隧道工程中应用小导管注浆技术探究.docVIP

隧道工程中应用小导管注浆技术探究【摘 要】研究在隧道工程中应用小导管注浆加固机理与施工工艺,并对小导管注浆技术在隧道工程中软弱破碎围岩、砂层、砂粘土层与塌方处理中的科学应用进行了阐述,提出了小导管注浆在隧道工程施工中的注意事项，确保隧道工程施工质量 【关键词】隧道工程；小导管注浆；施工工艺 随着国民经济的迅速发展，山岭地区新建铁（公）路越来越多，隧道工程所占比例逐步加大，隧道建设也进入一个新的发展时期。在山岭隧道施工中遇到不良地层时,往往要借助超前支护。超前支护一般有以下几种形式:超前大管棚、超前预注浆(全面预注浆)、超前锚杆和超前小导管。超前大管棚适用于岩体很破碎,开挖尺寸较大的洞室以及对沉降控制要求较高的地下工程及隧道施工中；超前预注浆主要用于大面积特别松散岩体及地下水丰富的岩体中；超前锚杆适用于岩体破碎程度较小,不需要采用注浆就可以进行施工的围岩；超前小导管特别适用于小洞室(跨度在6m以下)的超前支护和在处理塌方施工中应用。采用大管棚支护技术必须有专用钻机，施工空间要求高,一次花费较大；采用全面预注浆方法,涉及的施工范围大，施工程序繁杂，并且可靠性难以确定;而采用小导管比超前大管棚和注浆施工工艺相对简单得多，支护技术在很小的空间内利用简单的手持风钻即可进行钻眼及布管工作，遇到地层变化时可随时调整施工方案，经济效益显著[1-5]。 1.隧道工程中应用小导管注浆加固机理 所谓“小导管注浆”就是对风化破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎顶板,在开挖前预先向其裂隙通道内注入固化材料(通常是水泥浆、水玻璃或聚氨酚等)充填裂隙，封堵涌水，胶结岩石，改善围岩力学性能，提高岩体自身整体强度，改变围岩支护状态。 小导管超前注浆加固机理主要为渗入性注浆，对具有一定孔隙或裂隙受扰动和破坏的围岩，在注浆压力作用下，水泥浆液渗入到围岩的孔隙和裂隙中，以水泥浆液作为胶结体，将破碎的围岩进行胶合，形成整体，使之组成地层“自承拱”和“承重环”，将破碎围岩转化为有效的稳定带，防止隧道开挖时围岩内岩块的松动、剥离和坠落，从而达到加固围岩的目的。 在软弱破碎围岩中采用超前小导管注浆法施工具有许多优点。小导管打入后形成了管棚效果，与固结联合，形成超前支护体系，提高围岩自身的稳定性，抑制围岩松驰变形，提高了施工安全性；加固效果稳妥可靠，注浆质量易于控制；采用超前支护手段，通过调整水泥浆液凝固时间，可大大缩短开挖时间；该法采用小型机具施作，无需配备专用设备，工艺操作十分简单。 2.隧道工程中应用小导管注浆施工工艺（见图1） 3.隧道工程中应用小导管注浆施工工艺 3.1 小导管注浆在破碎板岩中的应用 破碎板岩的特征是相对砂层和土层而言颗粒较大，施作小导管注浆的主要原理是渗透灌浆理论，目的主要是使浆液充填岩体中的裂隙，在裂隙中形成浆液和充填物的固结体，增加颗粒之间的粘接力，提高岩体的整体强度；另一方面，因为破碎板岩的颗粒大，小导管也将发挥较为明显的棚架和锚杆作用[6-11]。 隧道通过软弱破碎的板岩地层时，以锚喷混凝土做施工支护进行开挖有一定困难时，可以用小导管注浆结合格栅钢架和网喷混凝土联合支护措施的方法进行施工。虽然也可采用深孔注浆，但是深孔注浆毕竟造价太高，工程进度缓慢，而且在深孔注浆后仍需要用小导管注浆才能达到安全掘进的目的；注水泥砂浆也能达到止水和固结地层的目的，但由于水泥泵浆凝固时间长，注浆后不能立即开挖，因而工期问题就变得更为突出。 为了超前加固围岩和止水，起到提高围岩强度及临时支撑的作用，同时为了保证施工安全，从经济性和施工的可能性考虑，超前预支护可采用小导管注浆，初期支护采用格栅钢架和网喷混凝土联合支护措施。 3.2 小导管注浆在断层破碎带中的应用 在断层破碎带中采用小导管超前注浆法施工具有许多优点。①超前小导管加格栅钢架和钢筋网及喷混凝土的联合支护方式对不良地质的隧道掘进是一种有效措施。②一般采用加密超前小导管预注纯水泥浆进行加固，涌水量大的地段采用双液注浆，小导管双液注浆的止水作用在涌水量大的地段是很明显的。 3.3 小导管注浆在砂层和砂粘土层中的应用 砂层和砂粘土层一般土质比较松软均匀，小导管容易打入，注浆效果相对容易控制，非常适合采用小导管注浆技术。施作小导管注浆的主要原理是劈裂灌浆，目的是使浆液在压力作用下，克服地层的初始应力和抗拉强度，引起砂体和砂粘土体结构的破坏和扰动，从而使得地层的结构得到改变，同时也有部分的渗透灌浆原理。 3.4 小导管注浆在处理塌方中的应用 在隧道工程施工中，往往由于采取不恰当的施工方法发生塌方，在处理塌方过程中有的采取对塌体实行全断面注浆进行加固，有的采用在地表注浆对塌体进行加固，有的采用大管棚方法通过塌方，这些方法虽然也都取得了成功，但是相