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引 言
在隧道工程建设中，常常遇到软弱破碎岩层，流砂或断层带等复杂地质条件，有些还含有地下水。在这些地层中施工、作业易发生坍塌、冒项等灾害事故，它直接影响工程质量和工期，威胁施工安全，增加建设成本。小导管注浆工法，可给开挖创造安全良好的施工条件。该工法就是利用注浆设备，把配制好的具有凝胶性能的浆液超前注放地层，浆液胶凝后填充裂隙和结土砂颗粒，形成整体，达到加固隧道围岩和止水目的，保证隧道开挖安全，快速施工。
1工艺原理及注浆目的
在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。
根据地质条件及围岩特性，注浆的目的等不同，注浆材料一般分为两类：第一类为注水泥浆，其主要作用为增强钢管刚度。第二类为注水泥浆和水泥-水玻璃双液浆，其作用为：（1）浆液通过超前压注到岩体裂隙中经过物理化学作用，即能将破碎围岩或松散颗粒在短时间内胶结成整体，起到预支护作用，为隧道开挖施工安全提供保障和增强围岩的整体稳定性；（2）浆液填充岩（土）体的空隙，凝结固化后，阻隔了地下水向坑道的渗入，起到了堵水防水作用。
2应用示例
某工程合口隧道地质较差，属浅埋偏压及断层破碎地段，洞口段山体土质为松散的堆积物，且有地下水，施工中极易发生滑坡坍塌，造成人员伤亡事故和财产损失。隧道初次开挖时YK72+078～K72+020及ZK72+085～ZK72+075洞门处遇到围岩富含地下水，洞内围岩遇水软化，调整了原来的设计方案：
2.1应用工序及步骤
（1）开挖进尺侧壁注浆
设计的锁脚锚杆均改成了φ42的注浆小导管。经过现场试验确定了如下参数：注浆终压1～2Mpa，并持续10min以上，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度为35Be，模数2.6，水泥浆与水玻璃体积比1：1，缓凝剂掺量为水泥用量的2%计列。
（2）地表注浆
为防止地下水渗软化岩体，YK72+068～YK72+040浅埋段采用地表注浆加固方法：①长管棚段YK72+068～YK72+050段，在隧道断面范围内，钻孔注浆段长度由地表或拱顶开挖轮廓线以上6m至长管棚外侧，外轮廓两侧：钻孔长度由地表至微风化围岩地层线和仰拱底部以下两米水平线；②无长管棚段YK72+050～YK72+040，钻孔注浆段长度为拱顶开挖轮廓线以上6m至微风化围岩地层线和仰拱底部以下。见下图：
（3）为防止隧道因不均匀沉降引起二衬开裂，对基底承载力小于300kpa，对基底也进行了注浆加固。基底注浆参数与进尺时注浆参数一样。
（4）为防止冒顶，在通过管棚区后即YK72+050～YK72+020原设计采用的φ42小导管单层注浆改为双层小导管超前支护注浆。
（5）在施工中，发生了YK71+983发生了塌方，经设计确认，我们做了如下处理：
首先，在塌腔内喷砼，厚度为5cm，临时稳定塌腔。
其次，施做两环φ42钢插管作为超前支护，环向间距20cm，钢插管长度6cm，在距离导坑前方倒数第二排钢架开始施做，第一环钢插管应插入土体1.5m，第一环施做后3m施做第二环，前后两环的搭接长度不小于2m，外插角50～100，第二环末尾应与后续超前小导管搭接，搭接长度不小于1.5m；
再次，施工过程严格控制隧道开挖进尺，每一开挖进尺应为0.5m，开挖后立即架设工字钢，拱顶采用铁皮盖住工字钢，以防超喷。预留间距为100×100cm的注浆孔；
最后，待坍塌段初期支护达到强度后，在拱项上吹送中砂，填满因坍塌形成的空洞。并对中砂采用了小导管注浆，使中砂与围岩粘结聚密，形成自稳 ，减少初期支护的荷载。水泥浆水灰比1：1，注浆压力控制0.5～1.0Mpa。
（6）在开挖zk71+944.5左侧壁导坑上台阶时，掌子面出现了粉质粘土，并存在较多地下水渗出，仅管积板初支，还是出现了掌子面坍塌，拱顶掉块，塌方堆积物完全堵死了上导坑。现场勘察后认为：由于目前坍方体堵住了导坑开挖面，目前无法判断塌方空腔位置，故我们根据塌方体情况施做了双层φ42小导管注双液浆做为超前支护，在距离导坑最前方倒数第二排钢架开始施做，环向间距20cm，注浆导管分两排，上面第一排长5m外插角为100，下面第二排长5.0m外插角为200，每隔300cm施做一环，双液浆的注浆参数按下以进行；注浆终压1～2Mpa，并持续10min以上，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度为35Be’，模数2.6，水泥浆与水玻璃体积比7：3，缓凝剂掺量为水泥用量的2%计列。同时注浆时避免浆液流入土台阶塌方体内引起后续开挖的施工困难。
通过上述现场实例可以看出，小导管注浆和钢花管注浆在隧道遇不良地质围岩条件开挖中起到了很大的加固作用。
3应用中的控制重点
（1）注浆前应对开挖面层及附近5m范围内的坑道喷射厚度为5cm～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。
（2）安装注浆管时，应在注浆与空口岩面相交处用胶泥（水玻璃与水泥）和麻丝缠绕，使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆的止浆和固定。胶泥未凝固到一定强度不得注浆。
（3）浆液应先经过过滤防止杂物进入注浆泵或进入小导管。
（4）注浆时应先注无渗水孔，后注有渗水孔。
（5）严格控制注浆压力，以防压裂开挖面。注浆机压力应与规定压力配套，不宜升压过快。注浆压力达到规定时应矛以稳压一定时间，以利浆液进一步渗缝。
（6）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缝水从相邻的导管流出，当相邻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，打开止回阀进行衬压注浆，待达到控制压力时停止压浆，关闭该止回阀。
（7）配制的浆液应在规定的时间内用完。
注浆时应严格记录注浆机吸管头容器原有的浆液体积，中间加入的浆液体积，最终剩余浆液体积，认真记录，计算总体注浆量。
4处理效果及评价
通过本隧道实际应用了几例注浆效果看，隧道小导管注浆，即保证了施工安全，又减少了注浆工作量，同时缩知了工时。合口隧道经过了洞口管棚施工，中间几次大小塌方，都是通过注浆工作加固了隧道围岩和止水，从而为隧道胜利贯通创造了条件。在开挖廓线时的注浆，起到了超前管棚支护的作用，在开挖中间遇到地表浅埋段，注浆都会形成一个永久性的加固围岩薄壳，同时这种施工法所需施工设备少，工艺简单，成本低，质量可靠安全等特点。
5结语
（1）在软弱围岩及渗水量大的隧洞施工中，采取超前小导管注浆进行预加固，是目前较为普遍的技术措施，对比长管棚注浆方案，具有设备不多、工艺简单、施工方便、效果容易保证、成本低等优点，唯一缺陷是注浆长度短、加固范围小，对隧洞全部处于富含水的透水性围岩而言，止水效果较差，尤其不能封堵掌子面的渗水，在选用小导管注浆方案时，应确定不属于这种情况。
（2）保证注浆加固效果是最终的目的，施工中要围绕注浆效果，领会各项注浆参数对效果的影响，灵活操作。在污水隧洞的施工实践中，大部分取得了很好的效果，顺利度过了各种不良地质条件，保证了施工安全和施工进度，但也发生过注浆效果不好、开挖后坍方的事故，正是由于未能根据围岩条件变化及时地调整注浆参数，以及现场注浆不认真所致。
在隧道工程建设中，常常遇到软弱破碎岩层，流砂或断层带等复杂地质条件，有些还含有地下水。在这些地层中施工、作业易发生坍塌、冒项等灾害事故，它直接影响工程质量和工期，威胁施工安全，增加建设成本。小导管注浆工法，可给开挖创造安全良好的施工条件。该工法就是利用注浆设备，把配制好的具有凝胶性能的浆液超前注放地层，浆液胶凝后填充裂隙和结土砂颗粒，形成整体，达到加固隧道围岩和止水目的，保证隧道开挖安全，快速施工。
1工艺原理及注浆目的
在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。
根据地质条件及围岩特性，注浆的目的等不同，注浆材料一般分为两类：第一类为注水泥浆，其主要作用为增强钢管刚度。第二类为注水泥浆和水泥-水玻璃双液浆，其作用为：（1）浆液通过超前压注到岩体裂隙中经过物理化学作用，即能将破碎围岩或松散颗粒在短时间内胶结成整体，起到预支护作用，为隧道开挖施工安全提供保障和增强围岩的整体稳定性；（2）浆液填充岩（土）体的空隙，凝结固化后，阻隔了地下水向坑道的渗入，起到了堵水防水作用。
2应用示例
某工程合口隧道地质较差，属浅埋偏压及断层破碎地段，洞口段山体土质为松散的堆积物，且有地下水，施工中极易发生滑坡坍塌，造成人员伤亡事故和财产损失。隧道初次开挖时YK72+078～K72+020及ZK72+085～ZK72+075洞门处遇到围岩富含地下水，洞内围岩遇水软化，调整了原来的设计方案：
2.1应用工序及步骤
（1）开挖进尺侧壁注浆
设计的锁脚锚杆均改成了φ42的注浆小导管。经过现场试验确定了如下参数：注浆终压1～2Mpa，并持续10min以上，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度为35Be，模数2.6，水泥浆与水玻璃体积比1：1，缓凝剂掺量为水泥用量的2%计列。
（2）地表注浆
为防止地下水渗软化岩体，YK72+068～YK72+040浅埋段采用地表注浆加固方法：①长管棚段YK72+068～YK72+050段，在隧道断面范围内，钻孔注浆段长度由地表或拱顶开挖轮廓线以上6m至长管棚外侧，外轮廓两侧：钻孔长度由地表至微风化围岩地层线和仰拱底部以下两米水平线；②无长管棚段YK72+050～YK72+040，钻孔注浆段长度为拱顶开挖轮廓线以上6m至微风化围岩地层线和仰拱底部以下。见下图：
（3）为防止隧道因不均匀沉降引起二衬开裂，对基底承载力小于300kpa，对基底也进行了注浆加固。基底注浆参数与进尺时注浆参数一样。
（4）为防止冒顶，在通过管棚区后即YK72+050～YK72+020原设计采用的φ42小导管单层注浆改为双层小导管超前支护注浆。
（5）在施工中，发生了YK71+983发生了塌方，经设计确认，我们做了如下处理：
首先，在塌腔内喷砼，厚度为5cm，临时稳定塌腔。
其次，施做两环φ42钢插管作为超前支护，环向间距20cm，钢插管长度6cm，在距离导坑前方倒数第二排钢架开始施做，第一环钢插管应插入土体1.5m，第一环施做后3m施做第二环，前后两环的搭接长度不小于2m，外插角50～100，第二环末尾应与后续超前小导管搭接，搭接长度不小于1.5m；
再次，施工过程严格控制隧道开挖进尺，每一开挖进尺应为0.5m，开挖后立即架设工字钢，拱顶采用铁皮盖住工字钢，以防超喷。预留间距为100×100cm的注浆孔；
最后，待坍塌段初期支护达到强度后，在拱项上吹送中砂，填满因坍塌形成的空洞。并对中砂采用了小导管注浆，使中砂与围岩粘结聚密，形成自稳 ，减少初期支护的荷载。水泥浆水灰比1：1，注浆压力控制0.5～1.0Mpa。
（6）在开挖zk71+944.5左侧壁导坑上台阶时，掌子面出现了粉质粘土，并存在较多地下水渗出，仅管积板初支，还是出现了掌子面坍塌，拱顶掉块，塌方堆积物完全堵死了上导坑。现场勘察后认为：由于目前坍方体堵住了导坑开挖面，目前无法判断塌方空腔位置，故我们根据塌方体情况施做了双层φ42小导管注双液浆做为超前支护，在距离导坑最前方倒数第二排钢架开始施做，环向间距20cm，注浆导管分两排，上面第一排长5m外插角为100，下面第二排长5.0m外插角为200，每隔300cm施做一环，双液浆的注浆参数按下以进行；注浆终压1～2Mpa，并持续10min以上，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度为35Be’，模数2.6，水泥浆与水玻璃体积比7：3，缓凝剂掺量为水泥用量的2%计列。同时注浆时避免浆液流入土台阶塌方体内引起后续开挖的施工困难。
通过上述现场实例可以看出，小导管注浆和钢花管注浆在隧道遇不良地质围岩条件开挖中起到了很大的加固作用。
3应用中的控制重点
（1）注浆前应对开挖面层及附近5m范围内的坑道喷射厚度为5cm～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。
（2）安装注浆管时，应在注浆与空口岩面相交处用胶泥（水玻璃与水泥）和麻丝缠绕，使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆的止浆和固定。胶泥未凝固到一定强度不得注浆。
（3）浆液应先经过过滤防止杂物进入注浆泵或进入小导管。
（4）注浆时应先注无渗水孔，后注有渗水孔。
（5）严格控制注浆压力，以防压裂开挖面。注浆机压力应与规定压力配套，不宜升压过快。注浆压力达到规定时应矛以稳压一定时间，以利浆液进一步渗缝。
（6）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缝水从相邻的导管流出，当相邻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，打开止回阀进行衬压注浆，待达到控制压力时停止压浆，关闭该止回阀。
（7）配制的浆液应在规定的时间内用完。
注浆时应严格记录注浆机吸管头容器原有的浆液体积，中间加入的浆液体积，最终剩余浆液体积，认真记录，计算总体注浆量。
4处理效果及评价
通过本隧道实际应用了几例注浆效果看，隧道小导管注浆，即保证了施工安全，又减少了注浆工作量，同时缩知了工时。合口隧道经过了洞口管棚施工，中间几次大小塌方，都是通过注浆工作加固了隧道围岩和止水，从而为隧道胜利贯通创造了条件。在开挖廓线时的注浆，起到了超前管棚支护的作用，在开挖中间遇到地表浅埋段，注浆都会形成一个永久性的加固围岩薄壳，同时这种施工法所需施工设备少，工艺简单，成本低，质量可靠安全等特点。
5结语
（1）在软弱围岩及渗水量大的隧洞施工中，采取超前小导管注浆进行预加固，是目前较为普遍的技术措施，对比长管棚注浆方案，具有设备不多、工艺简单、施工方便、效果容易保证、成本低等优点，唯一缺陷是注浆长度短、加固范围小，对隧洞全部处于富含水的透水性围岩而言，止水效果较差，尤其不能封堵掌子面的渗水，在选用小导管注浆方案时，应确定不属于这种情况。
（2）保证注浆加固效果是最终的目的，施工中要围绕注浆效果，领会各项注浆参数对效果的影响，灵活操作。在污水隧洞的施工实践中，大部分取得了很好的效果，顺利度过了各种不良地质条件，保证了施工安全和施工进度，但也发生过注浆效果不好、开挖后坍方的事故，正是由于未能根据围岩条件变化及时地调整注浆参数，以及现场注浆不认真所致。