橋梁隧道中注漿拱棚超前支護技術研究

曾小志

（宜豐縣交通運輸綜合行政執法大隊，江西宜春 336300）

0 引言

注漿拱棚超前支護技術在橋梁隧道工程中的應用需要考慮眾多復雜的細節問題，整個施工流程相當繁瑣。因此，必須根據具體情況進行有針對性的優化和調整。由于隧道開挖受到斷面場地的限制以及水平旋噴施工的復雜性等挑戰，橋梁隧道施工通常并不順利。本文旨在研究與注漿拱棚超前支護技術密切相關的設備體系，實現技術應用的高效穩定推進。

1 注漿拱棚超前支護技術概述

注漿拱棚超前支護技術是一種在橋梁隧道工程中廣泛應用的高級地質工程技術，旨在確保在復雜地質條件下的施工過程中提供堅固的支撐和安全的工作環境。這一技術的核心目標是在地下工程挖掘進行的同時，通過注漿和拱棚的結構支護，在地下空間中創造出穩定的工作區域，以減輕地層變形、支持地質圍巖、控制地下水位，并防止地表沉陷等問題的發生。在注漿拱棚超前支護技術中，關鍵步驟包括預測和識別地下障礙和地質風險，合理設計支護結構，選擇合適的注漿材料，并通過精密的注漿施工方法將材料注入地層，形成堅固的注漿拱棚結構。這個結構將在開挖過程中起到關鍵作用，保護施工人員的安全，防止地下水滲入，穩定周圍地質環境，以及支持和保護橋梁隧道的施工[1]。

2 注漿拱棚超前支護設備配置

2.1 液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機

在橋梁隧道注漿拱棚超前支護工程中，配置液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機具有重要的技術意義。

第一，液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機應當具備強大的動力系統。此設備需要在不同地質條件下進行工作，因此必須具備足夠的功率和扭矩，以應對不同類型的地層。同時，高效的動力系統可以提高鉆機的工作效率，加快施工進度。

第二，配置時應充分考慮動力頭行程的設計。動力頭行程的長度需要根據具體工程需求和橋梁隧道的設計要求確定。合理的動力頭行程可以確保噴漿作業的精準性和一致性，從而保證支護工程的穩定性。

第三，液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機的安全性和操作便捷性也至關重要。設備的配置應考慮到安全防護措施，以降低操作過程中的風險。操作面板和控制系統應設計得簡單直觀，以便施工人員能夠輕松掌握操作技巧。此外，液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機的工作面轉動范圍也需要合理設計，以適應不同工作場地的需要。此外，設備還應具備足夠的穩定性，以應對施工現場可能的不平坦地形和復雜地質條件。

2.2 孔口止漿器

在橋梁隧道注漿拱棚超前支護工程中，配置孔口止漿器是保障項目正常進行的基礎。孔口止漿器的配置需要考慮以下幾個方面的因素，以確保超前支護過程的順利進行。

第一，孔口止漿器應根據具體工程情況進行合理的布置和設置，這包括確定孔口的位置、數量和間距，以適應橋梁隧道結構的設計要求和地質條件。

第二，孔口止漿器需要具備多功能性。它應當能夠通過溢流管截止閥來控制超前支護中廢漿液的排放量，以及調節孔口的壓力，這有助于避免廢漿液過多排放，降低環境污染風險，同時保證注漿過程的穩定性。此外，孔口止漿器還應具備密封腔，以提高鉆孔和旋噴期間高壓旋噴漿液的密封性，防止漿液泄漏和浪費，這對于保持施工現場的清潔和安全至關重要。

第三，孔口止漿器的配置還應注重旋噴注漿的質量和精準度。它應當能夠確保漿液的均勻混合和均勻注入，從而提高支護效果和結構的穩定性。此外，孔口止漿器還應具備高度可控性，以便根據施工需要進行實時調整和監測，確保支護工程按照設計要求進行[2]。

3 橋梁隧道注漿拱棚超前支護技術分析

第一步，定位。在橋梁隧道注漿拱棚超前支護的施工中，鉆機定位是至關重要的工序。首先，需要確保鉆機的主鉆架精準地定位在施工現場，以滿足設計要求的準確度和位置。其次，止漿器與預埋鋼管之間的連接必須穩固可靠，以確保在后續的施工過程中不會發生松動或漏漿的問題。

第二步，鉆孔。首先，進行鉆孔前的準備工作，包括檢查和準備所需的鉆具、注漿材料以及相關設備。其次，確定鉆孔的位置和深度，根據設計要求進行測量和標記。最后，選擇合適的鉆孔方法，通常采用沖擊回轉等特定方式進行鉆孔，確保孔徑和深度符合規范要求。在鉆孔過程中，需要不斷監測鉆孔的進度和質量，確保每個鉆孔都滿足質量標準。同時，要及時清理廢漿液和渣土，以維持工作面的整潔和施工環境的清潔。完成鉆孔后，需要進行孔口的處理，通常采用棉布或木塞進行封閉，以防止雜質進入孔道。整個鉆孔施工流程需要精確、謹慎地執行，確保鉆孔的質量和準確度，為后續的高壓噴射注漿工序和超前支護提供可靠的基礎支持，保障橋梁隧道工程的安全和穩定。

第三步，高壓噴射注漿。鉆孔完畢后，進行高壓噴射注漿設備的設置和校準，確保其工作參數和壓力符合規范。注漿材料通常包括水泥漿液、固化劑等，這些材料需要按照正確的比例混合，并在設備中進行攪拌。然后，將混合好的注漿材料通過管道輸送到注漿孔道位置。在施工過程中，需要根據具體情況和要求，調整注漿設備的工作壓力和流量，以確保注漿的均勻性和穩定性。注漿的過程中要仔細監測和記錄注漿量、注漿壓力、注漿速度等關鍵參數，以便及時調整和控制。注漿完成后，需要等待一定的固化時間，以確保注漿材料充分硬化和固化。這個時間通常會根據注漿材料的性質和施工環境的溫度等因素進行合理設置。最后，進行質量檢驗和驗收，確保注漿的質量符合設計和規范要求。如果存在問題或不合格情況，需要及時進行修復和調整。

第四步，封縫。對于這一處理環節而言，其自身的質量會對縫隙注漿加固效果產生直接影響，因此，施工人員需要加以重視。在進行裂縫封閉時，施工人員需要使用JN-F 封口膠，并且要按照科學的比例進行調配，通常情況下，配膠比例為A∶B=100∶30，這種配膠在25℃的環境中，會保持50～60min 范圍內的操作時間，若是逐漸增加B 劑的用量，那么操作時間也會隨之減少，因此，施工人員要保證適當的配膠量，確保其能夠在可操作的時間范圍內用完[3]。另外，施工人員需要對封口膠的表面進行涂刮，保持其表面的清潔性與干燥性，避免存在污垢、砂礫等污物。在進行灌注裂縫施工時，施工人員需要借助油灰刀沿著裂縫，來回反復的涂刮，還要均勻地涂抹一層JN-F 膠泥，確保厚度在1～2mm，寬度在2～3cm，同時還要避免產生小氣泡，以及砂粒等雜質混入其中，影響密封度[4-5]。

4 橋梁隧道中注漿拱棚超前支護施工控制要點

4.1 施工方案控制

首先，施工方案的制訂應始于詳細的工程勘查和地質調查，以充分了解工程所在地的地質和地貌特點。這將有助于確定合適的超前支護技術和設備選擇。根據地質情況，選擇合適的注漿材料、孔口止漿器、高壓噴射注漿鉆機以及其他必要的設備。

其次，施工方案應考慮到工程的時間表和進度安排。在緊密的時間表下，需要合理分配施工工序，確保高效推進，同時保證質量。定期檢查和維護設備，以減少潛在的故障和延誤。

最后，質量控制計劃是關鍵的一部分，應包括對鉆孔、高壓噴射注漿、孔口止漿器、密封和封閉等方面的詳細規范。必須確保每個工序都按照規范執行，注重泥漿的配比、壓力的控制和孔口的密封，以確保拱棚的質量和穩定性。

4.2 施工過程控制

第一，在施工過程中，需要對施工過程進行嚴格的監控和管理。設立質量控制檢查點，對鉆孔、高壓噴射注漿、孔口止漿器、密封等關鍵工序進行定期檢查和測試。注漿過程中需要準確控制泥漿的配比和壓力，確保注漿的均勻性和完整性。同時，要定期校驗和維護施工設備，確保其正常運行。

第二，對施工人員進行培訓和指導，強調施工質量的重要性。結合項目的需求，采取措施防范潛在的危險和事故，確保施工現場的安全環境。同時，要建立健全的溝通機制，保持施工團隊之間的協作和信息溝通。

第三，定期進行技術監測和質量檢驗，采用現場檢測和試驗，確保施工的質量符合設計要求和相關標準。根據驗收標準和規范，對每個工序進行驗收，確保工程的質量和穩定性。

5 工況實踐

本文所涉及的案例位于某市西北郊區的公路橋梁隧道工程。在實地勘查中，發現隧道開挖的作業面地基是第四系沖洪積地層，其主要由素填土和砂質粉土組成。這些地層的壓縮模量在4.5～10MPa 之間變化，而孔隙比則在0.67～0.91 之間。考慮到這些地質特征，施工決策是采用高壓旋噴注漿拱棚超前支護技術。在施工中，高壓旋噴注漿鉆孔被設置，同時拱棚采用旋噴樁的結構。具體而言，鉆孔的直徑為0.15m，深度達到8.5m。此外，項目還包括小導管和鋼拱架的設置，這些布局可以參照圖1 來查看。

圖1 小導管與鋼拱架位置

該工程試驗區的超前支護涉及高壓噴射注漿鉆機、孔口止漿器以及高壓泥漿泵等多種設備，因此需要在施工前充分準備各個方面的工作。在注漿過程中，選用了普通硅酸鹽水泥（標號P·O32.5R）作為主要材料，控制水灰比為1。為了確保施工的準確性，高壓噴射注漿鉆機必須保持固定狀態，同時需要根據具體施工要求靈活調整旋噴樁的位置和方向，以便更好地進行定位和導向。通常情況下，泥漿泵的工作壓力被設定為40MPa，并采用跳打施工方式，需要仔細控制成孔速度和旋噴轉速等參數，以確保技術處理的科學性和規范性。

為了全面準確地評估注漿拱棚超前支護技術的應用情況，通常會在技術施工后的30d 內對拱棚頂部和隧洞內部進行開挖校驗。經過開挖校驗，可以確認旋噴樁的質地均勻，樁徑的平均值符合要求，縱向和橫向的搭接緊密，咬合尺寸在0.2m 以上（具體施工現場情況見圖2）。

圖2 噴射施工

6 結論

綜上所述，可以明顯看出，注漿拱棚超前支護技術在橋梁隧道工程中具有重要的地位和作用。通過該技術的應用，能夠有效地避免施工過程中可能出現的各種不良情況，顯著提高工作面結構的安全性和穩定性。所以，可以得出以下三個結論：

第一，孔口止漿器作為注漿拱棚超前支護技術的關鍵組成部分已成功研發，并在實際工程中得到廣泛應用。

第二，配合注漿拱棚超前支護技術的技術工藝設備體系已經形成，液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機和孔口止漿器等設備在超前支護中表現出色，特別是在流量和壓力控制方面有顯著的效果。

第三，通過大規模試驗的驗證和注漿拱棚超前支護技術的實際應用情況檢驗，確認該技術操作方法顯著提高了結構施工質量，尤其是在控制周圍巖土體變形作用力方面，因此該技術在眾多隧道工程中得到廣泛應用。