超前小導管在斜穿砂卵石隧道中的作用

超前小導管在斜穿砂卵石隧道中的作用

超前小導管注漿支護是在隧道開挖前，沿洞周周 邊向前方圍巖內打入帶孔小導管，并通過小導管向圍 巖壓注起膠結作用的漿液，待漿液硬化后，洞周周圍巖 體就形成了有一定厚度的加固圈，通過壓密、固結，達 到加固和堵水作用的一種支護形式。它在地質條件較 差的隧道施工中為安全進洞及坍塌處理創造了良好 的施工條件。

超前注漿小導管用熱軋無縫鋼管加工制成，直徑 42mm，壁厚 4mm，長度為 4. 5m。小導管管壁鉆注漿孔，孔徑為 8mm，孔間距 10cm，呈 梅 花 形 布 置，尾 部 30cm 不鉆注漿孔作為止漿段。施工時，小導管打入地 層后應對地層進行注漿，注漿材料采用純水泥漿( W/C = 1. 0) ，注漿壓力 0. 5 ～ 1. 0MPa; 如圍巖裂隙較不發 育，整體性較好，可采用水泥砂漿( W/C = 0. 5 ～ 0. 8) ， 以填充導管孔，注漿水泥強度為 42. 5。隧道超前小導管支護橫斷面圖如圖 1 所示。

隧道模型的距離尺寸，根據隧道圍巖相互作用力 的情況選取。結合已有的經驗隧道兩側取洞口的 3 倍距離，下邊界到隧道底部距離也為洞口的 3 倍，上邊界 取到自由面。邊界條件的選取對隧道圍巖受力的影響 非常大，依據巖體之間的相互作用關系，巖體左右兩側、下部及前后兩側取垂直于各面的約束，上部是自由面不存在約束。超前小導管注漿作用的區域看做整體 加固區考慮。圍巖和超前小導管加固區采用固體單元 模擬，錨桿采用桿單元模擬，鋼拱架采用梁單元模擬。模型計算只考慮在初始地應力的作用下，不考慮構造應力場及地下水等作用。

由圖 2 ～ 圖 4 可看出，第一步開挖后，洞室上部土 體顆粒在自重作用下向兩側滑移，在右側部位產生的 最大橫向位移值 2. 8mm，左側最大位移值 － 2. 8mm。 隧道開挖到砂卵石層( 第十步) 時，由于砂卵石整體強 度和粘聚力比較小，橫向位移逐漸增大。隧道完全開 挖后，圍巖在砂卵石層最厚部位的隧道拱頂兩側一定 范圍內橫向位移較大。由于隧道開挖造成卸載作用， 第一步開挖后在砂卵石層厚度最大處的圍巖急劇產 生較大的垂向位移。第二步開 挖后該處圍巖位移變化不大并趨于穩定。模擬分析結 果表明，第 I 中工況和第 II 中工況下的圍巖位移變化 規律基本一致，橫向位移較小，垂向位移較大。