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。

超前小导管注浆

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工艺原理

（1）小导管超前注浆的基本原理是：

         在工作面周边按一定角度将小导管打（钻、压）入地层中，借助注浆泵的压力，使浆液通过小导管渗透，扩散到地层孔隙或裂隙中，以改善土体物理力学性能，这样既可止水又可在工作面周围成一个承载壳——地层自承拱，同时管体又可起到超前锚杆的作用，从而达到增加土体的自稳时间、提高开挖面地层自稳能力、限制地层松弛变形的目的。

（2）小导管超前注浆固结原理可归纳为以下两种：

         ①渗入性注浆，对于具有一定孔隙或裂隙受扰动或破坏的围岩，在注浆压力作用下，浆液克服流动的各种阻力，渗入围岩的孔隙或裂隙中，达到地层加固的目的。

        ②劈裂、压密注浆，对于致密的土质地层，在较高的浆液压力作用下，裂隙被挤开，使浆液得以渗入，形成脉状水泥浆脉，浆液在围岩分布形成以钢管为主干的树枝，凝固后的浆液挟持、网罩被压密的土体，起到固结作用。

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工艺特点

（1）形成了管棚与固结联合的超前支护体系，提高岩体自身的稳定性，抑制围岩松弛变形，增强了施工的安全性。

（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，通过调整凝固时间，可大大缩短暗挖工序时间。

（4）采用常用小型机械施作，无需配备专用设备，工艺操作简便，一般工地都可掌握。

设计参数

小导管注浆支护的一般参数如下：钢管直径30 - 50mm 钢管长 3 - 5m ，钢管钻设注浆孔间距为 100 - 150 mm ，钢管沿拱的环向布置间距为 300 - 500 mm ．钢管沿拱的环向外插角为 5°一 15° ，小导管是受力杆件，因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度，钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m .注浆材料：一般采用水泥砂浆（水灰比0.5～1）；当围岩破碎，岩体止浆效果不好时，可采用水泥-水玻璃双液浆。

施工工艺及操作要求

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准备工作

（1）熟悉设计图纸，由测量队准确地进行开挖轮廓放线。

（2）制作小导管（以一振区间为例）

     小导管采用外径φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管前端作成尖锥状，尾部焊接φ6加劲箍，以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接,尾部长度100cm，作为不钻孔的止浆段。管壁四周钻四排φ10mm孔，孔间距15㎝，呈梅花型布置，小导管大样如下图：

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喷砼封闭开挖面

为了防止小导管注浆时浆液沿隧道掌子面渗漏，需做止浆墙封闭开挖面，止浆墙采用喷射砼方法制作，喷砼范围为开挖面和5m范围内的坑道，厚度为5～10cm，喷射砼施工按喷射砼作业指导书有关规定操作。

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钻孔、安装小导管

（1）测量放样，在设计孔位标标记。

（2）钻孔需沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10°外插角钻孔，钻孔深度为3.5m，钻孔完毕将小导管沿孔打入。如遇地层松软，也可用游锤或手持风钻直接打入。

（3）与支撑结构的连接，一般有三种方法：

①对于格栅钢架将末端置于钢架腹部并焊固在格栅钢架上，对于型钢钢架，首先在拱架腹板中央开孔，钻孔和安装均通过该孔，安装后末端同钢架焊固；

②在钢架（型钢或格栅）顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上；

③将末端用短筋环向焊固相连，以增强共同支护作用。

首先在拱架腹板中央开孔，钻孔和安装均通过该孔，安装后末端同钢架焊固

顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上

测量放线预埋格栅外环主筋，紧靠主筋钻孔

将末端用短筋环向焊固相连，以增强共同支护作用

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密封

小导管打入后，将注浆泵的高压胶管与管口联通，并且用棉纱等将管口处的缝隙塞紧，以保证注浆时不至于渗漏浆液。管路接通后先要压水检查密封性，达到要求后方可注浆。

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注浆

注浆顺序由下向上进行，浆液可用拌合机拌制，水泥浆水灰比为1.5：1，1：1.0，0.8：1三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓直到0.8:1为止，考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可按试验室要求适量掺加减水剂，注浆压力控制在0.5～1Mpa之间。

（1）注浆量计算

例：超前小导管注浆浆液扩散半径暂按0.18m计，空隙率暂按2.5%，浆液填充系数暂按0.9，注浆材料耗损系数按1.1计。

 V=πr2Lαβηr

    -r扩散半径

    -L注浆加固长度

    -α围岩空隙率

    -β渗透系数

    -η损耗系数

V=3.14*(0.18)^2*3.5*0.025*0.9*1.1=0.01m?

（2）按下图所示以**区间为例,每打设一排3.5m超前小导管可开挖支护2m隧道。

质量要求

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主控项目

（1）超前小导管所用的钢管原材料进场检验应符合现行国家标准的要求；

（2）超前小导管所用钢管的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求；

（3）超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求；

（4）超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。

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一般项目

（1）超前小导管施工允许误差：外插角  2?

                                   孔距(mm)±50

                                   孔深(mm)+50，0

（2）注浆浆液强度和配合比应符合设计要求，且浆液应充满钢管及周围的缝隙；

（3）导管采用钻孔施工时，其孔眼深度应大于导管长度；采用捶击或钻机顶入时，其顶入长度不应小于管长的90%；

（4）导管安装前应将工作面封闭严密、牢固、清理干净，并测放出钻设位置后方可施工。

相关资料推荐：

CRD法小导管超前支护9.9×14.67m地铁风道施工方案716页（附CAD图纸）

https://ziliao.co188.com/d62766702.html

知识点：超前小导管施工