農(nóng)田水利工程超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)研究

李真真 祖銀嬌

（河南金鷹建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 平頂山 467000）

在農(nóng)田水利工程隧洞開挖過程中，由于不良地質(zhì)條件的影響，常會(huì)發(fā)生塌方及滲水、涌泥等不良地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及施工安全，采用超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)能夠很好地解決該問題。該技術(shù)適用于節(jié)理發(fā)育及風(fēng)化嚴(yán)重等地質(zhì)不穩(wěn)定的隧洞施工，具有可靠、高效、簡便的特點(diǎn)，不但能夠保證施工安全，還能加快施工進(jìn)度，因此被廣泛應(yīng)用在各種水利工程隧洞施工中。超前小導(dǎo)管注漿施工技術(shù)的關(guān)鍵是通過小導(dǎo)管注漿，使小導(dǎo)管與周圍被加固的巖體形成共同加固體，即在隧洞擬開挖輪廓外部形成改良加固帶，從而解決周圍巖體松散的狀況，提高軟弱破碎巖層的穩(wěn)定性。由于改良加固帶的剛性較大、整體性較好，并承擔(dān)了開挖引起的大部分松動(dòng)荷載，因而使拱頂下沉和洞周收斂變形得到了有效抑制。

1 超前小導(dǎo)管的支護(hù)原理

超前小導(dǎo)管是隧道工程掘進(jìn)施工過程中的一種工藝方法，主要用于自穩(wěn)時(shí)間短的軟弱破碎帶、淺埋段、洞口偏壓段、砂層段、砂卵石段、斷層破碎帶等地段的預(yù)支護(hù)。其支護(hù)原理如下：

1）超前小導(dǎo)管是穩(wěn)定開挖工作面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中，超前小導(dǎo)管對松散巖層起到加固作用，注漿后增強(qiáng)了松散、軟弱圍巖的穩(wěn)定性，有利于完成開挖后與完成初期支護(hù)時(shí)間內(nèi)圍巖的穩(wěn)定，不至于圍巖失穩(wěn)破壞直至坍塌。

2）超前小導(dǎo)管注漿適用于隧道拱部軟弱圍巖，松散、無粘結(jié)土層、自穩(wěn)能力差的砂層及砂礫(卵)石層級(jí)破碎巖層。

3）通過超前小導(dǎo)管注漿能改變圍巖狀況及穩(wěn)定性，漿液注入軟弱、松散地層或含水破碎圍巖裂隙后，能與之緊密接觸并凝固。漿液以充填，劈裂等方式，置換土顆粒間和巖石裂隙中的水分及空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)過一定時(shí)間凝結(jié)，將原有的松散土顆?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)新結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度大，防水性能良好的固結(jié)體，使得圍巖松散破碎狀況得到大幅度改善。

2 工程概況

以某農(nóng)田水利工程隧洞施工為例，隧洞橫斷面形式為類馬蹄形，圍巖巖性為粉細(xì)砂巖以及粉砂質(zhì)泥巖，巖層軟硬互層，完整性較差。在隧洞開挖過程中，掌子面頂部突然發(fā)生塌方，并涌出大量地下水。在封閉工作面的過程中，頂部繼續(xù)坍塌，致使無法作業(yè)。塌方體基本穩(wěn)定后，塌方長度16m。經(jīng)現(xiàn)場查驗(yàn)，該塌方段圍巖類別為Ⅴ類，隧洞軸線與巖層走向夾角約為20°，圍巖穩(wěn)定性較差，塑性變形大，且較為破碎，圍巖地下水流水較多，局部有承壓水，受爆破振動(dòng)與地下水雙重作業(yè)導(dǎo)致洞室大范圍塌方。根據(jù)隧洞圍巖性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及地下水流水情況，決定采用的施工方法為超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)。

3 農(nóng)田水利工程超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)要點(diǎn)

3.1 安裝小導(dǎo)管

由于該工程不便直接封閉工作面，因此先安裝小導(dǎo)管，再封閉。采用外徑Φ50mm、壁厚4mm的無縫鋼管，前端加工成圓錐形并封焊嚴(yán)實(shí)，管身設(shè)溢漿孔，孔徑為5～6mm，孔間距為200mm，按梅花形布置，后端長400mm范圍內(nèi)不設(shè)溢漿孔。小導(dǎo)管尾部管端用細(xì)鋼筋焊一圈加固環(huán)，防止施工時(shí)導(dǎo)管尾部變形。安裝時(shí)將制作好的小導(dǎo)管在拱架上部緊貼布置，環(huán)向間距5～10cm，外傾角按5°左右控制，用鐵錘打入或用風(fēng)鉆頂入，為了達(dá)到穩(wěn)固效果，打入導(dǎo)管后將鋼管與鋼拱架焊接牢固。

3.2 封閉掌子面

小導(dǎo)管安裝完成后，便可噴射混凝土封閉掌子面。為了防止混凝土堵塞導(dǎo)管口，先用編織袋將小導(dǎo)管外露部分進(jìn)行包裹后再進(jìn)行噴射。采用C20混凝土噴射封閉，厚度為10～15cm。掌子面封閉后，將包裹在小導(dǎo)管上的編織袋拆除，然后通入高壓風(fēng)吹凈小導(dǎo)管中的石屑、細(xì)小石塊與積水。

3.3 注漿

注漿應(yīng)現(xiàn)場拌制漿液，同時(shí)需選用性能良好、工作壓力滿足注漿要求的注漿設(shè)備，并進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。本工程用泥漿攪拌機(jī)現(xiàn)場拌制漿液，漿液為純水泥漿，水灰比為1∶1，注漿時(shí)孔口壓力控制在0.8MPa以內(nèi)。注漿分多次進(jìn)行，同時(shí)需控制好注漿速度，不宜過快，注漿進(jìn)漿量不能大于30.0L/min。當(dāng)每根導(dǎo)管內(nèi)已達(dá)到規(guī)定注入量時(shí)，可結(jié)束注漿。2.1.4注漿效果檢查注漿結(jié)束后，應(yīng)對注漿效果進(jìn)行檢查，最終確保漿液填充、滲透、擠密圍巖。檢查時(shí)主要看每個(gè)孔的注漿壓力，有無漏漿、跑漿，也可用地質(zhì)鉆取巖芯進(jìn)行鑒定，還可用聲波儀探測。若注漿未達(dá)到要求，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)孔注漿。

注漿作業(yè)開展期間常見異常情況的處理措施如下：1）串漿現(xiàn)象是注漿施工中常見的一種現(xiàn)象，主要指的是，在進(jìn)行注漿作業(yè)進(jìn)行時(shí)，孔中的漿液會(huì)從其它孔中流出，進(jìn)而對工程施工作業(yè)的開展造成不良影響。在施工期間，一旦發(fā)生串漿，要及時(shí)對施工中出現(xiàn)中的串漿孔進(jìn)行封堵，當(dāng)需要對該孔進(jìn)行注漿時(shí)，拿出堵物。2）注漿期間，若注漿壓力突然變大，這可能是由于導(dǎo)管發(fā)生堵塞造成的，因此，要停止注漿作業(yè)，要做好相應(yīng)的檢查工作。在注漿期間發(fā)生了堵管，要敲擊鋼管，或滾動(dòng)鋼管，進(jìn)而保證漿液在漿管中流動(dòng)的暢通性。如果在施工中，采取上述處理方式，若注漿管仍然無法疏通，此時(shí)要補(bǔ)管。3）注漿期間，會(huì)出現(xiàn)孔內(nèi)漿量過大，或者壓力長時(shí)間無法升高的情況，針對這一問題，要對漿液的具體濃度情況，以及配合比情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，合理縮短膠凝時(shí)間，采用小泵量，通過低壓方式進(jìn)行注漿，為凝膠提供便利條件。

3.4 開挖塌方體并支護(hù)

在小導(dǎo)管注漿完成并凝固好，達(dá)到開挖條件時(shí)，需要對掌子面的圍巖進(jìn)行開挖，開挖采用上下臺(tái)階法，開挖完成后應(yīng)立即架設(shè)鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土，同時(shí)加強(qiáng)變形觀測，以指導(dǎo)下一步的施工作業(yè)。具體方法：開挖時(shí)上臺(tái)階要比下臺(tái)階超前3～4m。上臺(tái)階小導(dǎo)管下部開挖線應(yīng)人工開挖，下臺(tái)階及核心土采用機(jī)械開挖，上下臺(tái)階應(yīng)循環(huán)開挖，每次循環(huán)的挖掘進(jìn)度不能超過50cm，同時(shí)每隔30cm在縱向架設(shè)一鋼拱架，并掛鋼筋網(wǎng)、噴射C20混凝土；下臺(tái)階開挖時(shí)先在洞壁兩側(cè)開槽，開槽完成后立即架設(shè)鋼拱架，并在拱腳兩側(cè)位置打入2～3排φ24mm的鎖腳錨桿，然后噴射C20混凝土封閉。為防止松散的巖石掉落，在清理完堆積體后，需及時(shí)噴射C20混凝土封閉巖面，噴射厚度為10cm。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段,我國隧洞的施工已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然,所以,需要加大對隧洞施工處理的重視程度。農(nóng)田水利工程施工中,隧洞施工方式眾多,但在實(shí)際的隧洞處理過程中,需要對實(shí)際的施工情況進(jìn)行實(shí)地考察,選擇準(zhǔn)確的施工方式進(jìn)行處理,提高施工的效率以及質(zhì)量,同時(shí)還要對隧洞周圍的巖石分布情況進(jìn)行調(diào)查和分析,嚴(yán)格管理并控制其沉降的程度。提高相關(guān)施工人員的專業(yè)知識(shí)和技能,加快整體的施工速度,用最短的時(shí)間來完成相應(yīng)的隧洞施工內(nèi)容,保證施工人員的安全,提升隧洞的質(zhì)量,讓隧洞可以始終保持一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。