農田水利工程超前小導管注漿技術研究

李真真 祖銀嬌

（河南金鷹建設集團有限公司，河南 平頂山 467000）

在農田水利工程隧洞開挖過程中，由于不良地質條件的影響，常會發生塌方及滲水、涌泥等不良地質災害，嚴重影響施工進度及施工安全，采用超前小導管注漿技術能夠很好地解決該問題。該技術適用于節理發育及風化嚴重等地質不穩定的隧洞施工，具有可靠、高效、簡便的特點，不但能夠保證施工安全，還能加快施工進度，因此被廣泛應用在各種水利工程隧洞施工中。超前小導管注漿施工技術的關鍵是通過小導管注漿，使小導管與周圍被加固的巖體形成共同加固體，即在隧洞擬開挖輪廓外部形成改良加固帶，從而解決周圍巖體松散的狀況，提高軟弱破碎巖層的穩定性。由于改良加固帶的剛性較大、整體性較好，并承擔了開挖引起的大部分松動荷載，因而使拱頂下沉和洞周收斂變形得到了有效抑制。

1 超前小導管的支護原理

超前小導管是隧道工程掘進施工過程中的一種工藝方法，主要用于自穩時間短的軟弱破碎帶、淺埋段、洞口偏壓段、砂層段、砂卵石段、斷層破碎帶等地段的預支護。其支護原理如下：

1）超前小導管是穩定開挖工作面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中，超前小導管對松散巖層起到加固作用，注漿后增強了松散、軟弱圍巖的穩定性，有利于完成開挖后與完成初期支護時間內圍巖的穩定，不至于圍巖失穩破壞直至坍塌。

2）超前小導管注漿適用于隧道拱部軟弱圍巖，松散、無粘結土層、自穩能力差的砂層及砂礫(卵)石層級破碎巖層。

3）通過超前小導管注漿能改變圍巖狀況及穩定性，漿液注入軟弱、松散地層或含水破碎圍巖裂隙后，能與之緊密接觸并凝固。漿液以充填，劈裂等方式，置換土顆粒間和巖石裂隙中的水分及空氣后占據其位置，經過一定時間凝結，將原有的松散土顆?；蛄严赌z結成一個整體，形成一個新結構，強度大，防水性能良好的固結體，使得圍巖松散破碎狀況得到大幅度改善。

2 工程概況

以某農田水利工程隧洞施工為例，隧洞橫斷面形式為類馬蹄形，圍巖巖性為粉細砂巖以及粉砂質泥巖，巖層軟硬互層，完整性較差。在隧洞開挖過程中，掌子面頂部突然發生塌方，并涌出大量地下水。在封閉工作面的過程中，頂部繼續坍塌，致使無法作業。塌方體基本穩定后，塌方長度16m。經現場查驗，該塌方段圍巖類別為Ⅴ類，隧洞軸線與巖層走向夾角約為20°，圍巖穩定性較差，塑性變形大，且較為破碎，圍巖地下水流水較多，局部有承壓水，受爆破振動與地下水雙重作業導致洞室大范圍塌方。根據隧洞圍巖性質、結構以及地下水流水情況，決定采用的施工方法為超前小導管注漿技術。

3 農田水利工程超前小導管注漿技術要點

3.1 安裝小導管

由于該工程不便直接封閉工作面，因此先安裝小導管，再封閉。采用外徑Φ50mm、壁厚4mm的無縫鋼管，前端加工成圓錐形并封焊嚴實，管身設溢漿孔，孔徑為5～6mm，孔間距為200mm，按梅花形布置，后端長400mm范圍內不設溢漿孔。小導管尾部管端用細鋼筋焊一圈加固環，防止施工時導管尾部變形。安裝時將制作好的小導管在拱架上部緊貼布置，環向間距5～10cm，外傾角按5°左右控制，用鐵錘打入或用風鉆頂入，為了達到穩固效果，打入導管后將鋼管與鋼拱架焊接牢固。

3.2 封閉掌子面

小導管安裝完成后，便可噴射混凝土封閉掌子面。為了防止混凝土堵塞導管口，先用編織袋將小導管外露部分進行包裹后再進行噴射。采用C20混凝土噴射封閉，厚度為10～15cm。掌子面封閉后，將包裹在小導管上的編織袋拆除，然后通入高壓風吹凈小導管中的石屑、細小石塊與積水。

3.3 注漿

注漿應現場拌制漿液，同時需選用性能良好、工作壓力滿足注漿要求的注漿設備，并進行現場試驗。本工程用泥漿攪拌機現場拌制漿液，漿液為純水泥漿，水灰比為1∶1，注漿時孔口壓力控制在0.8MPa以內。注漿分多次進行，同時需控制好注漿速度，不宜過快，注漿進漿量不能大于30.0L/min。當每根導管內已達到規定注入量時，可結束注漿。2.1.4注漿效果檢查注漿結束后，應對注漿效果進行檢查，最終確保漿液填充、滲透、擠密圍巖。檢查時主要看每個孔的注漿壓力，有無漏漿、跑漿，也可用地質鉆取巖芯進行鑒定，還可用聲波儀探測。若注漿未達到要求，則應進行補孔注漿。

注漿作業開展期間常見異常情況的處理措施如下：1）串漿現象是注漿施工中常見的一種現象，主要指的是，在進行注漿作業進行時，孔中的漿液會從其它孔中流出，進而對工程施工作業的開展造成不良影響。在施工期間，一旦發生串漿，要及時對施工中出現中的串漿孔進行封堵，當需要對該孔進行注漿時，拿出堵物。2）注漿期間，若注漿壓力突然變大，這可能是由于導管發生堵塞造成的，因此，要停止注漿作業，要做好相應的檢查工作。在注漿期間發生了堵管，要敲擊鋼管，或滾動鋼管，進而保證漿液在漿管中流動的暢通性。如果在施工中，采取上述處理方式，若注漿管仍然無法疏通，此時要補管。3）注漿期間，會出現孔內漿量過大，或者壓力長時間無法升高的情況，針對這一問題，要對漿液的具體濃度情況，以及配合比情況進行適當調整，合理縮短膠凝時間，采用小泵量，通過低壓方式進行注漿，為凝膠提供便利條件。

3.4 開挖塌方體并支護

在小導管注漿完成并凝固好，達到開挖條件時，需要對掌子面的圍巖進行開挖，開挖采用上下臺階法，開挖完成后應立即架設鋼拱架、掛鋼筋網、噴混凝土，同時加強變形觀測，以指導下一步的施工作業。具體方法：開挖時上臺階要比下臺階超前3～4m。上臺階小導管下部開挖線應人工開挖，下臺階及核心土采用機械開挖，上下臺階應循環開挖，每次循環的挖掘進度不能超過50cm，同時每隔30cm在縱向架設一鋼拱架，并掛鋼筋網、噴射C20混凝土；下臺階開挖時先在洞壁兩側開槽，開槽完成后立即架設鋼拱架，并在拱腳兩側位置打入2～3排φ24mm的鎖腳錨桿，然后噴射C20混凝土封閉。為防止松散的巖石掉落，在清理完堆積體后，需及時噴射C20混凝土封閉巖面，噴射厚度為10cm。

4 結束語

綜上所述，現階段,我國隧洞的施工已經成為時代發展的必然,所以,需要加大對隧洞施工處理的重視程度。農田水利工程施工中,隧洞施工方式眾多,但在實際的隧洞處理過程中,需要對實際的施工情況進行實地考察,選擇準確的施工方式進行處理,提高施工的效率以及質量,同時還要對隧洞周圍的巖石分布情況進行調查和分析,嚴格管理并控制其沉降的程度。提高相關施工人員的專業知識和技能,加快整體的施工速度,用最短的時間來完成相應的隧洞施工內容,保證施工人員的安全,提升隧洞的質量,讓隧洞可以始終保持一個穩定的運行狀態。