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摘要：本文介绍了超前小导管注双浆工艺，包括工艺特点、施工流程、以及施工过程中质量安全控制的要点。结合深圳市天然气高压输配系统17标龙岗大道工程施工中引入超前小导管注浆工艺，成功地解决了由于不良地质条件（地下淤泥遇岩石层）的对顶管施工的威胁，顺利实现工程贯通的工程实例。对于解决类似工程难题具有一定的借鉴意义。
关键词：超前小导管注双浆，不良地质条件，天然气高压输配系统工程，顶管施工
随着社会经济的发展，人们对环保、清洁能源的需求越来越高，为满足上述要求，作为国家重点项目西气东输二线的配套项目的深圳市天然气高压输配系统工程全面开工建设。深圳市天然气高压输配系统工程总长130公里，管道直径φ813mm壁厚19.1mm。管道沿线需多次穿越现有铁路、公路等公共交通设施。为减少施工对市民生活的影响，上述部位均采用顶管、定向钻等非开挖施工。深圳地区距离海岸线较近，地下水文情况复杂地质情况多变等因素为非开挖施工带来了很多困扰，在顶管工程施工过程中，我们通过认真分析研究，引入超前小导管注双浆加固技术为顶管施工发挥了重要的保驾护航作用。本文通过该技术在深圳市天然气高压输配系统工程17标段龙岗大道顶管施工中的成功应用，介绍超前小导管注双桨加固技术的功能及特点。
深圳市天然气高压输配系统工程17标段管线施工穿越龙岗大道，该路段为龙岗区主要交通干道，车流量极大，设计采用顶管施工穿越，总长度90米。当施工单位凿岩顶管进深至20米位置时发现：顶管工作面上部约1/3土层变为含水软土层，顶进过程中管顶软土层不断塌落，加上顶管施工至行车道，车辆通行震动加大，塌落情况愈加严重，致使顶管开挖工作面上空位置塌空约2至3米，顶管无法顶进，上部塌空对龙岗大道路基造成严重后果，在可能导致顶管失败的同时也有可能引起路面塌陷的严重事故。为确保顶管工作顺利进行，必须对顶管做业面上部的含水软土层进行有效加固。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我们通过认真分析研究，引入超前小导管注双浆加固技术为顶管施工发挥了重要的保驾护航作用。
超前小导管注浆工艺基本原理，超前小导管注浆是通过在开挖界面在将要开挖的方向插入导管导管，提前向其裂隙通道内注入固化材料（通常是水泥浆、水玻璃）充填裂隙，封堵涌水，胶结岩石，改善需开挖范围内土体的力学性能，提高其自身整体强度改变支护状态。主要作用是提高管体周围土体的抗剪强度的。
工序，超前支护导管注浆包括封闭工作面、钻孔、布管、封孔、注浆五道工序。
超前小导管注浆支护，主要是沿套管开挖界面周边环向打一层或双层小导管，通过在小导管里注浆液，通过小导管上的梅花孔扩散至松散土体，利用浆液来固结岩体，连同小导管一起形成稳定的固结拱体。钢管在此起双重作用：一是超前管棚作用；二是注浆加固作用。管棚支护与浆液固结，共同作用于土体，形成承载拱，共同承受拱外部岩土层重量，使拱内部围岩及支护系统处于免压状态，可以防止坍塌涌水等事故发生。
下面重点介绍超前小导管注浆技术的实施要点。
1.超前小导管套管施工
根据施工现场地质情况，本着经济合理的原则，每根套管顶进前需打设一排小导管。小导管采用Ф32mm的无缝钢管长3m，环向间距0.3m，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，沿开挖轮廓以15°～30°的外插角打入。小导管主要起止水阻浆的作用，其浆液固结后，使开挖轮廓以外的围岩形成承载拱，方便下一步施工。
2.注浆浆体的配置
本工程采用双液浆注浆，其主要特征反映在浆液的黏度、颗粒度和胶凝时间的长短，一般情况下浆液配合比由现场试验确定，浆液由水灰比为0.8：1～1.5：1的水泥浆和水玻璃搭配而成，其体积比在1：0.3～1：1范围内随着水玻璃用量的减少凝结时间缩短，当其比例在1：0.4～1：0.6范围时，其凝固抗压强度最高。在本工程中采用的双液浆为1：1水灰比的水泥浆和35波美度的水玻璃，其体积比为1：0.5（在上述条件下经试验两者的比重分别为1.512和1.318）。该双浆液的初凝时间为4分钟，终凝时间70分钟。
3. 注浆施工工艺
注浆前先对格栅做初喷C20混凝土加固，厚度小于20mm，注浆材料根据土层情况决定。先用小导管沿开挖的掌子面轮廓以15°角插入，环向间距0.3m，必要时减小各小导管之间的间距以增加支护的钢度。施工前对钢管尾部焊箍圈，钢管头部加工成尖锥形。以便插入，并防止注浆时浆液前冲。小导管中间到前边部位钻Ф6mm～Ф12mm溢浆孔，呈梅花形布置，间距20cm（防止注浆出现死角）；后边留出1m，以便接注浆管用。施工时先用风管吹孔，再用风镐将小导管顶入孔中，外插角控制在 15°为宜。导管施工完成后开始注浆，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，同时对管口与孔口侧进行密封处理。水泥浆液采用拌和机制浆，采用液压注浆机浆液注入导管钢管内，注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后作压浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工。
注浆分两步完成，当第一次注浆的浆液充分收缩后，进行第二次注浆，以使导管填充密实。注浆采取注浆终压和注浆量双控措施，注浆压力以0.5~1.0 MPa为宜，持压3~5min后停止注浆，注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍。一切就绪后，慢慢打开送风阀开始注浆，在气压推动下，改双浆液不断注入小导管内加固拱部地层。然后用木楔堵塞管口，防止浆液逆流。一个循环结束后，进行下个循环之前先将放风阀打开，使泵内气体挥发出去。注浆时应以自下而上顺序交叉注浆。
4.注意事项
1）注浆压力不宜过大，应保持在0.3MPa～0.5MPa为宜；其加固半径为30cm～35cm，而且各孔之间已经固结成拱壳。
2）压注浆时，必须密切注意压力表，发现压力过高，需立即停风，排除堵塞；注浆管不准对人放置，注浆管在未打开风阀前，不准搬动，关节闭密封盖，以防高压喷出物射击伤人。
3）注浆时，如发生浆液从其他管流出的现象，则应在串浆管口处用木楔堵塞管口，待该管注浆时再拔下木楔，并以高压风和高压水清洗管内杂物，然后再注浆，直至全部注浆结束。
导管注浆后再打无孔管作为检查管，检查注浆质量。有水地层可观察无孔管孔内涌水颜色及涌水量，水颜色如较澄清或夹带水泥渣块，则注浆效果较好，如涌水为泥浆颜色或涌水量较大时，应补注或重注。
检查完毕后，即可安排顶管施工队伍进行土方开挖，开挖时先挖边缘土，同时留中心土最后开挖，边开挖边顶进混凝土套管，一节套管顶进完成后，再重复小导管注浆加固，直至完成顶管施工，实现贯通。
应用超前注浆法克服不良地层是杜绝残余水及防止塌方的关键环节，是保证顶管施工安全开挖的重要步骤，此工序在砂质土层地质中尤为重要。因此，顶管施工时每一节套管在开挖前都必须进行严格注浆，并保证足够的凝结时间，确保砂土层有效固结。在实际施工过程中，应不断摸索改进经验，根据地质情况的变化，选择适当的注浆方法，及时调整浆液参数，协调解决注浆加固方法在不同地质中的经济适应性，充分考虑成本、质量、安全及进度之间的关系，保证工程顺利实施。
结束语：深圳市天然气高压输配系统工程17标段龙岗大道顶管穿越工程，遇到复杂地质条件，因穿越段路面为交通主干道车流量大而且车道中间为地铁三号线轨道无法进行勘察钻孔，因此在设计阶段地勘资料不够详细，因此在在顶管前20米为硬质花岗岩顶管进度极为缓慢，当混凝土套管顶进至20米处开挖面上部出现了淤泥及地下水涌入的情况，于是施工暂停并寻求解决方案，经过认真分析研究最终引入超前小导管注双浆工艺，使上部土体凝固并有效杜绝了地下水的涌入，才得以成功地穿越了地质复杂的龙岗大道，防止了塌方事故发生，有效地控制好了地面沉降问题。在剩余部分70米地质情况岩石部分所占比例越来越少，砂质软土层及地下水情况越来越多因此在后续段的顶管中持续使用此工艺，既保证了工程质量和施工安全，又加快了工程进度，取得了很好的社会效益。并可以为类似工程提供很好地借鉴作用。
论文作者:同国普
论文发表刊物:《城镇建设》2019年2卷12期
论文发表时间:2019/9/10
标签：导管论文; 注浆论文; 浆液论文; 超前论文; 顶管论文; 土层论文; 高压论文; 《城镇建设》2019年2卷12期论文;