隧道輔助工程措施超前小導(dǎo)管預(yù)加固

1、隧道輔助工程措施超前小導(dǎo)管預(yù)加固內(nèi)容摘要：超前小導(dǎo)管預(yù)加固是指預(yù)先打入拱部周邊超前斜向設(shè)置較密的注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管外露端支于鋼拱架上。開挖后與錨噴相匹配，形成較強(qiáng)的圍巖、注漿小導(dǎo)管、鋼架、錨噴相組合的受力體系，成為上臺(tái)階開挖拱部初期支護(hù)受力結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：小導(dǎo)管 預(yù)加固 牛角泵 外插角引言：隆百高速公路位于廣西西北部山區(qū)，地處云貴高原東南邊緣，喜馬拉雅山運(yùn)動(dòng)以差異性抬升為主，未見第四紀(jì)斷裂發(fā)育，線路區(qū)屬新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)慢抬升區(qū)，屬新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。線路歷史上曾發(fā)生過(guò)多次地殼運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造形跡錯(cuò)綜復(fù)雜、褶皺、斷層均較發(fā)育，但未曾發(fā)生過(guò)7級(jí)以上地震，斷層近期未見活動(dòng)，故為穩(wěn)定斷層。該路段設(shè)計(jì)時(shí)速80Km

2、/h，為雙向四車道，分離式隧道共有六座隧道折合雙向單洞12Km，占線路總長(zhǎng)的14%，其中開沖隧道、委見隧道、米花嶺隧道成為全線控制工期的重點(diǎn)工程，為加快施工進(jìn)度對(duì)隧道可能出現(xiàn)的斷層破碎帶、沙土層、砂質(zhì)軟弱圍巖等提出超前小導(dǎo)管預(yù)加固措施。從設(shè)計(jì)勘察資料上可以看出線路地層以砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁(yè)巖為主，圍巖整體性較差，均勻性好，砂巖的破碎孔隙率大，特別適用于常規(guī)小導(dǎo)管超前預(yù)加固。建議洞口加強(qiáng)段原打大管棚過(guò)長(zhǎng)段，改為1520m打大管棚，余下變更為超前小導(dǎo)管預(yù)加固措施段。1、小導(dǎo)管預(yù)加固的基本原理：小導(dǎo)管預(yù)加固注漿是根據(jù)新奧法原理，應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖自承力為基點(diǎn)，采用超前預(yù)支護(hù)注漿小導(dǎo)管

3、和鋼架、錨噴混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的監(jiān)控量測(cè)來(lái)指導(dǎo)隧道工程設(shè)計(jì)施工方法和原則。1.1超前小導(dǎo)管的注漿半徑與受力結(jié)構(gòu)圖（一）1.2小導(dǎo)管的構(gòu)造小導(dǎo)管一般采用直徑為42mm，壁厚=4mm熱軋無(wú)縫鋼管加工制成，長(zhǎng)度2.54.0m，外插角820°，小導(dǎo)管的環(huán)向間距3540cm,兩組小導(dǎo)管間搭接長(zhǎng)度不小于1m。小導(dǎo)管端部用6mm鋼筋箍加固，留長(zhǎng)1.2m不鉆注漿孔，為的是不漏漿液作用，中間鉆有6mm的注漿孔，呈梅花形布置，前端成錐形，尾部長(zhǎng)度不小于30cm，不需要鉆孔，作為不鉆孔注漿孔的預(yù)留止?jié){段，小導(dǎo)管花管制造見

4、圖二（本圖除注明外其余均以厘米計(jì)）。2504001.3關(guān)于小導(dǎo)管外插角：從圖（一）分析可以看出當(dāng)外插角過(guò)小時(shí)，開挖后就會(huì)把預(yù)加固的圍巖部分開挖掉，如不開挖掉，就放不了鋼架，造成不必要的浪費(fèi)；反之，外插角過(guò)大，達(dá)不到小導(dǎo)管超前預(yù)支護(hù)的目的，開挖后小管棚擴(kuò)散半徑下無(wú)法加固到位，易出現(xiàn)脫落掉塊，甚至塌方，超挖量不可控制。有些行業(yè)規(guī)范限度外插角可到30°是沒有道理的。如按小導(dǎo)管5m，外插角25°計(jì)算，那么它加固的高度應(yīng)是h=5×tan25=2.33m,起不到預(yù)加固的作用，開挖到第二排將造成大量垮塌，外插角定為1020°較為合理，最佳角度為15°。1.4

5、.關(guān)于小導(dǎo)管長(zhǎng)度的討論：小導(dǎo)管來(lái)源于產(chǎn)生實(shí)踐，經(jīng)工程技術(shù)人員總結(jié)成為“隧道輔助措施超前小導(dǎo)管預(yù)加固”，有些單位把它寫入行業(yè)規(guī)范中，說(shuō)明它的生產(chǎn)使用性很強(qiáng)。小導(dǎo)管長(zhǎng)度應(yīng)由它穿過(guò)支護(hù)鋼架數(shù)的水平距離加1.2m除以它的水平夾角（應(yīng)該是斜長(zhǎng)），也就是小導(dǎo)管的長(zhǎng)度，能滿足同一排截面上的搭接長(zhǎng)度不小于1m的公認(rèn)規(guī)定。一般小導(dǎo)管最大長(zhǎng)度用穿過(guò)三榀拱架來(lái)計(jì)算，也即使每隔兩榀拱架打入一排導(dǎo)管。正常情況都是隔一排拱架打入一排導(dǎo)管；圍巖自穩(wěn)能力很差時(shí)，每榀拱架都要打入一排導(dǎo)管，同時(shí)它的外插角隨管長(zhǎng)度增加，外插角度相應(yīng)減小。小導(dǎo)管最大長(zhǎng)度L1=(3×0.8+1.2)/COS15=3.6/0.9659=3.8

6、m，取4m小導(dǎo)管正常長(zhǎng)度L2=(2×0.8+1.2)COS18=2.8/COS18=2.9m，取3m小導(dǎo)管特殊長(zhǎng)度L3=（0.8+1.2）/COS20=2/COS20=2.1m，取2.5m工程預(yù)算定額小導(dǎo)管長(zhǎng)度為4m，外插角為15°列入預(yù)算。1.5.關(guān)于小導(dǎo)管端部留1.2m不鉆注漿孔的討論：從圖一可以看出架立靠掌子面的那榀鋼架不可能是緊貼的，有一定噴護(hù)施工空間，為使?jié){液不泄露就得有一定厚度的止?jié){墻，小導(dǎo)管1.2m處注漿高度應(yīng)h=1.2tan15=0.32m，它就會(huì)在此處以導(dǎo)管為中心擴(kuò)散半徑為R的止?jié){圓柱，漿順著管徑向開挖面滲透成圓錐體，許多小導(dǎo)管打入并注漿，就會(huì)形成止?jié){柱相

7、切的外殼，并和前次注漿相切，通過(guò)開挖噴錨支護(hù)，必然形成初期支護(hù)體系。2、小導(dǎo)管施工方法：2.1.在靠掌子面應(yīng)該打管棚的鋼架完成后，用鑿巖機(jī)按設(shè)計(jì)外插角鉆孔，鉆孔深度超過(guò)鋼花管57cm，然后將鋼花管頂入孔內(nèi)，尾部與鋼架焊接，鋼花管與開挖面鉆孔之間的縫隙用水泥砂漿填塞防止漏漿。2.2.小導(dǎo)管注雙液漿，主要是雙液漿凝固快，利于縮短開挖循環(huán)時(shí)間（1）漿液配比：水灰比（0.61.0）：1的水泥漿，加適量濃度的水玻璃波美度為3540，水泥漿與水玻璃的體積比1：061：0.8，注意需要多少配制多少，配制的水泥漿存放不超過(guò)80分鐘，雙液漿必須在初凝之前用完。（2）單根導(dǎo)管所需要注漿量的確定：注漿公式Q=R2L

8、(m3) 式中Q單根導(dǎo)管注漿量(m3)； R漿液擴(kuò)散半徑（導(dǎo)管中心間距的0.7倍便于咬合）（m）； L導(dǎo)管長(zhǎng)度（m）； 圍巖孔隙率（%）；（3）小導(dǎo)管注漿方法：注漿壓力0.50.7Mpa.使用雙液漿機(jī)，將拌和好的水泥漿和水玻璃液，通過(guò)孔口管混合注入小導(dǎo)管中達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，保持終壓時(shí)間1分鐘后，關(guān)閉閘閥，完成單管注漿。使用自制牛角泵注漿優(yōu)點(diǎn)：靈活、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、容易操作。按水泥和水玻璃體積比，試驗(yàn)出的漿液初凝時(shí)間配合比，先將拌和好的水泥漿倒入牛角泵鋼桶內(nèi)，再按所需水玻璃量注入牛角泵鋼桶稍加混合，蓋好密封蓋，接通高壓風(fēng)管，啟動(dòng)高壓風(fēng)閘閥就可往導(dǎo)管內(nèi)注漿，達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，終止注漿，孔口加止?jié){塞就完成單

9、管注漿。由于高壓風(fēng)管距開挖掌子面近，其壓力為0.50.7Mpa,適應(yīng)小導(dǎo)管注漿所需壓力，使用自制牛角泵注漿具備了它的許多優(yōu)勢(shì)。3、注漿安全注意事項(xiàng)：各種注漿泵都是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)械作用于液體壓力高達(dá)0.55Mpa（牛角泵除外）注入的巖體種類繁多，針對(duì)小導(dǎo)管注漿提出如下安全注意事項(xiàng)：3.1.建立健全各種崗位責(zé)任制，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)交接制度；3.2.注漿現(xiàn)場(chǎng)操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，持證上崗，必須佩戴安全帽、防護(hù)眼鏡、口罩、手套等勞保用品，方可進(jìn)行施工，漿液粘染皮膚，立即用清水沖洗干凈。3.3.注漿泵及高壓管路、各種閥門管路、壓力表運(yùn)行正常，接頭良好方能進(jìn)行施工。3.4.每次注漿前，開機(jī)壓水認(rèn)真檢查安全閥

10、、壓力表并調(diào)整到規(guī)定的壓力注漿限位，確保注漿質(zhì)量。3.5.注漿完畢，必須把遺留正在壓漿泵、高壓管內(nèi)漿液沖洗干凈，防止?jié){液凝結(jié)在容器內(nèi)及高壓管內(nèi)。4、小結(jié)：注漿小導(dǎo)管來(lái)源于工程實(shí)踐，通過(guò)注漿擴(kuò)散半徑圖解計(jì)算找出小導(dǎo)管最佳長(zhǎng)度和外插角的關(guān)系；隨著導(dǎo)管長(zhǎng)度增加，外差角度相應(yīng)減小。小導(dǎo)管長(zhǎng)度定為4m，最佳外插角為15°，基本上和行業(yè)預(yù)算定額相符。注漿導(dǎo)管可以和格柵拱架組成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)。注漿管一端插入未開挖巖體中，另一端擔(dān)在格柵拱架上和注漿鋼管組成簡(jiǎn)支梁組，預(yù)支護(hù)力增大；與大管棚相比靈活經(jīng)濟(jì)，格柵拱周圍腹部空間被噴射混凝土填充覆蓋，圍巖和鋼筋緊密粘結(jié)，形成一個(gè)剛度接近的共同變形體，受力條件合理。小導(dǎo)管注漿不受施工空間限制，特別是在隧道開挖任何一部分不需要提供工作室，體現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、安全、可靠、經(jīng)