节能的要求，城市集中供热事业也得到了长足的发展，城市供热主干网也得到了快速发展，在提高人民生活水平和改善环境方面发挥了重要作用；在通过交通流量大的路口时往往采用隧道设计方案。在自稳性很差的软弱松散地层修建隧道时，常采用浅埋暗挖的施工方法，而预加固及预支护措施则在隧道施工过程中起着关键作用。超前小导管注浆是隧道工程进行掘进施工中采用的一种超前的预支护技术，在隧道的软弱破碎地层、穿越浅埋段、沙层段、洞口偏压段、断层破碎带及沙卵石段等不良地段施工中发挥着重要的作用。采用超前小导管注浆法，可将隧道开挖过程中所释放的荷载传递至前方的围岩及后方初支部位，从而保证隧道掘进中围岩的稳定性。小导管注浆是指沿着隧道纵方向于拱上部的开挖轮廓线外部一定范围内密排向前上方倾斜的注浆钢花管，这种注浆施工工艺较为简单，利用一些简单工具即可在小空间范围内进行钻眼与布管，同时可在地层出现变化的状况下对施工方案进行及时调整，有着显著的经济效益。
3工程概况
本标段共有4座隧道，本文所选取的案例为邢州大道与钢铁路交叉口隧道，共长约175.27m，断面（宽×高）：2.6m×2.20m，两端竖井2座，井深约16m。根据地质勘察报告，隧道标高范围内为砂层、粉质粘土，无地下水。隧道标高处于62~67m断层上，根据地质勘察标高60~70m，断面为中砂，属于Ⅴ类围岩。施工期间道路不中断，施工时保证安全尤为重要。本标段隧道按“浅埋暗挖工艺”设计施工。隧道开挖采用短台阶人工开挖，一般情况下，台阶长度控制在1m左右以内，施工中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则。稳定土体是开挖洞体的先决条件。采用超前小导管支护的方法进行施工。砂、土中施工小导管采用顶进法，或吹孔成洞的办法施工。如遇见无法顶进的石灰岩采用风枪转孔，孔径45mm。成孔后下小导管注浆，保证围岩稳定性。
4工艺原理及注浆目的
在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。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，其作用为：①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；②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。
5超前小导管施工技术应用
本隧道为Ⅴ类围岩，拱部周边全部采用准42超前小导管注入改性水玻璃浆液加固地层，水泥浆与水玻璃的体积比为1：1。小导管长2.5m，环向间距30cm，外插角5~7°。5.1测量放线竖井施工完成后，用垂线法将地面上的中心线点引入井内，在井底部设2个点，井壁上设3个点。高程点用钢尺从地面引到施工井底部作标志固定，测量过程均需要进行三角测量法校核，避免出现测量错误，以保证隧道中心线准确。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。5.2小导管加工小导管采用准42钢管加工制作，管身前端切削成尖锥状，导管中部布置梅花形泄浆孔，泄浆孔孔径6～8mm，孔间距20～30cm；在导管尾部焊接钢筋加强箍。5.3小导管的安装小导管沿拱顶环向间距20cm，仰角10～15°；布设范围为整个拱顶。为便于插入土层，钢管前端制成锥形，用引孔器引孔，打设时必须从首榀钢架腹部穿过，每两榀钢架打设一次小导管，两次打设小导管重叠1.0m。钢管就位后，将管内积物吹净，孔口用木塞临时堵塞。5.4小导管注浆（1）注浆前对于设备器材应安排专人进行检查，并对设备进行现场试运行，使其注浆压力能够达到设计压力，保证后续注浆工作的连续性。同时将钢管尾部和孔口周边空隙封堵；钢管尾部可采用止浆塞和快速接头封堵，孔口周边空隙可以用快干水泥或者喷射混凝土封堵。（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；将拌合好的水泥浆和水玻璃双液采用两台注浆泵及其管路，按1：1比例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。根据砂层的实际情况，调整浆液的凝结速度和早期强度，以满足开挖和支护的需要。每次配置的浆液量应与注浆速度相适应，本案例中浆液要在30min内使用完，不得任意延长停放时间，注浆压力应控制在0.3~0.4MPa。通常，开挖两个循环施做一次注浆；当遇到的土体特别差或有地下滞水时应做到每个循环注浆一次。5.5注浆效果检查注浆结束后应对注浆效果进行检查，确保其符合设计要求，当不满足设计要求时要进行补孔重新注浆操作。对于注浆结束后的注浆效果检查工作通常分三种方式：（1）为了测量注浆效果，应先用声波探测仪测量注浆岩体声速。（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）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。5.6其他注意事项（1）注浆量和注浆压力应通过试验确定；（2）注浆施工应防止超出注浆范围，施工期应监测地下水是否受到污染；（3）注浆材料的选用应根据工程实际，遵从设计通过试验确定；一般来说，如果采用水泥浆液时，水灰比可以按0.5：1~1：1考虑，如果需要缩短凝结时间，可以加入速凝剂，通常可选择氯盐、三乙醇胺等外加剂；若采用水泥-水玻璃浆液时，水泥浆水灰比和单用水泥浆液时一致，水玻璃浓度25~40波美度，水泥浆和水玻璃体积比1：1~1：0.3；（4）配置好的浆液应具备良好的可注性，固结后应有一定的强度，收缩小，稳定、耐久，具有抗渗性；注浆液安全、无毒性，注浆工艺简单、便于操作；（5）注浆施工按土质类别选择施做方法。在淤泥类软土层中宜采用高压喷射注浆法；在黏土层中一般采用劈裂、电动硅化注浆法；在砂层中一般采用挤压、渗透注浆法；一般在卵石、砂石地层选用渗入注浆法；（6）注浆完成后，根据浆液种类，通常水泥浆8h、水泥-水玻璃双浆液4h后方可开挖，开挖长度按设计循环进尺进行，以保留一定长度的止浆墙。
6结束语
小导管注浆技术在岩石破碎、裂隙发育、地下水丰富的软弱围岩和砂层中应用，可以提高围岩类别，加固效果显著。同时，由于改作业方法不需要大型几句设备、工艺简单、见效快、经济和社会效益好，在设计和施工中总是优先选用。加强对小导管注浆技术在隧道工程中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的小导管注浆技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
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