張紅榮

（陽(yáng)泉市道路橋梁有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

隧道施工在我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行多年，已經(jīng)形成了一套比較嚴(yán)密的施工技術(shù)規(guī)范，但是在一些地質(zhì)情況復(fù)雜的區(qū)域，施工方法還有待于進(jìn)一步的研究，例如淺埋段破碎巖層，有的在洞內(nèi)超前注漿加固，有的在洞內(nèi)施做超前管棚或超前小導(dǎo)管，但這些方法不但對(duì)工期有較大影響，而且工程費(fèi)用較高，故本文將介紹一個(gè)既不影響工期，又比較經(jīng)濟(jì)的施工方法。即采用地表注漿加固，這種方法可以在隧道未施工到該區(qū)域時(shí)提前施工，不影響工期，同時(shí)，地表注漿施工較為容易，注漿區(qū)域易于控制，能較好地節(jié)省施工費(fèi)用。

1 淺埋段圍巖注漿加固的意義及作用

淺埋段隧道的圍巖一般較差，圍巖呈碎塊狀，且較松散。隧道開(kāi)挖后，圍巖自穩(wěn)時(shí)間短，初支支護(hù)未施工或者正在施工時(shí)，容易發(fā)生坍塌，會(huì)造成人員傷亡及機(jī)械損壞。因此，在隧道開(kāi)挖前，必須對(duì)隧道前方的圍巖進(jìn)行有效的加固處治，使松散破碎的巖層形成一個(gè)整體，以保證隧道開(kāi)挖到此時(shí)，能安全、快速地穿過(guò)。注漿加固對(duì)淺埋段的隧道施工有重要的意義。

2 圍巖加固后巖土體強(qiáng)度增長(zhǎng)的原理

巖土介質(zhì)在被注漿后，不管是水泥漿液還是化學(xué)漿液，都要依靠漿液的滲透凝膠把土顆粒黏結(jié)在一起，以此來(lái)充填巖土的孔隙，使巖土體密實(shí)度增加；同時(shí)，漿液在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，某些化學(xué)劑與巖土中的元素進(jìn)行離子交換形成了新的物質(zhì)，這都增加了固結(jié)后巖土體的黏聚力。強(qiáng)度增長(zhǎng)的原理可用公式（1）、公式（2）表示：

注漿前的無(wú)黏性土的抗剪強(qiáng)度（τf）為：τf=tanφ，（1）

注漿后的抗剪強(qiáng)度（τfl）為：τfl=σtanφ+c.（2）式中：σ為土體內(nèi)剪切面上的法向有效應(yīng)力；φ為土的內(nèi)摩擦角；c為土的黏聚力。

應(yīng)注意式中，注漿后的內(nèi)摩擦角φ采用的是原土的內(nèi)摩擦角φ，當(dāng)注漿壓力過(guò)大時(shí)，土體膨脹，需考慮內(nèi)摩擦角降低的影響[1]。

3 實(shí)際應(yīng)用情況

3.1 工程概況

XXX隧道穿越多條斷層，且有多處淺埋地段，對(duì)施工造成了一定的安全隱患。為了確保隧道安全、快速地穿過(guò)淺埋段不良地質(zhì)，須對(duì)此地段進(jìn)行注漿處治。

本次注漿段為隧道右線K10+550—K10+630，長(zhǎng)80 m，最大埋深為30 m，最小埋深為18 m，圍巖呈碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，且較松散。

3.2 XXX隧道注漿現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

3.2.1 注漿設(shè)備及注漿材料

注漿設(shè)備技術(shù)性能以及數(shù)量必須滿足施工需要。

注漿材料采用325硅酸鹽水泥及35～40 Be的中性水玻璃。漿液為水泥+水玻璃的雙液漿，可加入適量速凝劑，當(dāng)遇到注漿量較大時(shí)，可先用粗骨料填充。根據(jù)壓水試驗(yàn)，適當(dāng)選擇漿液的濃度及水玻璃的用量。水灰比采用0.5∶1～1，水玻璃用量一般是水泥漿重量的10%～15%，這樣就控制了凝膠時(shí)間。具體水玻璃的用量可在施工中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

在正式施工前，應(yīng)按施工時(shí)使用的水泥、水玻璃在實(shí)驗(yàn)室做漿液配合比試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括每立方米干料含量、漿液濃度、最終凝固時(shí)間、結(jié)實(shí)率、試塊無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度等。

因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)配合比及設(shè)備所能達(dá)到的參數(shù)要求，決定雙漿液采用水灰比為0.8∶1，水玻璃和水泥的質(zhì)量比為15%。

3.2.2 注漿范圍

注漿范圍根據(jù)該隧道淺埋段的圍巖破碎程度以及裂地發(fā)育情況綜合考慮[2]。

本次地表注漿加固的范圍為K10+550—K10+630段，共計(jì)80 m，豎向范圍隧道拱頂以上15 m到隧底5 m，橫向?yàn)樗淼纼蓚?cè)4 m。

3.2.3 注漿半徑及注漿孔的布設(shè)

3.2.3.1 注漿半徑

對(duì)隧道進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)時(shí)，由于受地質(zhì)情況的綜合影響，導(dǎo)致我們很難經(jīng)過(guò)公式準(zhǔn)確地計(jì)算注漿的擴(kuò)散半徑，現(xiàn)實(shí)中，我們一般通過(guò)做注漿試驗(yàn)確定擴(kuò)散半徑，本次的擴(kuò)散半徑為1.3 m。

3.2.3.2 注漿孔的布置

注漿孔周邊設(shè)計(jì)帷幕注漿孔，孔間距為2.5 m。中部孔位按梅花形布置。

3.2.4 注漿次序和注漿壓力

XXX隧道注漿以封堵地下水和加固隧道為目的，總體注漿的順序?yàn)椋合冗M(jìn)行周邊帷幕注漿，再?gòu)牡吞幫咛幾{，并且采用隨鉆隨注分段大間距跳孔的注漿方式，這樣能保證每一注漿孔都是充分的注滿，還能防止同步注漿時(shí)發(fā)生的跑漿。當(dāng)遇到襯砌背后空腔較大時(shí)，應(yīng)先用粗骨料填充再用漿液加固。

考慮到圍巖的破碎程度，注漿壓力為1～3 MPa。

3.2.5 施工要點(diǎn)

a）注漿開(kāi)始前必須對(duì)注漿材料及機(jī)械器具等進(jìn)行檢查，滿足設(shè)計(jì)要求后方可開(kāi)始施工。

b）在注漿過(guò)程中，必須詳細(xì)記錄注漿各項(xiàng)參數(shù)的變化，例如注漿壓力、注漿量等。

c）當(dāng)單孔的注漿量很大時(shí)，同時(shí)注漿壓力在不斷增大時(shí)，以單孔注漿量作為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)單孔注漿量較小時(shí)，以注漿壓力來(lái)作為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

d）在進(jìn)行鉆孔時(shí)，在鉆桿下降、升起時(shí)，一定控制好鉆桿的方向。

e）在注漿過(guò)程中，工作人員請(qǐng)勿靠近注漿孔，防止注漿管破裂造成人員傷亡。

4 結(jié)論

a）通過(guò)地表超前預(yù)注漿，隧道開(kāi)挖前方的地層得到了較好的加固，對(duì)隧道的安全掘進(jìn)提供了較好的保障。

b）針對(duì)不同隧道淺埋的地質(zhì)情況，可設(shè)計(jì)不同的注漿方式。

c）針對(duì)不同的地質(zhì)情況，采用不同的注漿材料，如在含水量較大的地層，水玻璃的量可適當(dāng)加大。

d）在注漿時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，可適當(dāng)提高注漿的壓力，以便注漿效果更好。

e）如果地表地形受到限制，不易進(jìn)行注漿加固，或注漿效果有限。這時(shí)可在洞內(nèi)采用超前預(yù)注漿，或者超前管棚或小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)加固。

f）注漿完成后，清理施工產(chǎn)生的建筑垃圾，注意對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)。