肖紅渠

0 引言

在我國(guó)閩南等沿海地區(qū)廣泛分布風(fēng)化花崗巖地層，具有以下特點(diǎn)［1，2］:1)外觀特征可辨，結(jié)構(gòu)松散無(wú)膠結(jié)，自穩(wěn)性差。2)巖體滲透性微弱，滲透系數(shù)在10-4cm2/s左右。3)風(fēng)化巖夾含孔隙水和殘存裂隙水，處于飽和狀態(tài)。在這種地層中修建隧道，通常采用注漿止水等措施。單管鉆桿注漿法就是直接利用鉆機(jī)的鉆桿作為注漿管從鉆桿前端注漿的方法［2］，鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，邊注漿邊后退鉆桿，直至該段注漿結(jié)束。本文對(duì)單管鉆桿水平后退式注漿技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 工法特點(diǎn)

1)鉆孔一次成孔，成孔后不退鉆桿即可注漿。

2)漿液可進(jìn)入孔底，保證了孔底的注漿效果。

3)采用分段后退式注漿，節(jié)省了鉆孔數(shù)量和時(shí)間。

4)采用孔口止?jié){塞及鉆桿和孔壁之間的凝固體作為止?jié){系統(tǒng)。

2 工法實(shí)施步驟及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 注漿工藝

注漿工藝如圖1所示。

2.2 工藝實(shí)施步驟

1)施工準(zhǔn)備及鉆機(jī)就位。

2)安設(shè)孔口管。

3)鉆孔。

4)安裝排水裝置和止?jié){塞。

5)注漿。

6)分段后退。

2.3 工法關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 止?jié){系統(tǒng)的可靠性

止?jié){系統(tǒng)的可靠性包括孔口止?jié){的可靠性和掌子面止?jié){墻的可靠性。

2.3.2 漿液的凝膠時(shí)間

現(xiàn)場(chǎng)取雙液漿凝膠時(shí)間為3 min～5 min。

2.3.3 防止抱鉆的措施

1)初始沖填鉆桿和鉆孔孔壁空隙的漿液應(yīng)采用短凝膠時(shí)間和低強(qiáng)度的漿液。

2)正常注漿時(shí)采用的漿液應(yīng)采用長(zhǎng)凝膠時(shí)間和易擴(kuò)散、高強(qiáng)度漿液。

3)鉆桿在注漿過(guò)程中應(yīng)保持不停轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 工法適用范圍及機(jī)械設(shè)備要求

3.1 工法適用范圍

1)微弱富水全風(fēng)化花崗巖地層及含水砂層。2)裂隙發(fā)育及斷層破碎帶地層。

3.2 機(jī)械設(shè)備要求

3.2.1 鉆機(jī)

采用意大利旋轉(zhuǎn)沖擊式履帶鉆機(jī)C-6。

3.2.2 注漿泵

采用兩臺(tái)雙液注漿泵，最大壓力7 MPa。

4 工程應(yīng)用

4.1 工程概況

廈門市成功大道淺埋暗挖段689.7 m。開(kāi)挖跨度最大為33.66 m;該段隧道埋深9.9 m～10.4 m，地下水埋深2m～3 m，地層參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 地層參數(shù)

4.2 注漿方案

4.2.1 注漿孔布置

洞口段采用全斷面注漿加固和堵水，注漿孔布置如圖2，圖3所示。

4.2.2 注漿參數(shù)

注漿參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 注漿參數(shù)

4.2.3 注漿材料

選用普通水泥漿和普通水泥—水玻璃雙液漿及緩凝劑。

4.2.4 注漿壓力的確定

根據(jù)現(xiàn)有圍巖劈裂注漿理論研究［4］，鉆孔劈裂時(shí)的起始?jí)毫?

其中，p1為鉆孔起始?jí)毫?α為鉆孔應(yīng)力集中系數(shù)，一般為2.5～4.0;σ3為軸向應(yīng)力;σ1為切向應(yīng)力;Rt為圍巖抗拉強(qiáng)度。

裂隙擴(kuò)展壓力為:

其中，p2為裂隙擴(kuò)展壓力;a0為鉆孔半徑;G(L/a0)，F(xiàn)(L/a0)均為L(zhǎng)/a0的函數(shù);K1為裂隙擴(kuò)展時(shí)的臨界強(qiáng)度因子。

當(dāng)L≥10a0，G(L/a0)=F(L/a0)=1，此時(shí):

假設(shè)鉆孔部位僅存在自重應(yīng)力場(chǎng)，則:

鉆孔劈裂的起始注漿壓力應(yīng)大于1.5 MPa。裂隙擴(kuò)展注漿壓力應(yīng)大于0.9 MPa。

4.3 漿液在地層中的分布規(guī)律

開(kāi)挖后可以看出，漿液在全風(fēng)化花崗巖中以水平分布為主。

從鉆孔內(nèi)的漿液凝固體來(lái)看，鉆孔周圍的土體獲得了較大的擠密。

4.4 漿液在地層中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

漿液在地層中的運(yùn)動(dòng)分為空隙充填、擠密擴(kuò)孔、劈裂流動(dòng)、再次劈裂四個(gè)階段，如圖4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

1)單管鉆桿水平后退式注漿是采用孔口止?jié){和孔內(nèi)漿液止?jié){相結(jié)合進(jìn)行止?jié){處理，因此孔口止?jié){系統(tǒng)和初始注入漿液相當(dāng)重要。

2)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，單管鉆桿水平后退式注漿漿液可以到達(dá)孔底，提高了孔底的注漿效果。

3)雖然通過(guò)多種注漿手段能夠?qū)Φ貙悠鸬揭欢ǖ募庸毯投滤饔?，但施工中須及時(shí)支護(hù)和封閉，并結(jié)合其他輔助措施綜合使用。

［1］ 關(guān)寶樹(shù).隧道施工要點(diǎn)集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］ 趙 勇.歧嶺隧道進(jìn)口段軟弱圍巖注漿加固技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，1999(5):21-23.

［3］ ［日］草野一人.地基加固和防水藥液注漿設(shè)計(jì)施工手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)隧道出版社，1989.

［4］ 葛家良，江 濤.巷道圍巖劈裂注漿作用機(jī)理［J］.礦山壓力與頂板管理，1997(Z1):161-163.