隧道注浆导管的应用

殷志锋

(吉林铁道职业技术学院，吉林 吉林 132200)

我国在工程实践中对注浆技术的成功应用，始于上个世纪50年代。之后，伴随经济发展，我国工程建筑事业逐渐繁荣起来。大量基础设施建设，以及各种工程项目的实施，为注浆技术的发展提供了丰富的实践条件。同时，在工程建设中，不断出现的新情况，也为注浆技术的应用提出了各种新难题，从根本上推动了这项技术的发展。为了解决隧道工程中遇到的各种不良地层，人们不断探索、创新，并成功开发出小导管注浆技术，用于隧道工程中的地层加固。随着工程建设事业的飞速发展，小导管注浆技术也不断进步和完善，成为隧道工程中常用的一项技术，保障了各地隧道建设项目的顺利进行。

一、导管注浆技术概述

小导管注浆技术，主要应用于隧道建设项目中，用以处理隧道开挖过程中遇到的不良地况。概括来说，小导管注浆技术的主要思路在于：在隧道开挖过程中遇到不良地况时，为避免出现塌方等工程事故，需要暂停开挖，之后，沿着开挖的轮廓线，把管壁带孔的小导管嵌入地层中；然后，把特制的具有固化作用的浆液注入小导管中，在注入压力的作用下，这些浆液会沿着导管壁上的孔渗入地层中，加固地层，提高地层稳固性，起到优化地层状况的作用。

二、导管注浆技术的应用原理

小导管和浆液，是小导管注浆技术的两个关键点，因此，这一技术的原理主要体现在以下两个方面。

(一)导管的应用原理

在隧道工程中，小导管的作用主要在于两个方面。一方面，小导管具有锚杆的作用，在状况不良的地层中，它通常起到连接、组合、整体加固等作用。具体来说，连接作用，是指小导管被嵌入地层中以后，可以将它所经过的岩层、岩块连接起来；组合作用，是指小导管被嵌入深度岩层，会将所经的各岩层组合起来，构成组合拱或组合梁；整体加固作用，是指从整体上规划嵌入小导管的数量和位置，可以对隧道四周一定深度的围岩进行挤压、粘结、加固，构成一个承载环。另一方面，小导管具有导流浆液的作用，在压力作用下，浆液被注入小导管，并沿着小导管壁上的孔渗入地层中，在这个过程中，小导管起到了导流的作用。

(二)浆液的应用原理

在隧道工程中，浆液的应用原理主要在于三个方面。第一，填充原理。在隧道挖掘过程中，若所遇地层大多由卵石、碎石、砂砾等物质构成，其中会有很多空隙，导致地层极易松散垮塌。把浆液注入这种地层中，可以起到填充空隙的作用，增强地层的牢固性。第二，渗透原理。若所遇地层中含有大量水和气体，如砂性土层、有裂隙的岩石等，也容易导致地层缺乏稳定性。把浆液注入这种地层中，可以将其中的水和气体挤压出去，增强地层的稳固性。第三，劈裂原理。若所遇地层带有裂缝或孔隙，且这些裂缝或孔隙极不稳定时，把浆液注入其中，且注浆时施加更大的压力，便可以将这些裂缝或孔隙劈裂开来，随之填充以浆液，增强地层的稳固性。

三、隧道工程实践中导管的参数确定

隧道施工中所面对的地层特点，决定着小导管的直径、长度、外插角度、管间距等具体情况的选择。

(一)导管直径

在隧道工程实践中，一般选择直径为30-50mm的小导管，即Φ=30-50mm。因为，如果直径太大，会增加在地层中打眼、穿管的难度；如果直径太小，则难以起到导流注浆和稳固不良地层的作用。

(二)导管长度

导管长度的计算公式为：L=1+Hctgφ+0.5。其中，L表示小导管的长度(单位：m)，φ表示围岩的塌落角度(单位：°)，H表示围岩的塌落高度(单位：m)。

在隧道工程实践中，一般情况下塌落角度φ﹤60°。所以，依据以上公式计算，则小导管的长度为3.5m-6m。具体采用的长度，还应根据岩体的稳定程度判断，稳定程度差，则在以上范围内采用较大长度值；反之亦然。

(三)导管外插角度

导管外插角度的计算公式为：α=arcsin(r/L)。其中，α表示小导管的外插角(单位：°)；r表示注浆半径(单位：m)；L表示小导管的长度(单位：m)

在隧道工程实践中，小导管的半径一般选择0.5m，长度选择3.5m-6m，将其带入以上公式，计算后得到导管外插角度为5°-10°。

(四)导管间距

在隧道工程实践中，确定导管间距需要考虑各个方面的因素，具体情况分述如下。

在处置隧道塌方体时，尽量缩小导管间距，同时也要考虑到塌方体的颗粒情况。

在对围岩进行加固时，如果岩体破碎程度较深，宜采用导管密排，导管间距大约保持两倍于导管直径，断裂破碎部位则一般要安排30cm左右的间距。

随着我国基础设施建设以及其他各项建筑事业全面推进，小导管注浆技术，在隧道工程实践中应用得越来越广泛，但相关人员仍需熟练掌握其基本应用理论，才能保障工程实践安全、顺利进行。