小導管超前支護在大坪子3#隧道塌方處理中的應用

許明麗

（遼寧水利職業學院遼寧沈陽 110122）

本文就大坪子3#隧道地質塌方處理過程中采用小導管超前固結，形成管棚支護，重新成洞的成功案例，介紹了小導管的施工工藝，小導管注漿固結松碴重新形成應力拱的經驗及理論。

一、工程概況

大坪子3號隧道位于錦屏二級電站對外交通專用公路上，為二級公路隧道，隧道長189m，凈寬llm，開挖跨度13.26m。隧道位于山脊中，經過兩個沖溝，地表表層覆蓋1一20m的坡積碎石土，下伏炭質板巖夾變質砂巖。由于隧道比較短，所以全隧道幾乎都處在偏壓狀態中，且進口段約120米均是在坡積碎石層中成洞，極易發生溻方。

塌方情況：在開挖至K43+517樁號（進口段離洞門81m）時，發生因支護不夠，而失穩塌方事件，隧道頂部的坡積碎石土發生層層塌落，在隧道頂部形成到V形的塌方空腔后慢慢自穩，塌方落在下部的碎石土對塌方空腔下部周圍的圍巖起到反壓支撐作用，致使塌方范圍沒有進一步擴大。經測量確定塌方范圍沿洞軸線方向約10m。

二、塌方處理方案確定

塌方處理方案：利用小導管超前支護在松散碎石土上重新進洞方案，即不清除塌方堆碴（由于塌方堆碴對塌腔周邊的圍巖起到反壓支撐作用，如果清除堆碴，會發生更大面積的塌方，將難于控制），在塌方堆碴的洞頂部位打兩排小導管，進行超前注漿，對隧道周圈的碎石土進行固結，以形成支撐應力拱圈，重新達到先超前支護，后開挖成洞的目的。

具體內容為：(1)噴射C25混凝土封閉洞碴巖面，10cm厚，以形成止漿面，防止小導管注漿時漿液流出碴體；(2)按50cm的間距架立18#工字鋼，在工字鋼的腹部開孔，孔內打雙排小導管，采用直徑φ42mm超前小導管注漿支護，并注水泥一水玻璃雙液漿，使拱部2－4m范圍內巖碴固結成一整體；(3)短進尺、弱爆破、強支護開挖施工。考慮到經過小導管超前注漿支護后，圍巖自穩能力有所提高，業主、設計、監理和施工四方共同會商，均贊成采用該方案，并取得了良好的效果。

三、小導管超前支護的工作原理

1、小導管的錨桿作用

小導管的錨桿作用原理主要是自身加固原理，主要有聯接原理、組合原理和整體加固原理三種。在本隧道中主要利用其整體加固原理。通過有規律布置的小導管，將隧道四周一定深度的圍巖進行擠壓、粘結加固，組成一個承載環。

2、小導管的注漿通道作用

在小導管注漿技術使用過程中，注入圍巖的漿液是通過小導管上的注漿孔均勻地滲入到圍巖中的，故在小導管注漿技術中小導管充當了漿液通道的作用。在塌方處理小導管注漿中，一般將小導管加工成花管，導管采用普通鋼管。漿液在壓力作用下通過小導管，注入圍巖以達到加固圍巖的作用。

四、小導管施工工藝及施工方法

（一）、小導管施工工藝流程圖

（二）小導管施工方法

（1）在塌方體的前沿10m，依照間距50cm的要求架立18#工字鋼，以補強該段的支護，以避免塌方范圍進一步擴大，塌方處理段也按此間距立工字鋼，以配合小導管一起形成小管棚支護。

（2）花管加工制作： 超前注漿小導管（φ42×4）管頭切割焊接成25～30度的錐體，尾部焊接φ8 mm鋼筋加勁箍。小導管全長6m，花管段長5m，鉆6～10mm孔眼，每根4排孔，孔間距300mm，梅花形布置。

（3）注漿參數：注漿終壓：1～2 MPa；漿液初凝時間：60～120s；擴散半徑：500mm；緩凝劑（Na2HPO4）摻量：2.0%～2.5%；小導管長度：6m；外插角：10度及20度；注漿范圍：拱頂150度；孔深：6m；水玻璃濃度：35Beˊ；水泥漿濃度：（1.25～0.8）：1；水泥—水玻璃體積比：1：（0.5～0.1）；環向間距0.3m，不同外插角的兩交叉布置，縱向間距2m；每循環開挖長度不超過1m。

（4）超前注漿小導管安裝和注漿：在拱架起拱線以上，沿著開挖輪廓線，按照外插角10度與20度（與錨固層巖面夾角不得小于5度）打入兩排超前注漿小導管；先施工外插角為10度這排小導管，待注漿結束后，已經形成一道封閉的拱形圈，然后再在上部施工外插角為20度的另一排小導管，以達到加大注漿固結范圍，增強圍巖自穩能力的目的。在注漿前進行壓漿試驗，確定合理注漿參數以指導施工，按照壓漿試驗后的合理注漿參數進行注漿，注漿完畢后進行注漿效果檢查，并做好注漿記錄。小導管端部焊接在型鋼鋼架上，與鋼架共同作用，形成棚架支護系統。

（5）小導管注漿待凝不小于8小時后方可進行開挖施工，開挖按進尺小于1m來進行控制，開挖完畢后及時立型鋼拱架、打系統錨桿并噴C20砼支護。支護完畢后方可進行下一個循環。

五、效果評價

通過對拱頂部位實施雙排小導管超前加固后，在隧道開挖輪殼外2-3m范圍內的坡積碎石被漿液很好的膠結為一體，形成拱形受力圈，提高了拱頂整體強度，有效地將上部傳來的應力傳至兩側。

六、結語

在塌方處理時小導管超前支護的施工過程中，在適合注漿的圍巖地質條件下，合理選擇小導管的直徑、長度、外插角等參數將為保證超前支護的施工質量起到很關鍵作用。

【參考文獻】

[1]《水利工程施工》袁光裕，胡志根 主編水利水電出版社2009版

[2]宋元紅. 淺談水利水電工程建筑的施工技術及管理[J]. 黑龍江科技信息, 2010,(36)