山东省路桥集团有限公司 山东济南 250000
摘要：本文首先说明了小导管预注浆的加固机理，然后结合具体工程案例详细阐述了小导管预注浆加固技术在公路桥梁隧道中的应用。
关键词：小导管；预注浆；桥梁隧道；钻孔；地面沉降
一、小导管预注浆的加固机理
（一）梁支撑效应
由于制造小导管是使用无缝钢管材料，因此在施工小导管的时候，按照一定的角度将小导管的前端插入到开挖断面外深部围岩，后端则是在钢拱架上面进行支撑，并焊接在钢拱架上，在开挖隧道之后可以对卸荷产生的部位松动压力进行有效承受。
（二）水化凝结作用
浆液进行流动和扩散的事后中会有化学和物理反应，从而可以凝结成具有一定强度和低透水性的结石体，并且伴随着大量的水化热产生，降低了破碎带岩层含水量和提高了其强度。
（三）承载拱作用
在开挖隧道之后，会失去拱顶部位岩石的稳定，可能会有坍塌问题产生并形成自然拱。之后应力集中在隧道的两边而逐渐破坏，从而导致进一步扩大顶部坍塌而形成坍落拱。使用注浆小导管技术进行超前预加固的时候，可以很好形成注浆管为中心的拱形加固体。
（四）雨伞作用
将浆液填充在破碎带岩层中，可以对破碎带软弱围岩进行固结，在初支外形处形成一把可以拒地层渗水在初支之外的雨伞，将围岩的抗渗性提高，从而起到较好的堵水效果。
（五）钢混作用
破碎岩石利用浆液的凝结作用，不仅将围岩的强度增大，同时也和超前小导管连接成整体。
二、工程概况
某公路桥梁隧道工程的右线总长度为511.1m，左线总长度为511.101m。隧道的上覆土层厚度在9.4m～10.6m之间。本工程的隧道设计为单洞单线马蹄形暗挖结构形式。区隧道所在的土层为粉土层，同时在隧道周边管线分布较为复杂，建筑较多。根据工程的具体情况，本工程进行隧道的开挖采用小导管预注浆技术对地层进行加固处理。以下将对小导管预注浆技术的具体施工过程进行阐述。
三、小导管预注浆加固技术在公路桥梁隧道中的应用
（一）小导管的加工
在本工程中所采用的小导管是由热轧无缝钢管制作而成。钢管的直径为42mm，壁厚为3mm，小导管的长度为3m。由于在隧道拱部的土层内分布着大量的粉土，因此需要对小导管进行特殊的制作加工。需要将长度为6m的钢管截成两段长度为3m的短钢管。短钢管的一端需要制作成锥形，另一端则需要在其上焊接一个由6mm钢筋制作而成的箍。在距离头部1m～1.5m以下的位置处需要进行钻孔。钻孔的间距控制在8cm，孔的直径控制在5mm～8mm。一般情况下，孔位按照梅花形进行布置。
（二）浆液配置
根据设计要求，本工程进行超前小导管的注浆施工，所采用的注浆为水泥水玻璃双液浆。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃采用浓度为40Be＇～50Be＇。由于在本工程的土层内存在着大量的粉砂，因此，对于一般的土层，采用水泥水玻璃双液浆进行注浆施工，对于粉砂地层，则需要改用改性水玻璃浆液进行注浆施工。改性水玻璃浆液的重要组成部分包括硫酸和水玻璃。硫酸采用浓度为18%～20%的稀硫酸。水玻璃的浓度控制在18Be＇～20Be＇。
（三）钻孔
小导管按照设计位置使用风钻进行钻孔施工。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在钻孔的过程中，由于初期支护型钢具有0.6m/榀的纵向间距，超前小导管具有3m的纵向间距，为了确保钻孔位置的准确性和钻孔质量问题，可以在初支工20a工字钢预打孔，并将小导管的尾部需要连接在钢架上形成一个统一的整体，这样可以起到超前锚杆的作用，从而有效地将支护的刚度提高了。
（四）安装小导管
从专用的顶头处顶进钢管，顶进钻孔的长度需要控制在90%管长深度内。将挡圈焊在钢管的末端，为了方便小导管在顶进孔内支护，能够确保严密堵塞住外壁和岩壁间隙，可以使用胶泥麻筋将其缠箍成楔形状。为了方便小导管能够和钢支撑焊接在一起，小导管的尾端需要有足够长度露出。在顶进钢管的时候，为了确保管口能够连接好注浆管，需要确保管口不会出现受损变形的问题。
（四）浆液的搅拌和注浆施工况
1、注浆方法
一般情况下，改性水玻璃浆液比较适合在砂性土中进行应用。由于这种浆液具有较快的凝结时间，因此一般情况下，一次所配置的改性水玻璃浆液不宜过多。在具体注浆施工过程中，应根据每个注浆孔的注浆量进行浆液拌制量的控制。对于改性水玻璃浆液的注浆施工采用吹管法。在吹管法中，首先应先将浆液倒入到容器内，该溶液的一端连接着风管，另一端则安装在注浆管上。通过风管内的高压风即可将浆液注入到孔内。对于水泥水玻璃浆液，由于水泥和水玻璃融合之后其凝结速度较快，因此对于这种浆液的注浆应采用双液注浆机进行注浆。
2、注浆顺序
在本工程中进行注浆施工，应采用相邻孔相互错开、交叉进行的方式。一般情况下应按照从上到下的顺序进行注浆施工。注浆施工应对称进行。
3、注浆压力
当进行改性水玻璃浆液的注浆施工时，应严格控制好注浆的初压和终压。一般情况下，初压应控制在0.1MPa～0.3MPa。砂土的终压则应控制在0.5MPa以内。当进行水泥水玻璃双浆液注浆施工时，初压应控制在0.3MPa～1MPa，终压则应控制在1.2MPa～1.5MPa。
4、注浆控制标准
在注浆过程中，注浆压力是随之不断增大的，而流量则随之不断减小。当注浆压力达到设计注浆终压时，并且注浆量达到设计注浆量的80%以上时，即可认为注浆施工达到结束标准。如果注浆量达到设计注浆量，但是注浆压力没有达到设计终压时，在没有出现漏浆的情况下，也可以认为注浆施工达到结束标准。此时即可结束注浆施工。
（五）注浆检验
1、围岩预支护效果
当小导管注浆施工完成之后，根据施工现场的开挖检验可以知道，采用这种方式进行注浆施工，可以将隧道周边的粉土和粉砂加固成一个整体，从而形成具有一定强度的支护外壳。这样就可以有效的提高掌子面的强度和刚度，确保掌子面的稳定性，减少隧道开挖过程中出现的围岩松弛和坍塌等问题。对于本工程中采用超前小导管进行加固的隧道区间，基本上在开挖过程中没有出现大面积坍塌的问题，这表明本工程的超前小导管注浆施工取得了良好的加固效果。
2、地面沉降控制
在施工过程中，对地表的沉降进行了定期的观测。根据观测结果可以知道，隧地表沉的最大累计沉降仅为13mm，隧道内沉降的最大累计值仅为7mm，这均小于规范规定的20mm的预警值。这表明本工程采用超前小导管注浆技术有效的控制了地表和隧道内的沉降。
（六）质量保证措施
严格执行隧道施工“十八字”方针，“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。开挖采用地质超前钻探孔对前方围岩进行超前探测，探明前方地层及渗漏情况，并及时制定有效的预防防范措施。
加强隧洞监测工作，监测项目主要为洞外地表及沿线建筑物沉降、洞内净空水平收敛和拱顶下沉量测，通过监测数据及时发现和处理安全隐患，实施信息化动态施工。
严格控制开挖进尺，对于软弱地层，采用人工配合风镐、小型挖掘机开挖，中间预留核心土的环形短台阶法施工；强风化岩采用弱爆破，以减少对围岩的扰动。
掌子面开挖后，应立即进行封闭支护，使一期支护与围岩共同作用，保证围岩的安全和稳定。开挖过程中，若发现涌水现象，应立即封闭掌子面，并对前方岩体进行注浆加固。
结语
综上，从本工程实施后的检测结果表明，针对于浅埋暗挖法隧道工程施工来说，采用小导管预注浆技术可以有效的确保该类型隧道的土体稳定性。
参考文献：
[1]齐涛.暗挖隧道超前小导管施工技术探讨[J].河南建材.2012(02)
[2]田英杰.隧道浅埋段软弱围岩加强超前小导管施工技术[J].山西建筑.2010(02)
[3]张蓓.隧道超前小导管对掌子面稳定性影响分析[J].郑州大学学报(工学版).2009(04)
论文作者:周万东
论文发表刊物:《防护工程》2017年第4期
论文发表时间:2017/7/7
标签：导管论文; 注浆论文; 浆液论文; 隧道论文; 水玻璃论文; 围岩论文; 超前论文; 《防护工程》2017年第4期论文;