软弱地层中隧道围岩预加固之  超前小导管加固一、加固原理

超前小导管预注浆是沿开挖隧道或地下工程外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定的压力向管内压注浆液的施工措施。它既能将洞室周围岩土体预加固，又能起超前预支护作用。适用于自稳时间很短或无自稳能力的砂层、砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋和处理塌方等地段。小导管预注浆施工简单，且注浆时间短，达到加固、防渗、堵漏的目的，所以广为利用。  超前小导管注浆预加固围岩是对表土下风化破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面，预先向其裂隙通道内注入固化材料（通常是水泥浆、水玻璃或聚氨酯等）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。主要作用是提高管体周围岩体的抗剪强度，达到加固围岩并扩散围岩压力的作用。

二、 小导管注浆优点

 在软弱地层隧道围岩中采用小导管注浆具有许多优点：

（1）形成了小导管与固结联合的超前支护体系，提高围岩的稳定性，抑制围岩松弛变形，增加了施工性。 

（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，通过调整浆液凝固时间，可大大缩短暗挖工序时间。 

（4）采用小型机械施作，无需配备专用设备，工艺操作简单，一般工地都可施做。

三、适用范围

（1）隧道洞口浅埋地段或软弱破碎围岩地段进洞施工。 

（2）富水软弱破碎地质、砂砾地层、岩溶地质等不良地质地段的隧道开挖辅助措施。

（3）隧道坍方的处理。

四、施工准备及工艺流程

 1、超前小导管直径一般采用φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管。超前小导管单节长度通常为3.5m或4.0m，超前小导管壁加工注浆花孔，孔径为φ6mm间距为15cm呈梅花形排列，前端20cm制作成蒜瓣状锥形，尾端30cm范围内不钻孔作为止浆段。

2、测量定位

根据设计的超前小导管位置，用全站仪进行小导管位置的测量放样工作，并用红油漆在作业掌子面上作好小导管位置的标记。钻孔直径应大于设计导管直径3~5mm，一般钻孔φ50mm，孔深大于设计长度10cm。  开挖长度应小于超前小导管的支护长度，注浆采用止浆塞，并设置注浆管及排气管，排气管插入孔底5~10cm，排气管采用φ20塑料管。注浆结束标准为达到设计注浆量或设计终压。

3、钻孔

钻孔时一般采用风钻开孔，以设计的外插角向外钻孔，一般为3°～5°。锁脚锚管为俯角30°，为保证超前小导管的有效搭接长度，施工过程中严格控制隧道开挖的进尺，以使下一循环的施工顺利进行。

超前小导管预注浆施工工艺

小导管制作：小导管采用φ42mm的钢管制成，沿管体每20cm钻φ8mm孔，四周梅花状布设出浆孔，前端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，当围岩松软时，用锤击直接打入。

小导管安设：用YT-28风钻开孔，开孔直径为50mm，并用吹管将砂石吹出。用带冲击的YT-28风钻将小导管顶入孔中，或直接用锤击插入钢管。用塑胶泥封堵导管孔口周围及工作面上的裂缝。

注浆：注浆口 压力严格控制在0.5Mpa以内，以防压裂工作面。控制进浆速度，一般每根导管双液总进量控制在30L/min以内。每根导管内注浆量由计算确定，若压力上升，流量减少，虽然注浆量未达到计算值，但孔口压力已达到0.5Mpa，结束注浆

近年来，新奥法在我国铁路、公路、水下隧道及软弱地质层中的城市地下工程中也获得了比较广泛的应用。

功能介绍关注隧道施工先进技术，探讨隧道施工优化方案，分享工程施工员工非凡经历，展示前沿项目一线风采。摘要：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。随着我国国民经济的飞速发展，运输量也呈现大幅增长，高速公路的修建与干线公路通行能力的扩大成为公路建设的重要工作。超前小导管注浆是隧道工程进行掘进施工中采用的一种超前的预支护技术，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。
采用超前小导管注浆法，可将隧道开挖过程中所释放的荷载传递至前方的围岩及后方初支部位，从而保证隧道掘进中围岩的稳定性。小导管注浆是指沿着隧道纵方向于拱上部的开挖轮廓线外部一定范围内密排向前上方倾斜的注浆钢花管，这种注浆施工工艺较为简单，利用一些简单工具即可在小空间范围内进行钻眼与布管，同时可在地层出现变化的状况下对施工方案进行及时调整，有着显著的经济效益。随着我国大量隧道工程的兴建，小导管注浆技术在各种困难地层施工中得到广泛的应用。2.1超前小导管注浆基本原理超前小导管注浆工艺的原理是在隧道工作面的拱上部一定范围内将小导管以一定角度打入地层中，并通过注浆泵施加的压力使浆液沿着小导管渗透扩散至地层的空隙中。
起到止水的作用，并在工作面的周围形成一个地层自承拱，同时通过管体的超前锚杆作用提高土体的自稳能力与自稳时间，改变围岩的力学性能，提高其力学参数，从而控制地层松弛变形。注浆效果通过围岩抗渗性与强度来体现，以现场原位实验及实验室实验来确定。对于存在一定孔隙或者裂隙受到扰动与破坏的围岩，通过注浆泵施加的压力使浆液克服阻力渗入围岩空隙或裂隙中，从而起到固结地层的作用。对于土质致密的地层，通过对浆液施加较高的压力以挤开裂缝，使浆液渗入围岩，进而压密岩体。（1）小导管可选用管径为Φ25～Φ42的有缝钢管，管长一般为3.0m～6.0m。（2）小导管以纵向沿隧道轮廓线外一定范围向前上方倾斜，外插角α为10°～15°。
（3）注浆压力取决于地层的致密程度，一般为0.5MPa～1.0MPa；水泥浆水灰比为1；水玻璃波美度为e＝35；模度2.4。（4）超前小导管的纵向搭接长度不应小于1.0m；导管环向间距通过试验进行确定，不可超过0.4m；设置范围在拱部120°。（5）注浆液选用纯水泥浆液或添加5%水玻璃的双液浆。隧道超前小导管注浆的施工工艺流程是：施工准备→制作小导管→钻孔→配置浆液→注浆→隧道开挖。（1）根据设计施工图纸及施工具体条件，并制定防止与隧道施工发生相互干扰的有效措施。（2）通过对土质情况的调查分析，根据渗透系数进行注浆类型的确定，包括注浆液的名称、材质、规格、用量及技术标准等。化学浆液的成本较高。
且有一定毒性，不利于环保，应慎用之。（3）选择试验、钻孔、注浆、检测等所需设备及仪表器材，检查仪器是否完好，保证工作压力符合注浆压力的要求。（4）拟定适当的实验方案，通过实验确定注浆参数，包括注浆压力、注浆半径、注浆速度、扩散半径、有效范围、浆液配合比及初凝时间、止水盘尺寸等。（5）制作小导管，其前端为尖锥形，尾端焊接直径为8mm的钢筋加劲箍，于管壁每隔20cm处做直径为8mm的梅花形钻眼，尾端留至少30cm不钻孔作为至（止）浆段。（6）组织、安排施工队伍，并对某些设备与器材的加工生产进行部署。3.3安装小导管首先在设计好的孔位处做上标记，用凿岩机进行钻孔，要求孔径超过设计导管管径20mm以上；