确保浅埋暗挖隧道在不良地质条件下的安全施工，做好隧道的防坍塌工作是暗挖区间隧道施工的重点。要严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、控下沉”的原则施工。其中超前小导管支护及注浆加固作为其中最重要的一环，其施工质量应该严格要求、重点管理。本文结合青岛地铁2号线苗同区间的实践经验，重点从超前支护及注浆加固方面出发，总结了浅埋暗挖隧道超前支护质量管理经验。
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工程概况
青岛地铁2号线苗同区间K40+825～K40+875段下穿交通繁忙的银川东路，路下存在大量市政管线，区间埋深较浅（6.1-7.1m），顶板距离市政管线距离较小（2-3m），且处于Ⅴ、Ⅵ级围岩段，施工风险较大，拱顶堆积2～4米杂填土、腐植土、淤泥土。采用超前小导管注浆预支护方案施工。
超前小导管注浆加固是隧道工程辅助开挖的一种施工工法。该工法特别适用于自稳时间较短的砂层、砂卵（砾）石层、小断层带、软弱围岩带、浅埋地段、地下水较多的较弱破碎围岩地段。相对于大管棚工法，具有相对简单便捷、经济实效，因此超前小导管注浆加固辅助开挖被普遍采用。
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超前小导管注浆加固质量控制措施
2.1超前小导管施工工艺流程
2.2 做好超前地质预报
超前地质预报是浅埋暗挖隧道施工的第一步，其成果在既有地质勘查基础上对后续施工有着指导作用。在施工中采用长短地质预报系统互相印证,精确确定地层富水条件,断层变化范围、规模,以备有计划的采用施工对策。
做好超前地质预报,把软弱围岩和不良地质地段作为重点防范对象,注重围岩监测和观察,按新奥法原理组织施工,随时注意围岩的岩质和分布情况变化,节理裂隙发育程度和方向,掌子面填充物的性质、涌水量,喷混凝土是否产生裂隙。根据超前地质预报情况,对工作面进行帷幕注浆止水、预注浆加固。
图2苗同区间左线大里程(ZSK40+845~ZSK40+875)测线地质雷达反射剖面图
2.3 超前小导管加工打设
小导管采用Ф42无缝钢管，管长5.0m,壁厚t=3.5mm，一端呈尖头形，另一端焊上由Ф8钢筋加工成的铁箍，距铁箍端1米范围外，沿管壁间距150mm,呈梅花形布设注浆孔，孔位互成90°,孔径6～8mm，注浆孔要求用钻机打设，严禁用电焊烧制成孔。
小导管顶端为尖锥型以利导管打入岩壁钻孔内，风钻凿岩时的成孔直径45mm，略大于导管直径，遇软弱围岩时小导管可直接使用风钻顶进，在顶进过程中，对掌子面前方进行预判，同时顶进过程中遇到障碍，需进行分析后，方可进行继续施工，不可莽撞推进，管线下方小导管打设角度根据现场实地情况进行调整，可以调整打设角度和调整小导管的长度等，避免对管线造成不利影响和破坏。小导管打入岩体后尾端剩5-10cm，加焊已接有止回阀（如自来水开关）的短钢管。布置在隧道拱顶120°~180°范围内，环向间距25~30cm，外插角为15~30°。
超前小导管按设计要求布置，小导管沿开挖轮廓线从格栅腹部穿过，尾部与格栅拱架焊接牢固，便于固定。当安装不畅需采用锤击或钻机顶入时，其顶入长度不应小于管长的90%，小导管环向间距30cm。压浆管与超前注浆管之间采用注浆阀门连接，以便快速安拆。
为防止孔口漏浆，安装注浆阀门并用锚固剂封堵注浆管与钻孔之间的空隙，使岩面与管壁充分挤压塞紧，待锚固剂达到一定强度方可进行注浆作业。为防止注浆管堵塞，影响注浆效果，注浆前先清洗注浆管。
超前小导管施工允许偏差应符合表1规定
表1超前小导管施工允许偏差
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序号 |
项目 |
允许偏差 |
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1 |
方向角 |
2° |
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2 |
空口距 |
±50mm |
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3 |
孔深 |
+50,0mm |
2.4 注浆浆液配比
根据不同的注浆目的注浆材料一般分为二类。第一类为注水泥砂浆，其主要作用为增强导管的刚度。第二类为注水泥浆或水泥—水玻璃双液浆等化学浆液，其主要作用为：通过浆液的化学作用，将坑道周围喷浆区的松散岩体在短时间凝固并达到一定自稳力，为掘进时的施工安全提供保障；浆液进入岩（土）体的空隙凝结固化后起防水作用。
小导管注浆参数根据围岩情况由实验确定，根据初步选定的配合比，测定凝胶时间，如不能满足凝胶时间要求，则需反复调整施工配合比，直到满足为止，在施工中做好各种实验的配合比。注浆的水泥浆液配合比现场要严格控制各种材料的用量，精确配置混合料。水泥储放和运输避免受潮，特殊地段采用超细水泥。
浆液应先经过过滤网过滤，防止杂物进入注浆泵或进入小导管；配制的浆液应在规定的时间内用完。
表2纯水泥浆现场配制表
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水灰比 |
水泥（袋） |
水(升) |
制成浆量（升） |
备注 |
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0.5:1 |
24 |
600 |
1000 |
水泥每袋50Kg |
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0.75:1 |
19 |
712 |
1029 |
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1:1 |
15 |
750 |
1000 |
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1.25:1 |
13 |
812 |
1029 |
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1.5:1 |
11 |
825 |
1008 |
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2:1 |
9 |
900 |
1050 |
2.5 注浆加固施工
注浆前应对开挖面层及附近5m范围内的坑道喷射厚度为5~10cm的喷射砼或模筑砼封闭作为止浆层。待止浆层有一定强度时方可注浆，防止浆液从各岩面裂隙中反渗。
注浆作业人员上岗前由专业人员进行严格培训，完全掌握设备使用要领并达到熟练操作后再进场施工，采用先进的注浆设备，在超前小导管在打设的过程中要随时观察拱部围岩状况，防止岩石掉落伤人，要求打设工人正确佩戴好安全帽等防护措施。注浆时相邻孔位应错开，交叉进行。注浆顺序一般由上而下，以间隔对称注浆为宜。应先注无渗水孔，后注有渗水孔，按照反复注入、稀浓交替、压力和浆量控制相结合的原则，
注浆压力是促使浆液在岩（土）层裂隙中流动扩散的一种动力，必须有足够的注浆压力来克服岩（土）内天然水头压力和地层裂隙阻力才能使浆液充分扩散填充，达到加固堵水的作用。因此，在浆液的粘稠度固定的情况，注浆压力直接与岩（土）层的裂隙宽度和粗糙度、裂隙发育程度、裂隙水头压力有关。压力过高亦会劈裂岩（土）体，因此注浆压力一般控制在0.5~1.0Mpa。
岩石地层注浆设计压力应根据围岩水文地质条件合理确定，小导管注浆，注浆压力由小到大，从开始0mpa升至终压，稳压3min，流量计显示注浆量较小时，即可结束注浆，必要时可在孔口处设置止浆塞，注浆由两侧向中间进行，自下而上逐孔注浆，也可串孔、跑浆采用间隔注浆，最后全部完成注浆。穿越管线时，应根据具体情况适当调整，具体压力以现场试验最终确定。
注浆速率主要取决于地层的吸浆能力（即地层的孔隙率）和注浆设备的动力参数，考虑到多种因素建议注浆速率范围取5～110L/min，施工中根据实际情况进行调整。
一个导管注浆时，相邻导管应打开止回阀让原来管内贮存的裂隙水从相邻的导管流出，当相邻的导管内流出浓浆时停止注浆，关闭相邻管的止回阀，再待达到控制压力时关闭该管的止回阀。然后在相邻管接上注浆软管，打开止回阀进行补压注浆，待达到控制压力时停止压浆关闭该止回阀。
反对用数水泥袋法计量总体注浆量，因为水泥的用量不能准确反映注入岩体的浆液体积与剩余在导管、设备、容器中的浆液体积。注浆时应认真记录注浆机吸管头容器原有浆液体积、中间加入的浆液体积和容器最终剩余浆液体积，严格把握实际注入岩体的总体注浆量。
注浆量控制通过对小导管注浆的注浆特性的了解以及对施工工艺的严格控制，以使岩体实际注入必要的浆液，以使岩体达到预期的固结强度和止水效果，如果注浆量超标也可以推测出围岩的变化，从而可以有效的调整施工工艺，通过实际量和设计量的比较可以有效的杜绝作业人员盲目注浆，使注浆量明显偏高，造成不必要的浪费现象。
2.6 注浆效果检查
注浆效果检查主要通过分析注浆记录，查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求，从而以浆液注入量估算浆液扩散半径，分析是否与设计相符。同时指导后续施工。
同时可结合超前地质预报用声波探测仪测量注浆前后岩体声速、振幅及衰减系数等来判断注浆效果。
2.7 后续开挖支护
区间上台阶处于V～VI级加强段、围岩为粉性土层、强风化花岗岩层，采用机械开挖，开挖进尺0.5m，开挖工艺采用环形开挖预留核心土法，预留核心土高度不小于1.5m，宽度为2～3m。上下台阶间距5.0～8.0m。根据地质情况，下台阶采用弱爆破施工，下台阶单循环开挖进尺控制在1.0～1.5m，及时封闭成环。
2.8 注浆异常现象及处理办法
表3注浆异常现象及处理办法
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异常现象 |
表现形成及原因 |
处理办法及措施 |
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泵压突然自动下降，并长时间不回升，或泵压虽未明显下降但注浆量突然增大 |
作业面跑浆，但最常见发生的异常现象，主要原因就是制浆墙压浆填充不密实，或孔浆封堵的不严等 |
措施：用锚固剂进行外部封堵，并作间歇压浆，间歇时间不能超过浆液的凝胶时间，若跑浆很严重，还可以改变配比，缩短凝胶时间加以控制。如采用上述办法都不见效时应重新补孔、喷锚，再进行补压 |
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串浆 |
当发生这种情况时，应及时关闭串压孔口阀门，注浆孔的注浆量在可能的情况下，应加倍压入 |
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泵压突增，而压浆孔压力升压很慢或不升压，吸浆能力降低或停止 |
长时间不上压 |
发生这种现象的原因一般是浆液扩散，这时，必须先查明有无浆液流失，泵的吸浆是否正常，根据地质资料和钻孔记录，前方是否有断层等，从而采取相应措施 措施： 1如有浆液流失，采取封堵、缩短凝胶时间、间歇注浆等方法； 2如泵吸浆不正常，应加以排除； 3如有断层等，应调浓浆液，缩短凝胶时间 |
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上压很快，不吸浆 |
一般是管路阀门没开启，或地层泥沙堵死了注浆管，应该打开阀门，或者把注浆管掏空 |
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输压管堵塞 |
注浆时，当有一台泵不吸浆，应立即拆泵清洗，但另一台应继续压注 |
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泵压及注浆孔口压力突然上升，吸浆能力降低或停止 |
混合器或注浆管路堵塞 |
单液压浆或压注3清水，待泵正常后再正规继续 |
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泵压骤降，吸浆量迅速减小或不吸浆 |
泵的吸水龙头或吸浆口球阀被堵 |
停止清洗 |
3
结语
超前小导管支护方法在浅埋暗挖隧道中有着重要的作用，能安全的确保施工正常进行，要围岩较差的地质情况下要严格按照施工工艺、施工方案和技术交底进行施工，严禁冒然施工，这样就能减少或者避免出现质量和安全等问题，保证后期施工正常有序的进行，在青岛地铁2号线苗同区间施工过程中，按照以上措施和要求施工，确保了开挖安全通过下穿道路浅埋暗挖段，对于其他工程也有一定的借鉴作用。
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