超前小導管是隧道工程掘進施工過程中的一種工藝方法，主要用於自穩時間短的軟弱破碎帶、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支護。
基本介紹
- 中文名：超前小導管
- 外文名：Advance ductule
- 屬性：一種工藝方法
- 用途：隧道工程掘進施工
- 直徑：40~50mm
- 材料：焊接鋼管或無縫鋼管
- 圓錐長：10cm
- 溢漿孔：孔徑6~8mm,孔距15mm，梅花狀
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支護原理
1超前小導管是穩定開挖工作面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎岩層施工中，超前小導管對鬆散岩層起到加固作用，注漿後增強了鬆散、軟弱圍岩的穩定性，有利於完成開挖後與完成初期支護時間內圍岩的穩定，不至於圍岩失穩破壞直至坍塌。
2超前小導管注漿適用於隧道拱部軟弱圍岩，鬆散、無粘結土層、自穩能力差的砂層及砂礫（卵）石層級破碎岩層。
3通過超前小導管注漿能改變圍岩狀況及穩定性，漿液注入軟弱、鬆散地層或含水破碎圍岩裂隙後，能與之緊密接觸並凝固。漿液以充填，劈裂等方式，置換土顆粒間和岩石裂隙中的水分及空氣後占據其位置，經過一定時間凝結，將原有的鬆散土顆粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個新結構，強度大，防水性能良好的固結體，使得圍岩鬆散破碎狀況得到大幅度改善。
參數
超前小導管施工的各項參數確定應根據圍岩邊界地質條件、圍岩狀況、支護結構形式及隧道斷面尺寸而定。一般超前小導管施工沿著開挖輪廓線120度範圍設定。一般情況下：小導管長度L=上台階高度+2m。小導管直徑：38-50mm。小導管前段做成約10cm長的圓錐狀，在尾端焊接直徑6~8mm的鋼筋箍。外插角度一般控制在10度~15度。注漿壓力控制在2MP左右。漿液擴散半徑一般為0.5m。注漿速度控制在50-100L/MIN。每循環小導管的搭接長度控制在1m以內。
製作
1 一般採用直徑38~50mm的無縫鋼管制作。
2 在小導管的前端做成約10cm長的圓錐狀，在尾端焊接直徑6~8mm鋼筋箍。距後端100cm內不開孔，剩餘部分按20~30cm梅花形布設直徑6mm的溢漿孔。
安裝
可採用引孔或直接頂入方式。
1用電鑽鑽孔，孔直徑大於小導管直徑的10-20mm，孔深視導管長度而定。
2插入導管如插入有困難，可用帶有頂進功能的風鑽將套管頂入。
3用吹風管吹出孔內的雜物。
4小導管尾纏棉紗，使得小導管與鑽孔密貼，並用棉紗將空口堵緊。
5小導管安裝後必須使得其周圍一定範圍內用噴射砼封閉。噴射厚度控制在5-8cm。
土體技術
1 小導管注漿是淺埋暗挖隧道支護的一種措施。在軟弱、破碎地層中鑿空後極易塌孔，且施作超前錨桿比較困難或者結構斷面較大時，應採取超前小導管支護。超前小導管支護必須配合鋼拱架使用。在條件允許時，也可在地面進行超前注漿加固；在有導洞時，也可在導洞內對隧道周邊進行徑向注漿加固。
2 小導管注漿支護的一般測如下：鋼管直徑40 - 50mm 鋼管長 3 - 5m ，鋼管鑽設注漿孔間距為 100 - 150 mm ，鋼管沿拱的環向布置間距為 300 - 500 mm ．鋼管沿拱的環向外插角為 5°一 15° ，小導管是受力桿件，因此兩排小導管在縱向應有一定搭接長度，鋼管沿隧道縱向的搭接長度一般不小於1m .
導管安裝前應將工作面封閉嚴密、牢固，清理乾淨，並測放出鑽設位置後方可施工．
3 採用小導管加固時，為保證工作面穩定和掘進安全，應確保小導管安裝位置正確和足夠的有效長度，嚴格控制好小導管的鑽設角度。用作小導管的鋼管鑽有注漿孔，以便向土體進行注漿加固，也有利於提高小導管自身剛度和強度。
4 小導管注漿宜採用水泥漿或水泥砂漿。漿液必須充滿例借及周圍空隙，注漿量和注漿壓力應由試驗確定。
小導管在隧道開挖時承受地層的壓力，為保證灌漿質量防止漏漿，小導管的尾部需設定封堵孔。
注漿施工應根據土質條件選擇注漿法：在砂卵石地層中宜採用滲入注漿法；在砂層中宜採用擠壓、滲透注漿法；在粘土層中宜採用劈裂或電動矽化注漿法；在淤泥質軟土層中宜採用高壓噴射注漿法。
注漿材料應具備良好的可注性，固結後應有一定強度、抗滲、穩定、耐久和收縮小，漿液須無毒，注漿工藝應簡單、方便、安全注漿材料的選用和配比的確定，應根據工程條件，經試驗確定。
注漿施工期應監測地下水是否受污染，應該防止注漿漿液溢出地面或超出注漿範圍。
施工方法及要求
施工方法
(1)孔位布置
測量人員根據施工圖紙在開挖面上準確劃出本循環小導管的孔位。
(2)鑽孔
採用風鑽進行鑽孔，鑽頭孔徑較設計導管管徑大20 mm以上。
(3)製作鋼花管
小導管前端做成尖錐形，尾部焊接西8 mm鋼筋加勁箍，管壁上每隔10～20 cm梅花型鑽眼，眼孑L直徑為6～8 mm，尾部長度不小於30 cm作為不鑽孔的止漿段。
(4)小導管安裝
用風鑽將小導管頂入，鋼管尾端外露足夠長度，超前小導管外插角嚴格按照施工圖要求施作，尾部與鋼架焊接在一起。超前小導管與線路中線大致平行。孔位鑽設偏差不得大於10 cm，眼深大於小導管長。
(5)注漿
採用KBY一50/70注漿泵壓注水泥漿或水泥砂漿。注漿前先噴射混凝土5～10 cm厚封閉掌子面，形成止漿盤。
注漿前先沖洗管內沉積物，由下至上順序進行。單孔注漿壓力達到設計要求值，持續注漿10 min且進漿速度為開始進漿速度的1/4或進漿量達到設計進漿量的80%及以上時注漿方可結束。注完漿的鋼管要立即堵塞孔口，防止漿液外流。
注漿施工中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業，並注意觀察施工支護工作面的狀態。注漿參數應根據注漿試驗結果及現場情況調整。
注漿參數可參照以下數據進行選擇：
注漿壓力：一般為0．5～1．0 MPa；
漿液初凝時間：1～2 min；
水泥：P·O32．5普通矽酸鹽水泥；
砂：中細砂。
(6)注漿異常現象處理
1)串漿處理。在注漿過程中，經常發生漿液從其他孑L中流出的現象，這種現象稱為串漿。發生串漿時，在有多台注漿機的條件下，同時注漿，否則將串漿孑L及時堵塞，輪到該管注漿時，再拔下堵塞物，用鐵絲或細鋼筋將管內雜物清除並用高壓風或水沖洗，然後再注漿。
2)機械故障。泵壓突然升高時，可能發生堵管，應停機檢查。
3)對漏漿及耗灰量過大的處理。若由於岩體破碎，漿液漏失嚴重，造成耗灰量過大。加濃水膠比，降低壓力．把流量限制在10 L範圍內，過一段時間在慢慢提升壓力，直到達到設計標準。如上述方法達不到效果，使用在漿液中加入速凝劑，間歇灌漿、灌注砂漿、停灌待凝等方法處理。
施工要求
(1)超前小導管設定。
1)沿隧道拱部均勻布設，環向間距應符合設計要求，宜為30～50 cm，外插角宜為10°～15°。
2)小導管應按設計長度施作，應大於2倍循環進尺，宜為3．5～5．0 m，搭接長度不應小於1．0 m。
3)應與鋼構架成聯合支護。
(2)小導管材質和直徑應符合設計要求，宜採用參42 mm的無縫鋼管，前端做成圓錐狀，在後端焊接鋼筋箍筋，管體布設梅花形溢漿孔。
(3)小導管的鑽孔、安設。
1)小導管的安設應採用引孔頂入法。
2)鑽孑L方向應順直。
3)鑽孔深度和直徑應與導管匹配。
4)鑽孔採用吹孔法清孔。
5)小導管口應按照孑L口閥門，外露長度不宜小於30 cm。
(4)小導管注漿。
1)注漿應採用注漿泵，為加速注漿，可安裝分漿器同時多管注漿。
2)配製好的漿液應在規定時間內注完，隨配隨用。
3)注漿順序為由下至上，注漿先稀後濃。
4)注漿壓力應符合設計要求，使漿液充滿鋼管及其周圍的空隙。
