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。
小导管注浆加固技术
小导管注浆是浅埋暗挖隧道的常规施工工序。本条简要介绍小导管注浆加固技术及其施工要点。
一、适用条件与基本规定
1、适用条件
（1）小导管注浆支护加固技术可作为暗挖隧道常用的支护措施和超前加固措施，能配套使用多种注浆材料，施工速度快，送机具简单，工序交换容易。
（2）在软弱、破碎底层中成孔困难或易塌孔，且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时，宜采取超前小导管注浆和超前预加固处理方法。
（二）基本规定
（1）小导管支护和超前加固必须配合钢拱架使用。用作小导管的钢管带有注浆孔，以便向土体进行注浆加固。
（2）采用小导管加固时，为了保证工作面稳定和掘进，应确保小导管安装位置正确和足够的有效长度，严格控制好小导管的安设角度。
（3）在条件允许时，应配合地面超前注浆加固；有导洞时，可在导洞内对隧道周边进行径向注浆加固。
二、技术要点
1、小导管布设
（1）常用设计参数：钢管直径30～50mm，钢管长3～5m，焊接钢管或无缝钢管；钢管安设注浆孔间距为100～150mm，钢管沿拱的环向布置间距为300～500mm，钢管沿拱的环向外插角为5°～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。
（2）导管安装前应将工作面封闭严密、牢固，清理干净，并测放出安设位置后方可施工。
2、注浆材料
（1）应具备良好的可注性，固结体应具有一定强度、抗渗、稳定、耐久和收缩率小等特点，浆液须。注浆材料可采用改性水玻璃浆、普通水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆、超细水泥等注浆材料。一般情况下改性水玻璃适用于砂类土，水泥浆和水泥砂浆适用于卵石底层。
（2）水泥浆或水泥砂浆主要成分为PO42.5级以上的硅酸盐水泥；水玻璃浓度应为40～45°，外加剂应视不同底层和注浆工艺进行选择。
（3）注浆材料的选用和配合比的确定应根据工程条件和经试验确定。
3、注浆工艺
（1）注浆工艺应简单、方便、，应根据土质条件选择注浆工艺。
（2）在砂卵石底层中宜采用渗入注浆法；在砂层中宜采用挤压、渗透注浆法；在黏土层中宜采用劈裂或电动硅化注浆法；在淤泥质软土层中宜采用高压喷射注浆法。
三、施工控制要点
1、控制加固范围
（1）按设计要求，严格控制小导管长度、开孔率、安设角度和方向。
（2）小导管的尾部必须设置封堵孔，防止漏浆。
2、保证注浆效果
（1）浆液必须配比准确，符合设计要求。
（2）注浆时间和注浆压力应由试验确定，应严格控制注浆压力。一般条件下：改性水玻璃浆、水泥浆初压压力宜为0.1～0.3MPa，砂质土终压压力一般应不大于0.5MPa，粘质土终压压力不应大于0.7MPa。水玻璃-水泥浆初压压力宜为0.3～1.0MPa，终压压力宜为1.2～1.5MPa。
（3）注浆施工期应进行监测，检测项目通常有地面隆起、地下水污染等，特别要采取必要措施防止注浆浆液溢出地面或超出注浆范围。
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