隧道注漿導(dǎo)管的應(yīng)用

殷志鋒

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132200)

我國在工程實踐中對注漿技術(shù)的成功應(yīng)用，始于上個世紀50年代。之后，伴隨經(jīng)濟發(fā)展，我國工程建筑事業(yè)逐漸繁榮起來。大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及各種工程項目的實施，為注漿技術(shù)的發(fā)展提供了豐富的實踐條件。同時，在工程建設(shè)中，不斷出現(xiàn)的新情況，也為注漿技術(shù)的應(yīng)用提出了各種新難題，從根本上推動了這項技術(shù)的發(fā)展。為了解決隧道工程中遇到的各種不良地層，人們不斷探索、創(chuàng)新，并成功開發(fā)出小導(dǎo)管注漿技術(shù)，用于隧道工程中的地層加固。隨著工程建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，小導(dǎo)管注漿技術(shù)也不斷進步和完善，成為隧道工程中常用的一項技術(shù)，保障了各地隧道建設(shè)項目的順利進行。

一、導(dǎo)管注漿技術(shù)概述

小導(dǎo)管注漿技術(shù)，主要應(yīng)用于隧道建設(shè)項目中，用以處理隧道開挖過程中遇到的不良地況。概括來說，小導(dǎo)管注漿技術(shù)的主要思路在于：在隧道開挖過程中遇到不良地況時，為避免出現(xiàn)塌方等工程事故，需要暫停開挖，之后，沿著開挖的輪廓線，把管壁帶孔的小導(dǎo)管嵌入地層中；然后，把特制的具有固化作用的漿液注入小導(dǎo)管中，在注入壓力的作用下，這些漿液會沿著導(dǎo)管壁上的孔滲入地層中，加固地層，提高地層穩(wěn)固性，起到優(yōu)化地層狀況的作用。

二、導(dǎo)管注漿技術(shù)的應(yīng)用原理

小導(dǎo)管和漿液，是小導(dǎo)管注漿技術(shù)的兩個關(guān)鍵點，因此，這一技術(shù)的原理主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

(一)導(dǎo)管的應(yīng)用原理

在隧道工程中，小導(dǎo)管的作用主要在于兩個方面。一方面，小導(dǎo)管具有錨桿的作用，在狀況不良的地層中，它通常起到連接、組合、整體加固等作用。具體來說，連接作用，是指小導(dǎo)管被嵌入地層中以后，可以將它所經(jīng)過的巖層、巖塊連接起來；組合作用，是指小導(dǎo)管被嵌入深度巖層，會將所經(jīng)的各巖層組合起來，構(gòu)成組合拱或組合梁；整體加固作用，是指從整體上規(guī)劃嵌入小導(dǎo)管的數(shù)量和位置，可以對隧道四周一定深度的圍巖進行擠壓、粘結(jié)、加固，構(gòu)成一個承載環(huán)。另一方面，小導(dǎo)管具有導(dǎo)流漿液的作用，在壓力作用下，漿液被注入小導(dǎo)管，并沿著小導(dǎo)管壁上的孔滲入地層中，在這個過程中，小導(dǎo)管起到了導(dǎo)流的作用。

(二)漿液的應(yīng)用原理

在隧道工程中，漿液的應(yīng)用原理主要在于三個方面。第一，填充原理。在隧道挖掘過程中，若所遇地層大多由卵石、碎石、砂礫等物質(zhì)構(gòu)成，其中會有很多空隙，導(dǎo)致地層極易松散垮塌。把漿液注入這種地層中，可以起到填充空隙的作用，增強地層的牢固性。第二，滲透原理。若所遇地層中含有大量水和氣體，如砂性土層、有裂隙的巖石等，也容易導(dǎo)致地層缺乏穩(wěn)定性。把漿液注入這種地層中，可以將其中的水和氣體擠壓出去，增強地層的穩(wěn)固性。第三，劈裂原理。若所遇地層帶有裂縫或孔隙，且這些裂縫或孔隙極不穩(wěn)定時，把漿液注入其中，且注漿時施加更大的壓力，便可以將這些裂縫或孔隙劈裂開來，隨之填充以漿液，增強地層的穩(wěn)固性。

三、隧道工程實踐中導(dǎo)管的參數(shù)確定

隧道施工中所面對的地層特點，決定著小導(dǎo)管的直徑、長度、外插角度、管間距等具體情況的選擇。

(一)導(dǎo)管直徑

在隧道工程實踐中，一般選擇直徑為30-50mm的小導(dǎo)管，即Φ=30-50mm。因為，如果直徑太大，會增加在地層中打眼、穿管的難度；如果直徑太小，則難以起到導(dǎo)流注漿和穩(wěn)固不良地層的作用。

(二)導(dǎo)管長度

導(dǎo)管長度的計算公式為：L=1+Hctgφ+0.5。其中，L表示小導(dǎo)管的長度(單位：m)，φ表示圍巖的塌落角度(單位：°)，H表示圍巖的塌落高度(單位：m)。

在隧道工程實踐中，一般情況下塌落角度φ﹤60°。所以，依據(jù)以上公式計算，則小導(dǎo)管的長度為3.5m-6m。具體采用的長度，還應(yīng)根據(jù)巖體的穩(wěn)定程度判斷，穩(wěn)定程度差，則在以上范圍內(nèi)采用較大長度值；反之亦然。

(三)導(dǎo)管外插角度

導(dǎo)管外插角度的計算公式為：α=arcsin(r/L)。其中，α表示小導(dǎo)管的外插角(單位：°)；r表示注漿半徑(單位：m)；L表示小導(dǎo)管的長度(單位：m)

在隧道工程實踐中，小導(dǎo)管的半徑一般選擇0.5m，長度選擇3.5m-6m，將其帶入以上公式，計算后得到導(dǎo)管外插角度為5°-10°。

(四)導(dǎo)管間距

在隧道工程實踐中，確定導(dǎo)管間距需要考慮各個方面的因素，具體情況分述如下。

在處置隧道塌方體時，盡量縮小導(dǎo)管間距，同時也要考慮到塌方體的顆粒情況。

在對圍巖進行加固時，如果巖體破碎程度較深，宜采用導(dǎo)管密排，導(dǎo)管間距大約保持兩倍于導(dǎo)管直徑，斷裂破碎部位則一般要安排30cm左右的間距。

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及其他各項建筑事業(yè)全面推進，小導(dǎo)管注漿技術(shù)，在隧道工程實踐中應(yīng)用得越來越廣泛，但相關(guān)人員仍需熟練掌握其基本應(yīng)用理論，才能保障工程實踐安全、順利進行。