匡澤軍

摘 要：在馬鞍梁隧道淺埋段中主要采用了袖閥管地表注漿施工，在大量的實驗及測量數(shù)據(jù)中，實現(xiàn)了反復(fù)總結(jié)和論證，最終成功的將淺埋隧道軟弱圍巖地表注漿實現(xiàn)了具體實踐，經(jīng)過驗證得出，袖閥管注漿可以實現(xiàn)對圍巖的有效加固，且實現(xiàn)注漿堵水，以上經(jīng)驗都為今后的大斷面淺埋軟弱圍巖隧道的施工提供了大量的理論與實踐依據(jù)。

關(guān)鍵詞：隧道；淺埋段袖閥管；注漿施工工藝

袖閥管注漿法是由法國Soletanche基礎(chǔ)建筑公司在20世紀50年代所發(fā)明的，該方法是一種十分先進的注漿施工工藝，在發(fā)明后被廣泛應(yīng)用在世界范圍內(nèi)的土木工程施工中。[1]這種方法有著較強的實用性，在砂性土、淤泥以及粉土等底層加固工程中有著良好的應(yīng)用效果對道路軟基進行處理時，相對于碎石樁、換填法等地基處理方法，袖閥管注漿法在工期、造價、技術(shù)和機械上均存在明顯優(yōu)勢，并且該方法對環(huán)境造成的不良影響較小。因此，袖閥管注漿法在道路施工的處理中應(yīng)用也較為普遍。[2]但是袖閥管注漿法中同樣存在一些問題，如在施工中，漿液的擴散無法準確地預(yù)測，造成在控制上出現(xiàn)了較多困難；施工中必須針對注漿壓力對地基產(chǎn)生超孔隙水壓，進而出現(xiàn)明顯的擠土效應(yīng)，可以破壞地基或是鄰近建筑物的安全。

1 隧道淺埋段袖閥管注漿施工技術(shù)重點

在高速鐵路的施工過程中，采取較大面積的開挖和地基復(fù)合處理在經(jīng)濟效益上不夠合理，對此最終選擇袖閥管注漿法，實現(xiàn)對該段的軟弱土層實行加固處理，依據(jù)該工程，筆者采取了改進方式的袖閥管注漿法，設(shè)計地基加固方案設(shè)計，并檢驗該方法的效果。為了防止出現(xiàn)注漿擠土對鄰近建筑物產(chǎn)生推移作用，注漿順序?qū)⒀刂欢ǚ较蛲七M，并采取隔行跳孔、分層次注漿的方式進行施工，嚴禁完成全部鉆孔后再實行集中注漿。本案例采用的是雙閥布袋袖閥管注漿法，具體見下圖1，雙閥雙布袋袖閥管注漿技術(shù)，該技術(shù)針對袖閥管注漿技術(shù)的缺點，在袖閥管上套一條由PVC薄 膜和土工布制作的雙層布袋，每1.5～2m利用塑料扣將布袋牢固綁扎在袖閥管上，塑料扣在一定壓力下自動打開，形成雙閥管，可以直接注漿，不需要套殼料，不易跑漿，不增大地基土含水量，易于形成樁體，施工效率高；同時在袖閥管外壁上利用套筒固定1根塑料排水帶，可以排除漿液中部分水分，減少擠土效應(yīng)。對于砂層，注漿步距宜采用低值；對卵石或破碎巖層，注漿步距宜采用高值。注漿過程中，每段注漿完成后，向上或向下移動一個步距的芯管長度。宜采用提升設(shè)備移動，或人工采用2個管鉗對稱夾住芯管，兩側(cè)同時均勻用力，將芯管移動。每完成3～4m注漿長度，要拆掉一節(jié)注漿芯管。注漿結(jié)束后，在注漿管上口蓋上悶蓋，以便于復(fù)注施工。

2 隧道淺埋段袖閥管注漿施工工程概況及施工要求

2.1 工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)

馬鞍梁隧道IDK743+440～+620段為Ⅵ級圍巖，下穿淺埋沖溝，最淺埋深11m（實測），上部溝谷富水，地表水及地下水發(fā)育，隧道洞身通過地層主要為第四系全新統(tǒng)（Q4）沖洪積黏質(zhì)黃土、礫砂、細圓礫土、粗圓礫土，地下水滲透性極強。

馬鞍梁隧道地表水特點為：隧道進口附近的五龍溝內(nèi)為常年流水，枯水期流量約4675m3/d。地下水特點為：五龍溝淺埋段地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水，主要接受大氣降水補給，含水層為細、粗圓礫土，富水性較好。

五龍溝溝谷地帶第四系細、粗圓礫土含水層滲透系數(shù)K值達到10.0～13.74m/d，滲透性較強，補給較充足；設(shè)計預(yù)測IDK743+440～+620淺埋段正常涌水量約16167m3/d，最大涌水量約24251m3/d，涌水量較大。

2.2 注漿加固的目的

借助對建筑物和基坑圍護的結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域?qū)嵭凶{固結(jié)，將該處的水利聯(lián)系進行切斷，改良地層，縮小基坑的維護結(jié)構(gòu)成槽和開挖施工對建筑物造成的影響，保證建筑物的安全與穩(wěn)定。

3 隧道淺埋段袖閥管注漿施工工藝

3.1 施工前準備計劃

3.1.1平整地形

IDK743+430～+522段的淺埋下穿沖溝，地形趨勢平緩，地表高1051m～1060m；IDK743+522～+566段在坡面的前方，地表高程為1061m～1069m。為了實現(xiàn)注漿作業(yè)更加便利，需要根據(jù)地形條件實現(xiàn)對沖溝內(nèi)的清方，IDK743+430～+522段92m場地經(jīng)過平整后最終的地面標高為1053.03m，IDK743+522～+566段的44m場地經(jīng)過平整后標高達到了1061m。

3.1.2地表水過渡

施工沖溝的地表實施混凝土鋪砌，沖溝段內(nèi)的地表注漿施工期間要對地表水進行引排，在線路上游50m位置建筑水壩集水，采用直徑為150cmPVC管將地表流水引入或排至線路的下游，截止到洞內(nèi)施工襯砌通過該段。

3.1.3注漿材料

充分考慮到地層屬于含水層，為了對漿液的擴散區(qū)域?qū)嵭杏行Э刂?，需要保證注漿材料在地層中的凝膠化性能和漿液凝膠的時效性，選擇快硬硫鋁酸鹽水泥單液漿主要注漿材料，選擇普通水泥和水玻璃雙液漿作為輔助性注漿材料，雙液漿的漿液凝膠時間需控制在10～40sec內(nèi)，進而達到可控域注漿的目的。

本次工程施工中所用的水泥主要為：快硬硫鋁酸鹽水泥、P·O42.5普通的硅酸鹽水泥，45-50Be水玻璃（M=1.7～3.1）。其中：

P·O42.5普通的硅酸鹽水泥，細度需要經(jīng)過80μm的孔篩篩余量小于5%。

注漿使用的水泥必須要符合一定的質(zhì)量標準，不能使用受潮結(jié)塊的水泥。存放時間不宜過久，出廠日期超過三個月的水泥不能使用。

注漿所用的水要符合拌制水泥混泥土的用水標準，拌漿水溫度低于40℃。

3.2 分區(qū)段地表注漿

為了有效控制注漿加固范圍和保證注漿效果，需要采取分段注漿，縱向長度小于20m，為控域注漿提供便利。

袖閥管注漿，所用漿塞為3424903.png65×5mmPVC袖閥管和雙向皮碗式，借助3421681.png25鍍鋅鋼管作為芯管分段實行注漿，縱向分段周邊兩排孔分別采用普通水泥-水玻璃雙漿液為主，其他的孔則采用硫鋁酸鹽單液漿。

3.2.1注漿的范圍和順序

注漿的范圍如下圖1和圖2中所示。

注漿孔橫向隧道開挖的輪廓線外為5m，也就是寬度為24.8m；注漿深度是隧道拱頂開挖輪廓線上的5米，隧底開挖輪廓線下部2米，也就是19.68m；鉆孔利用等邊三角形布置，間距為1.5m×1.5m。漿液的有效擴散半徑為1m。采用直徑為65×5mmPVC袖閥管以及雙向皮碗式止?jié){塞，利用直徑為25的鍍鋅鋼管作為芯管實行分段注漿。

此次注漿施工中，將注漿孔劃分為周邊和中間兩種，周邊是注雙液孔漿，中間孔為注單液漿孔，注漿順序在原則上為由外到內(nèi)約束的發(fā)散性方式。需要對地層的加固進行考慮，先對周邊孔進行注漿，隨后延伸至內(nèi)圈孔，最終形成約束，實現(xiàn)地層注漿的逐步擠壓密實，對三個周邊實行注漿，在中間部位的水流方向上形成約束，保留一個邊成為水排流的出口，注漿過程中要逐漸將水排出，提升整體注漿效果，對漿液的擴散區(qū)域?qū)嵭杏行Э刂?，保證注漿后可以形成較為完整的注漿加固體。

3.2.2注漿參數(shù)和鉆孔

施工中，硫鋁酸鹽單漿液的水灰比為W：C=0.8：1；水泥-水玻璃雙液漿水灰比為W：C=0.8：1；水泥-水玻璃體積比C：S=1：1，水玻璃波美度：33～38Be。注漿參數(shù)詳情見下表1：

在鉆孔過程中要對注漿孔的孔位實行測量放線；采用工程地質(zhì)鉆機根據(jù)標識的孔位實行鉆孔。在鉆孔過程中要采用套管進行定位，泥漿循環(huán)護壁成孔，在成孔后需要及時采取清理。在鉆孔過程中要做好鉆孔的記錄，對鉆孔的地質(zhì)進行詳細描述，這樣對下一步的注漿作業(yè)施工比較有利。按照設(shè)計要求完成鉆孔，在安裝好袖閥管注漿管后，拔出套管。

3.2.3安裝袖閥注漿管

在不注漿的部位下A型袖閥注漿管，在注漿的部位下B型袖閥管注漿，底部要加上悶蓋。B管是有孔管，且覆蓋了一層橡膠套。在下管前必須要在最下端B管上增加下悶蓋，利用絲口和下一根B管進行連接，直至連接到注漿段長度。隨后，開始和A管進行連接，A管連接至鉆孔深度，并且要求露出地面10cm。

由于鉆孔具有較深的特點，在下管中可以將連接好的袖閥注漿管分為三段，實行依次下孔，上端在即將完成時，再在空口連接下一段的袖閥注漿管，直到袖閥注漿管的下管作業(yè)被完成。

在袖閥注漿管沿著套管內(nèi)壁下至鉆孔底部后，在頂部位置加上悶蓋，隨后將套管拔出實施封孔作業(yè)。在孔底到地面距離為3m時采用粗砂或是礫石實現(xiàn)密實性填充，在地表下3m的位置到孔口部位采用速凝水泥砂漿實行填充封孔，避免出現(xiàn)注漿中返漿的情況。

3.2.4施工操作

注漿作業(yè)中的設(shè)備主要為注漿泵，注漿方式為后退式分段注漿，利用止?jié){系統(tǒng)，在注漿帶內(nèi)通過孔底實行注漿，每次注漿的長度為0.5～1m。在第一段注漿段注完后，將注漿芯管以及止?jié){系統(tǒng)采用管箝上提升到第二段的注漿段，實行第二次注漿段的注漿，從此往下，指導(dǎo)完成注漿帶。在注漿過程中要做好注漿記錄，并測定注漿液的凝膠時間，保證收到良好的注漿施工效果。注漿最終的孔膠圈如下圖3所示：

在施工中如果出現(xiàn)注漿壓力長時間不上升，則應(yīng)查明原因，如果是因為工作面漏漿則采取封堵措施；如果出現(xiàn)地表隆起，則需要分析其具體原因，制定相應(yīng)的處理對策。總之在實際施工中，一方面需要對其施工可能出現(xiàn)的問題詳細分析，強化預(yù)防措施，另一方面則需要及時針對出現(xiàn)的問題采取相應(yīng)的處理對策，以免引發(fā)更嚴重的問題。

4 結(jié)語

針對傳統(tǒng)的袖閥管注漿法會出現(xiàn)跑漿串漿的情況，并且在地基中會出現(xiàn)明顯的擠土效應(yīng)等問題，文章針對施工過程中軟弱地層可能出現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)的加固措施，地下水的封堵施工技術(shù)等。本文結(jié)合了筆者參與的隧道淺埋段施工的具體技術(shù)和過程，對該技術(shù)實施帶來的相關(guān)影響。最終結(jié)果顯示：袖閥管注漿法可以對串漿跑漿，分段定位實現(xiàn)有效控制。

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