隧道超前支护施工实践及其技术

中铁十一局集团第五工程有限公司，重庆400037

摘要 本文结合某隧道采取超前小导管支护实例，详细地提出该工程所采取的超前小导管支护施工工艺，同时探讨导管注浆过程中出现的异常处理。

关键词 隧道支护；小导管；钻孔施工；注浆技术

中图分类号U45 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0110-01

1 工程概况

本隧道采取超前小导管进行预支护，超前小导管采用外径42mm，壁厚4mm，长450cm的热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状；管壁四周钻注浆孔，孔径为8mm，孔间距10cm，呈梅花形布置，尾部30cm不钻注浆孔作为止浆段。钢管与衬砌中线平行，以外插角10°打入拱部围岩；钢管环向间距50cm。在确保安全的情况下，人工配合机械短台阶预留核心土开挖。

2 施工方案考虑

本工程进洞前先进行护拱施工，安设14号工字钢拱架，浇注C25混凝土护拱；然后进行Ф42小导管施工，超前小导管安设采用钻孔打入法，先采用风钻钻孔，钻孔直径比钢管直径大3mm~5mm，用人工或风钻顶入，并用高压风将钢管内的砂石吹出，然后安装小导管并进行注浆；钢管现场加工，BW250/50型注浆泵压注水泥浆。在保证安全的条件下，采用人工配合机械短台阶法预留核心土开挖。

小导管所用钢管Φ42mm或Φ50mm，进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度、伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其必须符合国家有关规定及设计要求。注浆采用的水泥为R42.5级普通硅酸盐水泥，所进场的水泥必须对其细度、安定性、凝结时间、强度及其他必要的性能指标进行检验，其质量应当符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号）第6.2.1条规定。

3 施工技术

1）钻孔前首先在开挖轮廓线上按设计要求划出超前小导管的孔位，然后用风钻进行钻孔同时应清除孔洞内的杂物，钻孔时关键是确保孔垂直度，工程上适宜采取测斜仪来控制垂直度，要求向轮廓线外插角为20°，孔位偏差小于10cm，孔深不小于小导管长度。钻孔完成后，进行检查验收；2）钢管应当根据设计要求而选取，本工程采用的小导管为Φ50mm的无缝钢管，长5.0m。钢管的纵向水平搭接应不小于1m，环向间距为35cm、40cm。采用钢管前应当预先在洞外加工场按设计长度加工成一端为尖头、一端带丝扣，并带有Φ6mm~Φ8mm小孔的钢花管，花孔间距10cm~20cm布置；3）小导管安装根据断面测量按设计要求画出两排小导管位置；钻机就位即按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3mm~5mm，并用吹管或掏勺清孔；检查钻孔的倾斜度和方向，人工配合风钻将钢管顶入，如遇故障，需清孔，然后再将管插入，并用高压风将钢管内的砂石吹出，然后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙。Φ50小导管长4.5m，环向间距40cm，导管搭接长度1.3m，外插角10°；4）本工程注浆材料根据设计要求有水泥砂浆或水泥-水玻璃双液浆两种，控制水泥浆液水灰比为0.6~1.0之间；水玻璃双液浆配合比可现场试验确定，并满足以下要求：浆液的流动性好，易注入围岩，固结后收缩小，具有良好的粘结力和较高的早期强度，结石体透水性低，抗渗性能好等。一般情况下采取水泥砂浆注浆，遇渗水较多或围岩裂隙较多的情况可采取水泥-水玻璃双液浆注浆。注浆压力为0.5MPa~1MPa，在孔口设置止浆塞，注浆时先注无水孔，后注有水孔，注浆顺序由拱脚向拱顶逐管注浆，如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔注浆。注浆后至开挖前的时间间隔，视浆液种类宜为4h~8h。开挖时应保留1.5m~2.0m的止浆墙，防止下一次注浆时孔口跑浆。在小导管注浆过程中设专人做好记录。注浆结束后检查其效果，不合格者补注浆。

双液浆配合比控制应当水泥浆水灰比（W/C）为1：0.8~1.25，水玻璃稀释浓度和双液体积比依据试验确定。注浆过程中应当密切注意注浆效果分析，为此应当在注浆过程中随时观测注浆压力及注浆泵排浆的变化，做好注浆记录，以此分析注浆效果。

4 施工质量控制技术

1）小导管钻孔的外插角应控制在10°附近，而且导管插入钻孔后应当外露适当长度，以有助于连接注浆管；

2）超前小导所用钢管进场检验必须按批抽取试件作力学性能和工艺性能试验，其质量、品种和规格必须符合国家有关规定及设计要求。超前小导管注浆压力应符合设计要求，控制注浆压力及注浆量，同时浆液必须充满钢管及其周围的空隙。超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。另外，超前小导管施工允许偏差应符合表1规定；

3）小导管压降的孔口最大压力应当控制在允许限值内，以有助于避免压裂工作面；在注浆结束后钻取检查孔，通过检查孔来检查小导管注浆效果。对于检查发现注浆未达到预定要求，则应当采取补注浆措施。在注浆结束后，开始开挖时间可选择8小时；

4）安全注意事项。鉴于超前小导管施工对安全性能要求较高，为此小导管施工前应完成初期支护，钢架架设完毕，并对开挖掌子面进行喷射混凝土，防止钻孔过程发生掉石及坍塌。控制每环开挖长度，注意控制成形质量，防止超挖引起小导管前端脱落，致使超前预注浆支护失败。每进尺0.67m~1m，应立即架设下一榀钢架。作业人员必须佩带安全帽及防护手套。注浆前检查注浆管路，发现有破损、开裂及时更换，以防注浆时管路破裂伤人。超前小导管施工完毕后，在进入下一循环前每开挖一循环要及时施工喷锚支护结构，以增强小导管与初期支护的联合支护能力。注浆所采用的浆液配比保修严格按照试验室签发的配料单配制。

5 结论

本文探讨了某隧道浅埋段软弱围岩中采取的超前小导管支护施工技术，工程实践表明，通过采取该支护技术，隧道施工顺利通过浅埋段软弱围岩段，有效地确保施工安全同时缩短了工期。

参考文献

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