隧洞工程超前支护施工中超前小导管的运用分析

詹华侨

（成都天府新区建设投资有限公司，四川 成都 610000）

在隧洞工程实际施工中，经常遇到施工路段地质条件比较复杂的情况，这给开挖支护施工提出更高的标准和要求。将超前小导管技术运用到隧洞超前支护施工中，不仅可以保证施工质量，还将推动整体工程施工进度的如期完成。

1 工程概况

本工程为鹿溪河老河道东侧分洪工程，共设有两座引水隧洞：一号隧洞里程桩号K1+480--K2+280（全长800m）、二号分洪隧洞里程桩号K2+860--K3+640（全长780m）。依据设计流量(32.56m3/s)确定隧洞内轮廓为3.5×3.5m，洞身开挖面积26.2m2，结构内净空面积15.9m2。依据现场钻探报告并结合周边已有工程地质资料，本次勘探深度范围内地层由上至下主要为第四系全新统人工填土（Q4ml），第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）粉质黏土，第四系中下更新统冰水沉积（Q1+2fgl）粉质粘土、松散卵石及白垩系上统灌口组（K2g）泥质砂岩、砂质泥岩组成。超前小导管设置于隧洞Ⅴ级围岩地段，洞身最大埋深约50m,岩性以砂质泥岩、泥质砂岩为主。洞身超前支护采用φ42小导管，拱部120°范围设置，环向间距30cm，纵向间距2m。为配合钢架施工和受力更快，超前小导管从I14工字钢中部穿过。注浆材料采用纯水泥浆（w/c=1.0）、裂隙发育时注浆材料可采用水泥砂浆。

2 超前小导管施工原理

超前小导管的施工原理，主要是按照施工标准将小导管打入施工面周边的指定地层，通过注浆泵工作、小导管渗透等连续施工，将浆液扩散至地层指定孔隙或裂隙中，进而有效改变施工土体，达到止水稳固的效果。

3 超前小导管应用优势

在隧洞工程超前支护施工中应用超前小导管具有以下优势：（1）稳定性好且可靠性高，将超前小导管技术应用到隧洞超前支护施工中，可以有效把控注浆质量，进而提高施工整体质量；（2）超前小导管技术对施工设备没有过高要求，利用小型设备即可简单操作；（3）通过导管和固结的有机融合可以建立较为完善的超前支护体系，显著提升围岩稳固度，有效预防实际施工中的变形问题，进而降低施工事故发生率；（4）合理应用超前支护技术，可以大大缩减施工暗挖路段的施工时间，在保证施工安全的基础上，为施工工期提供保证。

4 超前小导管在隧洞工程超前支护施工中的工序及应用要点

4.1 超前小导管施工流程

超前小导管在本工程隧道超前支护施工流程，详见图1。

图1 超前小导管施工工艺流程图

4.2 超前小导管主要应用要点

（1）测量放线技术要点。隧洞超前支护施工开始前，应对钻孔位置安全施工要求进行放线，放线操作要精准，同时做好对应的放线标记，为后续钻孔及复核等工作奠定基础。之所以进行测量放线，是为了将超前小导管中心及间距等进行提前明确，保证测量放线的精准度，便于后续工作的顺利开展。（2）钻孔施工应用要点。钻孔开始前，需做好钻机定位工作，值得注意的是，施工人员应规范操作保证钻机定位的准确性，并核实钻孔明确钻头具体位置。实际施工中，需要根据具体情况合理结合不同方案进行科学施工，比如将挂线和钻杆导向及全站仪等有机融合。合理选择钻头，以保证超前小导管安装的快速和准确。如果施工地段围岩稳定性较好且比较均匀实施一次性成孔操作即可；如果围岩地段综合性能较差，受各方面因素的不利影响，可能导致钻进施工中出现卡钻或塌孔问题。因此，在实际钻孔施工中需要根据现场情况合理注浆，保证围岩的稳固性后方可进行后续的钻孔作业。开钻应遵循低钻、低速风压原则，待保证钻机稳定、钻孔位置准确后，再根据施工路段的地质环境，合理调整钻机速度和风压，进而保证钻孔施工的顺利进行。钻进作业中应经常利用测斜仪随时测量钻孔方向，并深入分析、准确评估钻进施工中可能出现的不同情况，对成孔质量进行科学预判，还要对钻进作业中发生的各种问题进行及时处理。钻孔结束后，需依据技术手段做好清孔及验孔工作。清孔完成后，利用测斜仪等仪器严格检测孔深及外插角等，并做好初始检测的全面记录，为后续施工提供重要的理论依据。（3）小导管制作要点。用热轧无缝钢管加工制成直径42mm，壁厚4mm的超前小导管。并按照单根3.5m，搭接长度不低于1.0m的标准做超前支护。小导管管壁应按照孔径8mm，孔间距10cm的标准钻注浆孔，并布置为梅花形。尾部30cm作为止浆段不钻注浆孔。需要注意到是，在开始制作小导管前，应彻底清理表面杂物，并做好注浆孔间距的有效控制，注浆完成后要对施工产生的铁屑等进行彻底清除，并磨平注浆孔，在保证工程质量的同时以便后续施工顺利开展。（4）小导管的搬运和安装要点。在隧洞超前支护施工中，小导管搬运是非常重要的施工环节，实际搬运过程中需要做到轻拿轻放，禁止随意敲击，以防安全事故发生。正式安装前，需要详细检查钻孔质量并清除孔内杂物，待钻孔完工后及时安装小导管，具体安装如下：测量放样并做好设计孔位的相应标记，用凿岩机专用设备进行规范钻孔，保证孔径大于设计导管管径20mm以上。钻孔完成后，将小导管依照设计标准插入孔中，或借助凿岩机将小导管从型钢钢架上部或中部直接打入，将外露的20cm作为开挖面后方的钢架支撑并与钢架构建完整的预支护体系。（5）小导管注浆施工要点。安装完小导管以后需做好相关的压水测验，在隧洞超前支护注浆施工中，还要做好水泥浆液的配制工作，具体配制时，尽量利用拌和桶配制并做好完善的防护措施，以防杂物进入浆液影响配制质量，配制完成后还要做好严格的过滤工作。实际施工中，为了保证注浆施工的如期完成，可以应用群管注浆作业，以此提高施工设备的应用效率。根据工程施工情况，每次注浆最少使用3根导管，最多不能超过5根。务必在小导管孔口设置排气孔，待小导管安装完工后及时注浆。水泥浆液在使用过程要遵循即拌即用原则，如果水泥浆液已经处于初凝状态，不得将其投入使用。水泥浆液要根据施工标准进行严格配比，以保证隧洞超前支护注浆施工质量不受影响。

根据本工程实际施工情况，小导管具体注浆步骤如下：采用KBY-50/70注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先喷射混凝土5～10cm厚封闭掌子面，形成止浆盘。注浆前遵循由下自上的冲洗原则，彻底清除管内杂质。按照设计要求控制单孔注浆压力，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆即可结束。另外，施工人员需要做好注浆记录，根据记录情况随时改进施工方案，密切观察施工支护面的工作状态。根据注浆试验结果和施工情况科学调理注浆参数。按照注浆作业情况及工程实际做好注浆压力及浆液初凝的控制。一般地段的注浆材料通常应用纯水泥浆，如果地下水大可以应用参数为：水泥浆/水玻璃=1:0.8（体积比）的水泥-水玻璃浆，并按照施工标准严格配比注浆材料，若围岩裂隙综合性能较好，可采用一定规格的水泥砂浆充填导管孔,并保证注浆水泥的强度为42.5。

5 结语

超前小导管具有稳定性好、可靠性高、操作简单、效率高等应用优势，在隧道及隧洞工程施工中已被广泛使用。在实际施工过程中，我们要加强对钻孔作业及注浆施工等的严格把控，有效提升施工整体水平，进而保证施工顺利完成。