【摘 要】當(dāng)前，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量的交通運輸工程以及水利隧道加快修建速度，尤其對于我國的一些西部地區(qū)，隧道所穿越的地質(zhì)條件都非常的復(fù)雜，在施工中難免會遇到圍巖塌方以及泥石流和巖爆等地質(zhì)災(zāi)害。然而對于一些長大水工隧洞來講，最普遍以及嚴(yán)重的問題就是突水問題，若是處理不當(dāng)，就很可能發(fā)生突泥涌水事故，導(dǎo)致工程的成本增加以及工期延誤，并且還可能對施工人員以及設(shè)備造成一定的威脅。本文主要就對富水隧洞注漿堵水技術(shù)進(jìn)行有效的闡述和分析。

【關(guān)鍵詞】富水隧洞；注漿堵水；施工技術(shù)

一、工程概況

某隧道是某地區(qū)交通運輸十大控制工程之一。該隧道所穿過的地質(zhì)層主要有滑坡以及采空區(qū)和巖溶等不良的地質(zhì)條件，在這當(dāng)中，在隧道的頂部可溶巖出露地帶地表漏斗、落水洞以及洼地、溶洞、溶溝和溶槽等溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，同時巖溶水位比較高，該隧道的地質(zhì)狀況比較復(fù)雜。

二、注漿堵水的意義

由于該隧道洞頂?shù)乇碇脖话l(fā)育，其可溶巖地帶形成之洼地平坦開闊，廣布水田及旱地，有水庫及企業(yè)，并且民舍密集，生活居住有8萬余人。為了防止施工中山頂泉水及地表水漏失（隧道設(shè)計最大涌水量為53000m3d），破壞生態(tài)環(huán)境，并對當(dāng)?shù)卮迕竦纳a(chǎn)、生活造成困難，因此總指要求該隧道不能打漏。所以在該隧道的設(shè)計、施工過程中，必須對水進(jìn)行注漿封堵。

三、注漿材料選擇

對于注漿材料的選擇一定要按照堵水的要求以及加固要求，判斷其是否能作為永久性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，并且還需要對注漿材料漿液的可注性以及可控性和環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合考慮來選擇。

（一）注漿材料及配合比的確定

根據(jù)隧道的水文地質(zhì)條件，選擇普通硅酸鹽水泥及38～42°Be、模數(shù)3.1～3.4的水玻璃作為主要注漿材料。水泥漿和水玻璃漿的濃度應(yīng)根據(jù)巖石裂隙發(fā)育程度、鉆孔單位吸水量的大小確定。

準(zhǔn)確掌握漿液的初凝時間是注漿中的一個重要環(huán)節(jié)，影響漿液初凝時間的因素有：水泥漿和水玻璃體積比、水泥漿和水玻璃漿的濃度、外加劑、溫度、地下水等。為了準(zhǔn)確地掌握漿液的初凝時間，雙碑隧道項目部試驗處在施工前進(jìn)行了科學(xué)的配合比試驗。

施工配合比：水∶水泥=0.8∶1；水泥漿∶水玻璃=1∶0.4（體積比）；磷酸氫二鈉（緩凝劑）=3%水泥質(zhì)量。雙漿液試件7d抗壓強度平均值為20MPa。漿液配制的過程中先加水，然后加磷酸氫二鈉，最后加水泥。注漿時用雙液注漿泵按確定的比例將水泥漿、水玻璃漿同時注入，雙液注漿泵上安裝有2種漿液的調(diào)速閥，按照漿液配合比試驗確定的漿液體積比調(diào)節(jié)流速。

（二）注漿設(shè)備和系統(tǒng)

（1）注漿主要設(shè)備

1）注漿泵選用耿興80和120兩種型號注漿泵。

2）鉆機選用全液壓意大利多功能鉆機C4，最大鉆進(jìn)深度為80m。

3）管路高壓膠管數(shù)條，可承受5～8MPa的壓力。

4）攪拌機配備兩臺容積為1.0m3的泥漿攪拌機，以確保連續(xù)供漿。

（2）注漿系統(tǒng)

采用雙液注漿系統(tǒng)，其優(yōu)點是操作方便，便于施工，水泥-水玻璃在此混合后注入巖層可隨時調(diào)整，2種漿液在孔口混合后立即注入巖層裂隙，不易出現(xiàn)堵塞管路的現(xiàn)象。

四、注漿施工

（一）注漿參數(shù)選擇

1）漿液凝膠時間漿液凝膠時間應(yīng)根據(jù)進(jìn)水量和泵的壓力變化確定。當(dāng)進(jìn)水量很大，泵的壓力上升緩慢，凝膠時間可取1～2min；當(dāng)進(jìn)水量適中，泵的壓力上升平穩(wěn)，凝膠時間可取3～4min；當(dāng)進(jìn)水量很小，泵的壓力上升較快，凝膠時間可取5～6min。

2）進(jìn)漿量當(dāng)雙液進(jìn)漿量>300L/min，泵的壓力上升緩慢，則為大進(jìn)漿量；當(dāng)進(jìn)漿量為100～300L/min，泵的壓力上升平穩(wěn)，則為正常進(jìn)漿量；當(dāng)進(jìn)漿量<100L/min時，且泵的壓力升高較快，則為小進(jìn)漿量。

3）注漿壓力。一般情況下，注漿壓力主要與滲透地下水壓力、巖層裂隙大小和粗糙程度、漿液的性質(zhì)和濃度、要求的擴(kuò)散半徑等有關(guān)，根據(jù)經(jīng)驗，終壓取2～3MPa。

4）注漿量的確定。為獲得良好的注漿效果，必須注入足夠的漿量，確保一定的有效擴(kuò)散范圍。漿液壓入量Q可根據(jù)擴(kuò)散半徑及巖層裂隙率進(jìn)行粗略估算。填充率取10%，則按下列公式計算注漿孔每米的最大理論注漿量為2.713m3。

Q=πr2Hnα（1+β）

式中：Q為注漿量（m3）；r為漿液擴(kuò)散半徑（m），此處取3m；H為注漿段長度（m），此處取30m；n為地層孔隙率，根據(jù)地層決定，按5%～20%計算；α為有效注漿系數(shù)（取0.7～0.9），此處取0.8；β為漿液損失率（取0.1～0.4），此處取0.2。

5）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)有2個：最終吸漿率和是預(yù)定設(shè)計壓力（終壓）持續(xù)時間。從理論上說，最終吸漿率是越小越好，最好是壓至完全不吸漿，但實際施工難以做到。本次注漿執(zhí)行的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：①注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓；②雙液注漿吸漿率為18～35L/min，穩(wěn)定約20min后即可結(jié)束注漿。注漿結(jié)束后壓入一定量的清水，使?jié){液沖出管路，最后提拔、拆卸注漿器，沖洗保養(yǎng)注漿機具。

（二）注漿操作技術(shù)

1）配漿

注漿中，一般由稀到濃使用漿液，按照大、中、小進(jìn)漿量及時調(diào)整漿液凝膠時間、濃度和混合漿的體積比。

2）注漿

雙液注漿時應(yīng)先開水泥漿泵，后開水玻璃漿泵。注漿中要嚴(yán)格控制進(jìn)漿比例。隨著注漿壓力緩慢升高，進(jìn)漿量應(yīng)相應(yīng)減小。

3）注漿段長度的確定

根據(jù)雙碑隧道水文地質(zhì)條件和現(xiàn)有注漿設(shè)備，為取得理想的注漿效果，取每1次注漿段的長度為30m，注漿后開挖長度為23～25m，余下的5～7m不開挖，作為下次注漿的止?jié){巖盤。

4）止?jié){墻

結(jié)合注漿的實際情況和止?jié){墻的施工工期，采用現(xiàn)澆混凝土C30的方式修筑止?jié){墻。止?jié){墻分上、中、下3個臺階進(jìn)行施工，上臺階厚1m，中臺階厚1.5m，下臺階厚2m，其中上臺階高度2.4m，中、下臺階高度均為2m。注漿墻下部嵌入下臺階0.5m，拱部和邊墻嵌入圍巖0.3m。止?jié){墻周邊施作φ22砂漿錨桿，長3.5m，環(huán)向間距1m，錨入圍巖內(nèi)長2m，嵌入止?jié){墻內(nèi)1.5m。

5）注漿孔的布置

合理布置注漿孔是提高堵水效果與保證施工安全的主要因素。鉆孔的布置需根據(jù)探水注漿段的長度、巖層裂隙發(fā)育情況、含水層分布情況、隧道斷面大小以及鉆孔作業(yè)是否方便而定。由于巖層裂隙發(fā)育不均勻，鉆孔布置應(yīng)以含水層為主，同時要考慮開挖斷面均勻布孔。為使鉆孔穿越較多裂隙，鉆孔宜長短結(jié)合并呈傘形輻射狀布置，鉆孔布置拱部和邊墻為4圈，仰拱為5圈，內(nèi)外圈按梅花形排列，并采用長短孔結(jié)合，以達(dá)到注漿充分，不留死角的目的。漿液擴(kuò)散半徑3m，孔底間距≤4.5m，拱部及邊墻注漿加固厚度為5m，仰拱注漿加固厚度為3m。

五、注漿堵水效果檢查

注漿堵水工程結(jié)束1周后，取一注漿循環(huán)段布置6個檢查孔來檢測注漿效果，孔深控制在6m左右，同時對右洞K5+374—K5+389段涌水量進(jìn)行檢測，仰拱涌水量2.592m3/d，初支拱頂水流量為137.67m3/d。檢查孔的出水量如表1所示。

從檢測結(jié)果來看，檢查孔單孔涌水量<0.2L/min，注漿后K5+374—K5+389段仰拱涌水量<1m3/（d·m）堵水達(dá)到了工程預(yù)期效果，可以進(jìn)行下部工序施工。新型注漿工藝實施以后，洞壁形成了一層穩(wěn)固的注漿圈，圍巖和工作面趨于穩(wěn)定，襯砌外水壓力顯著降低，達(dá)到了隧道限量排水控制標(biāo)準(zhǔn)，有效降低襯砌外水壓力。

結(jié)語

隨著當(dāng)前交通運輸建設(shè)的快速發(fā)展，在富水巖溶地區(qū)修建隧道也越來越普遍。富水巖溶地區(qū)圍巖遇水風(fēng)化、軟化嚴(yán)重，穩(wěn)定性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育，易發(fā)生塑性變.形和流變，嚴(yán)重影響隧道正常施工和安全。近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展觀念和人們對環(huán)境保護(hù)意識的加強，對隧道治水觀念也由“以排為主，排堵結(jié)合”逐漸轉(zhuǎn)化到“以堵為主，防堵結(jié)合”上來，隧道全斷面帷幕注漿技術(shù)得以快速推廣和應(yīng)用。

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