隧洞工程超前支護施工中超前小導管的運用分析

詹華僑

（成都天府新區建設投資有限公司，四川 成都 610000）

在隧洞工程實際施工中，經常遇到施工路段地質條件比較復雜的情況，這給開挖支護施工提出更高的標準和要求。將超前小導管技術運用到隧洞超前支護施工中，不僅可以保證施工質量，還將推動整體工程施工進度的如期完成。

1 工程概況

本工程為鹿溪河老河道東側分洪工程，共設有兩座引水隧洞：一號隧洞里程樁號K1+480--K2+280（全長800m）、二號分洪隧洞里程樁號K2+860--K3+640（全長780m）。依據設計流量(32.56m3/s)確定隧洞內輪廓為3.5×3.5m，洞身開挖面積26.2m2，結構內凈空面積15.9m2。依據現場鉆探報告并結合周邊已有工程地質資料，本次勘探深度范圍內地層由上至下主要為第四系全新統人工填土（Q4ml），第四系全新統沖洪積（Q4al+pl）粉質黏土，第四系中下更新統冰水沉積（Q1+2fgl）粉質粘土、松散卵石及白堊系上統灌口組（K2g）泥質砂巖、砂質泥巖組成。超前小導管設置于隧洞Ⅴ級圍巖地段，洞身最大埋深約50m,巖性以砂質泥巖、泥質砂巖為主。洞身超前支護采用φ42小導管，拱部120°范圍設置，環向間距30cm，縱向間距2m。為配合鋼架施工和受力更快，超前小導管從I14工字鋼中部穿過。注漿材料采用純水泥漿（w/c=1.0）、裂隙發育時注漿材料可采用水泥砂漿。

2 超前小導管施工原理

超前小導管的施工原理，主要是按照施工標準將小導管打入施工面周邊的指定地層，通過注漿泵工作、小導管滲透等連續施工，將漿液擴散至地層指定孔隙或裂隙中，進而有效改變施工土體，達到止水穩固的效果。

3 超前小導管應用優勢

在隧洞工程超前支護施工中應用超前小導管具有以下優勢：（1）穩定性好且可靠性高，將超前小導管技術應用到隧洞超前支護施工中，可以有效把控注漿質量，進而提高施工整體質量；（2）超前小導管技術對施工設備沒有過高要求，利用小型設備即可簡單操作；（3）通過導管和固結的有機融合可以建立較為完善的超前支護體系，顯著提升圍巖穩固度，有效預防實際施工中的變形問題，進而降低施工事故發生率；（4）合理應用超前支護技術，可以大大縮減施工暗挖路段的施工時間，在保證施工安全的基礎上，為施工工期提供保證。

4 超前小導管在隧洞工程超前支護施工中的工序及應用要點

4.1 超前小導管施工流程

超前小導管在本工程隧道超前支護施工流程，詳見圖1。

圖1 超前小導管施工工藝流程圖

4.2 超前小導管主要應用要點

（1）測量放線技術要點。隧洞超前支護施工開始前，應對鉆孔位置安全施工要求進行放線，放線操作要精準，同時做好對應的放線標記，為后續鉆孔及復核等工作奠定基礎。之所以進行測量放線，是為了將超前小導管中心及間距等進行提前明確，保證測量放線的精準度，便于后續工作的順利開展。（2）鉆孔施工應用要點。鉆孔開始前，需做好鉆機定位工作，值得注意的是，施工人員應規范操作保證鉆機定位的準確性，并核實鉆孔明確鉆頭具體位置。實際施工中，需要根據具體情況合理結合不同方案進行科學施工，比如將掛線和鉆桿導向及全站儀等有機融合。合理選擇鉆頭，以保證超前小導管安裝的快速和準確。如果施工地段圍巖穩定性較好且比較均勻實施一次性成孔操作即可；如果圍巖地段綜合性能較差，受各方面因素的不利影響，可能導致鉆進施工中出現卡鉆或塌孔問題。因此，在實際鉆孔施工中需要根據現場情況合理注漿，保證圍巖的穩固性后方可進行后續的鉆孔作業。開鉆應遵循低鉆、低速風壓原則，待保證鉆機穩定、鉆孔位置準確后，再根據施工路段的地質環境，合理調整鉆機速度和風壓，進而保證鉆孔施工的順利進行。鉆進作業中應經常利用測斜儀隨時測量鉆孔方向，并深入分析、準確評估鉆進施工中可能出現的不同情況，對成孔質量進行科學預判，還要對鉆進作業中發生的各種問題進行及時處理。鉆孔結束后，需依據技術手段做好清孔及驗孔工作。清孔完成后，利用測斜儀等儀器嚴格檢測孔深及外插角等，并做好初始檢測的全面記錄，為后續施工提供重要的理論依據。（3）小導管制作要點。用熱軋無縫鋼管加工制成直徑42mm，壁厚4mm的超前小導管。并按照單根3.5m，搭接長度不低于1.0m的標準做超前支護。小導管管壁應按照孔徑8mm，孔間距10cm的標準鉆注漿孔，并布置為梅花形。尾部30cm作為止漿段不鉆注漿孔。需要注意到是，在開始制作小導管前，應徹底清理表面雜物，并做好注漿孔間距的有效控制，注漿完成后要對施工產生的鐵屑等進行徹底清除，并磨平注漿孔，在保證工程質量的同時以便后續施工順利開展。（4）小導管的搬運和安裝要點。在隧洞超前支護施工中，小導管搬運是非常重要的施工環節，實際搬運過程中需要做到輕拿輕放，禁止隨意敲擊，以防安全事故發生。正式安裝前，需要詳細檢查鉆孔質量并清除孔內雜物，待鉆孔完工后及時安裝小導管，具體安裝如下：測量放樣并做好設計孔位的相應標記，用鑿巖機專用設備進行規范鉆孔，保證孔徑大于設計導管管徑20mm以上。鉆孔完成后，將小導管依照設計標準插入孔中，或借助鑿巖機將小導管從型鋼鋼架上部或中部直接打入，將外露的20cm作為開挖面后方的鋼架支撐并與鋼架構建完整的預支護體系。（5）小導管注漿施工要點。安裝完小導管以后需做好相關的壓水測驗，在隧洞超前支護注漿施工中，還要做好水泥漿液的配制工作，具體配制時，盡量利用拌和桶配制并做好完善的防護措施，以防雜物進入漿液影響配制質量，配制完成后還要做好嚴格的過濾工作。實際施工中，為了保證注漿施工的如期完成，可以應用群管注漿作業，以此提高施工設備的應用效率。根據工程施工情況，每次注漿最少使用3根導管，最多不能超過5根。務必在小導管孔口設置排氣孔，待小導管安裝完工后及時注漿。水泥漿液在使用過程要遵循即拌即用原則，如果水泥漿液已經處于初凝狀態，不得將其投入使用。水泥漿液要根據施工標準進行嚴格配比，以保證隧洞超前支護注漿施工質量不受影響。

根據本工程實際施工情況，小導管具體注漿步驟如下：采用KBY-50/70注漿泵壓注水泥漿或水泥砂漿。注漿前先噴射混凝土5～10cm厚封閉掌子面，形成止漿盤。注漿前遵循由下自上的沖洗原則，徹底清除管內雜質。按照設計要求控制單孔注漿壓力，持續注漿10min且進漿速度為開始進漿速度的1/4或進漿量達到設計進漿量的80%及以上時注漿即可結束。另外，施工人員需要做好注漿記錄，根據記錄情況隨時改進施工方案，密切觀察施工支護面的工作狀態。根據注漿試驗結果和施工情況科學調理注漿參數。按照注漿作業情況及工程實際做好注漿壓力及漿液初凝的控制。一般地段的注漿材料通常應用純水泥漿，如果地下水大可以應用參數為：水泥漿/水玻璃=1:0.8（體積比）的水泥-水玻璃漿，并按照施工標準嚴格配比注漿材料，若圍巖裂隙綜合性能較好，可采用一定規格的水泥砂漿充填導管孔,并保證注漿水泥的強度為42.5。

5 結語

超前小導管具有穩定性好、可靠性高、操作簡單、效率高等應用優勢，在隧道及隧洞工程施工中已被廣泛使用。在實際施工過程中，我們要加強對鉆孔作業及注漿施工等的嚴格把控，有效提升施工整體水平，進而保證施工順利完成。