超前小导管施工技术分析

超前小导管施工技术分析超前小导管注浆技术是隧道浅埋暗挖的一种支护措施，在隧道的软弱破碎地层、穿越浅埋段、沙层段、洞口偏压段、断层破碎带及砂卵石段等不良地段施工中发挥着重要的作用。本文分析了隧道超前小导管注浆的基本原理与设计参数、小导管注浆具体施工工艺、质量要求及注意事项。超前小导管注浆1工艺原理（1）小导管超前注浆的基本原理是：在工作面周边按一定角度将小导管打（钻、压）入地层中，借助注浆泵的压力，使浆液通过小导管渗透，扩散到地层孔隙或裂隙中，以改善土体物理力学性能，这样既可止水又可在工作面周围成一个承载壳——地层自承拱，同时管体又可起到超前锚杆的作用，从而达到增加土体的自稳时间、提高开挖面地层自稳能力、限制地层松弛变形的目的。（2）小导管超前注浆固结原理可归纳为以下两种：①渗入性注浆，对于具有一定孔隙或裂隙受扰动或破坏的围岩，在注浆压力作用下，浆液克服流动的各种阻力，渗入围岩的孔隙或裂隙中，达到地层加固的目的。②劈裂、压密注浆，对于致密的土质地层，在较高的浆液压力作用下，裂隙被挤开，使浆液得以渗入，形成脉状水泥浆脉，浆液在围岩分布形成以钢管为主干的树枝，凝固后的浆液挟持、网罩被压密的土体，起到固结作用。2工艺特点（1）形成了管棚与固结联合的超前支护体系，提高岩体自身的稳定性，抑制围岩松弛变形，增强了施工的安全性。（2）加固效果稳妥可靠，注浆质量易于控制。（3）采用超前支护手段，通过调整凝固时间，可大大缩短暗挖工序时间。（4）采用常用小型机械施作，无需配备专用设备，工艺操作简便，一般工地都可掌握。设计参数小导管注浆支护的一般参数如下：钢管直径30-50mm钢管长3-5m，钢管钻设注浆孔间距为100-150mm，钢管沿拱的环向布置间距为300-500mm．钢管沿拱的环向外插角为5°一15°，小导管是受力杆件，因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度，钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m.注浆材料：一般采用水泥砂浆（水灰比0.5～1）；当围岩破碎，岩体止浆效果不好时，可采用水泥-水玻璃双液浆。施工工艺及操作要求1准备工作（1）熟悉设计图纸，由测量队准确地进行开挖轮廓放线。（2）制作小导管（以一振区间为例）小导管采用外径φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管前端作成尖锥状，尾部焊接φ6加劲箍，以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接,尾部长度100cm，作为不钻孔的止浆段。管壁四周钻四排φ10mm孔，孔间距15㎝，呈梅花型布置，小导管大样如下图：2喷砼封闭开挖面为了防止小导管注浆时浆液沿隧道掌子面渗漏，需做止浆墙封闭开挖面，止浆墙采用喷射砼方法制作，喷砼范围为开挖面和5m范围内的坑道，厚度为5～10cm，喷射砼施工按喷射砼作业指导书有关规定操作。3钻孔、安装小导管（1）测量放样，在设计孔位标标记。（2）钻孔需沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10°外插角钻孔，钻孔深度为3.5m，钻孔完毕将小导管沿孔打入。如遇地层松软，也可用游锤或手持风钻直接打入。（3）与支撑结构的连接，一般有三种方法：①对于格栅钢架将末端置于钢架腹部并焊固在格栅钢架上，对于型钢钢架，首先在拱架腹板中央开孔，钻孔和安装均通过该孔，安装后末端同钢架焊固；②在钢架（型钢或格栅）顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上；③将末端用短筋环向焊固相连，以增强共同支护作用。首先在拱架腹板中央开孔，钻孔和安装均通过该孔，安装后末端同钢架焊固顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上4密封小导管打入后，将注浆泵的高压胶管与管口联通，并且用棉纱等将管口处的缝隙塞紧，以保证注浆时不至于渗漏浆液。管路接通后先要压水检查密封性，达到要求后方可注浆。5注浆注浆顺序由下向上进行，浆液可用拌合机拌制，水泥浆水灰比为1.5：1，1：1.0，0.8：1三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓直到0.8:1为止，考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可按试验室要求适量掺加减水剂，注浆压力控制在0.5～1Mpa之间。（1）注浆量计算例：超前小导管注浆浆液扩散半径暂按0.18m计，空隙率暂按2.5%，浆液填充系数暂按0.9，注浆材料耗损系数按1.1计。V=πr2Lαβηr-r扩散半径-L注浆加固长度-α围岩空隙率-β渗透系数-η损耗系数V=3.14*(0.18)^2*3.5*0.025*0.9*1.1=0.01m³（2）按下图所示以**区间为例,每打设一排3.5m超前小导管可开挖支护2m隧道质量要求1主控项目（1）超前小导管所用的钢管原材料进场检验应符合现行国家标准的要求；（2）超前小导管所用钢管的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求；（3）超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求；（4）超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。2一般项目（1）超前小导管施工允许误差：外插角2º孔距(mm)±50孔深(mm)+50，0（2）注浆浆液强度和配合比应符合设计要求，