引水洞超前小导管支护施工原理和施工措施

　　1、　工程概述　

　　洞松电站工程区位于四川省甘孜州硕曲河中下游，是硕曲河乡城县河段水能规划“一库五级”中的第四级电站，其上游梯级为待建的乡城水电站，下游梯级为待建的格龙水电站。工程主要任务是发电，兼顾下游生态环境用水要求。拦河闸坝枢纽位于乡城县乡城大桥下游1.8km处，厂址距乡城县城约30km。引水隧洞全长18084.06m，多数为Ⅴ类围岩，在施工过程中采用了超前小导管支护施工方法。

　　2、　施工原理

　　超前小导管注浆施工是对风化、堆集岩石及裂缝发育较全本身难以自稳的施工面预先向注入水泥浆、水玻璃等材料充填裂缝，防止出现渗水的情况，岩石用胶结。这样是为了使周围岩体的抗剪强度提高，进而能加固围岩，让岩体的整体性完整，同时能抗渗，且岩体结构稳定。施工中的小导管与钢支撑拱架连接，与岩体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。目的是为了防止隧洞开挖时掌子面前方围岩不能自稳而出现坍塌。

　　3、　施工措施

　　为了封闭掌子面，需要用5cm原混凝土进行喷射，进一步对下循环实施加固措施，即小导管注浆施工。

　　3.1　测量放线

　　按设计及监理工程师批准的支护方案在掌子面上准确画出本循环需要施设的小导管的具体孔位。

　　3.2　钻孔

　　导管钻孔采用YT28手持式风钻，对应工字钢拱架预留孔进行钻孔，孔的深度要比规定的深度适当深一点；利用钻机进行钻孔的过程中，钻进孔的深度应该达到管长的90%以上。钻孔过程中不能超过50mm的偏差，空的倾斜角度不能超过2°，钻孔过程中的锚固长度要达到设计长度的96%以上。

　　3.3　花管加工

　　花管加工是把L=4.5～6.0m（按要求选取），而且是Φ42热扎无缝钢管，壁厚达到4mm，钢管一端加工的形状为尖锥形，另一端加用Φ6钢筋进行焊接，形成加劲箍，钢管的周围钻孔，形成Φ6的压浆孔，两孔间的距离为15cm，布置成梅花的形状，在加劲箍的一段开始，有160cm的长度不进行钻孔，让其成为止浆段，方便小导管把破碎岩体推入。插入小导管，让其成10°～20°的倾斜，环向间距20cm，导管布置的范围按设计及监理工程师批准的支护方案确定，主要是布置在隧洞顶拱120°范围内。

　　3.4　小导管施工

　　小导管穿过工字钢拱架预留孔洞用YT28手持式风钻顶入洞内，钢管尾端外露足够长度并与工字钢拱架焊接在一起。为防止注浆时漏浆，在小导管安装完毕后用粘土堵塞严密岩壁和钢管外壁形成的缝隙。在钢管伸进的过程中，要时刻防止管口变形损坏，方便能连接注浆管路。

　　3.5　进行配置浆液和注浆

　　3.5.1　配置的浆液是通过1∶1的灰和水混合形成的水泥浆，在注浆过程中要进行现场实验，首先要用压力为0.8MPa开始实验，终压1.2MPa。

　　3.5.2　为了防止浆液渗漏，要提前检查导管和孔口，看它们之间是否达到要求标准的密闭。连接好注浆管以后，然后用水进行加压，检查管路情况，开始启动注浆泵，再经过小导管逐步压入岩层，根据设计的需要，在注浆量达到单管的要求时，结束注浆。如果压力值已经达到规定的值，还没有达到要求的注浆量，就应该停止注浆，防止已经形成的开挖面压裂。注浆完成以后，封堵注浆关口，避免管外流出浆液。在注浆中需要注意的问题有：（1）单孔注浆结束的标准：在注浆时，需要逐步提升压力，而且逐渐减少流量，当注浆最后的压力达到终压时，注浆量已经达到要求的80%以上，该孔的注浆可以结束；当注浆的压力没有达到终压，注浆量达到要求时，且没有漏浆的情况，也可以让注浆结束。（2）浆液的配置过程中，要按照配置要求和顺序来完成，不能够随意改变配置；配置的原料要捡取杂物，用筛子来过滤水泥及相关材料。（3）注浆前要在注浆泵吸水泥的入口处安装吸浆笼头，在水玻璃里用纱网包裹吸浆头，避免降低吸浆能力，吸浆一定时间后，要把吸浆头提起晃动，保持吸浆头畅通。（4）所有管路接通以后，关闭注浆阀，在泄压阀口进行压水，检查注浆管是否密闭，确保注浆管连接牢固，如果脱开会伤及到人的安全。（5）开始注浆以后，如果出现注浆压力上升突然，应及时让注浆泵停止工作，然后开启泄浆阀进行泄压，查找出现问题的原因，一旦堵塞了管路，马上清除问题，然后开启注浆泵，一旦清理堵塞后注浆口的压力仍然上升，该孔的注浆工作可以结束。

　　4、　施工中的具体措施和技术

　　第一，钻孔打入这种方法是小导管安装的技术，根据设计要求，钻直径大于钢管3～5mm的孔，然后将钢管穿过工字钢拱架预留孔，用风钻顶入，然后管内的砂石通过高压风管吹出。

　　第二，安装完小导管后，封口和周边产生的裂缝用粘土封堵，如果需要，可以通过混凝土来封堵小导管附近裂缝，避免工作面发生塌陷。

　　第三，所开挖的循环隧洞的长度要比注浆用的小导管长度小，采用短进尺、多循环、快支护的施工方法，其中有预留部分，是作为下一次循环使用的止浆墙，避免出现跑浆。

　　第四，浆液的比例配置和凝胶时间都要严格控制，配置过程中要测试注浆后的凝固强度，找出最佳的配置比例。

　　第五，注浆压力要严格控制。如果注浆过程中出现异常，主要采取的控制措施如下：（1）注浆用间隙方法施工或者让注浆压力降低，也可以让浆液的凝胶时间缩短以及改变注浆材料，如有必要可更改施工设计方案。（2）注浆后检查效果：一方面是通过进浆量来完成检查，另一方面是岩体固结厚度的检查，这两项检查出浆液没有达到设计要求，要及时将浆液配置调整，让注浆工艺得到改善。（3）避免孔口漏浆，注浆管与钻孔之间的缝隙用麻绳和胶泥来喷灌。用活接头来连接注浆管和花管，让拆装快速。（4）用两侧对称向中间注浆的次序进行注浆，自上而下注浆施工。当接头拆下以后，用水泥药卷及时将花管口封堵，确保注浆不外流。

　　（5）专人进行记录注浆过程，注浆过程中要随时观察注浆情况，并对出现的情况进行分析判断，防止出现跑浆、堵管等情况。在开挖前要对注浆效果进行检查，当注浆的强度达到要求才可以开挖作业。

　　第六，注浆当中发生的问题处理：（1）漏浆情况：工作面在注浆压力提升过程中，出现漏浆情况，主要是因为用于混凝土喷射掌子面的强度不够。需要对掌子面重新喷射混凝土，并填堵裂缝，等混凝土凝固以后再注浆。（2）注浆当中串浆情况：出现此种情况，要堵塞串浆孔，注浆该管时要清除管内异物，并要冲洗管内。（3）注浆过程中，当注浆量没有达到要求时，注浆压力上升过快的情况：通过在孔的周围补打孔，然后重新进行注浆。（4）注浆压力长时间不升高时，注浆量很大的情况：应该调整浆液配置比例，让凝胶时间缩短，采用间隙注浆，主要是为了延长在裂缝中浆液停留时间，这个时间段不能超过浆液的凝胶时间。

　　5、　结语

　　小管注浆的施工方法提高了施工效果，让围岩墙体的强度有很大提高，现场的塌方清情况也很少发生。