殷月欣

（中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，河北唐山063611）

隧道軟弱圍巖大變形段注漿加固施工技術(shù)

殷月欣

（中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，河北唐山063611）

以實(shí)際工程為例，根據(jù)工程地質(zhì)情況，采用注漿加固的方法對(duì)隧道軟弱圍巖進(jìn)行加固，取得良好的加固效果，解決了巖體坍塌的問(wèn)題。

隧道軟弱圍巖；大變形段；注漿加固

1 工程概況

大前石嶺隧道進(jìn)口巖堆體植被茂密，少部分裸露巖堆為石英砂巖，石塊直徑0.3～1.2 m，呈塊石狀，裸露表布青苔，松散，腳踩晃動(dòng)。植被上部覆蓋有碎石土、角礫土、塊石土，縫隙之間使用粘土進(jìn)行填充、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查以后證明，巖體的孔隙度比較大、結(jié)構(gòu)松散，厚度達(dá)到了26.3～48.3 m，植被發(fā)育區(qū)域土質(zhì)無(wú)粘結(jié)，下部地層屬于弱風(fēng)化石英砂巖。根據(jù)本工程的具體情況，在進(jìn)行開(kāi)挖施工之前需要對(duì)圍巖大變形段進(jìn)行注漿加固施工。

2 工程特點(diǎn)難點(diǎn)

（1）本隧道的Ⅵ級(jí)圍巖是該工程的高風(fēng)險(xiǎn)地段，洞口巖堆自穩(wěn)時(shí)間短，對(duì)爆破等動(dòng)載作用敏感，極易失穩(wěn)，造成隧道塌方或落石傷人。對(duì)隧道施工造成相當(dāng)大的難度。

（2）進(jìn)出口段山坡陡峭，出入口均有大雅河穿過(guò)，出洞口與河床高差達(dá)44 m，進(jìn)洞口與河床高差達(dá)39 m，施工便道困難。

（3）隧道內(nèi)作業(yè)空間小，工期要求緊，質(zhì)量要求高，地質(zhì)情況差、安全隱患多，環(huán)保要求嚴(yán)，施工干擾大。

3 圍巖大變形段注漿加固方案

（1）地表注漿試驗(yàn)設(shè)計(jì)。地表注漿試驗(yàn)布置。試驗(yàn)段共設(shè)計(jì)注漿孔130個(gè)，注漿加固范圍為拱頂以上7 m，仰拱底一下5 m，注漿擴(kuò)散半徑100 cm，同一排注漿孔向間距2 m，排與排之間注漿孔間距為1 m，梅花型布置，如圖1所示。

圖1 孔位平面示意圖

（2）注漿試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、以往工程經(jīng)驗(yàn)和本工程特點(diǎn)，本試驗(yàn)段外圍注漿孔和內(nèi)部注漿孔底部3 m范圍內(nèi)采用普通水泥-水玻璃雙液漿，形成注漿帷幕；內(nèi)部注漿部位試驗(yàn)采用普通水泥和硫鋁酸鹽水泥單液漿[1]。水泥-水玻璃雙液漿配合比為：普通水泥單液漿水灰比0.8～1∶1，水泥漿與水玻璃體積比為1∶1；設(shè)計(jì)注漿壓力為0.8～1.2 MPa，綜合對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)結(jié)果確定相應(yīng)的施工參數(shù)。試驗(yàn)后設(shè)定參數(shù)，擴(kuò)散半徑1 m，注漿終壓0.8～1.2 MPa，注漿速度10～100 L/min，漿液配比（水∶灰）0.8～1∶1，套殼料配比（水∶灰∶土）1.61∶1，水泥-水玻璃雙液漿體積比1∶1，袖閥管注漿分段長(zhǎng)度0.5～1 m。根據(jù)工程地質(zhì)特性，巖堆體地層空隙率＞40%，漿液有效注入率應(yīng)＞90%，漿液損耗率可能會(huì)＞2%，注漿試驗(yàn)確定實(shí)際漿液有效注入率和損耗率，在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)著手解決漿液損耗率，提高漿液的有效利用率。

4 隧道軟弱圍巖大變形段注漿加固施工技術(shù)

4.1 鉆孔工藝流程及施工方法

根據(jù)工程地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)要求鉆孔選取直徑127 mm偏心潛孔錘拖管鉆進(jìn)工法，潛孔錘套管跟進(jìn)工法是在砂卵石地層鉆孔施工的一種工藝，因?yàn)樵谠摰貙訔l件下，石質(zhì)堅(jiān)硬，砂石松散，采用普通潛孔錘鉆進(jìn)不能成孔，注漿管無(wú)法下入到地層內(nèi)。因此采用拖管跟進(jìn)工藝進(jìn)行施工，在施工的谷草中，首先將氣動(dòng)沖擊器安裝到套管內(nèi)，然后將鉆機(jī)和沖擊器后部鉆桿連接到一起，使用偏心鉆錘頭進(jìn)行施工，將外錘頭安裝到管最前部，并利用絲扣連接好。將內(nèi)錘頭和外錘頭相互連接到?jīng)_擊器上，使用氣動(dòng)沖擊器偏心錘頭對(duì)砂石進(jìn)行破碎，并將套管帶入。終孔后退出偏心錘頭、沖擊器及鉆桿，下入袖閥管，然后利用鉆機(jī)或拔管機(jī)將套管拔出，使注漿鋼管留在地層內(nèi)[2]。該工藝的缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，施工進(jìn)度較慢，對(duì)鉆機(jī)機(jī)長(zhǎng)等工人的業(yè)務(wù)水平要求較高。鉆機(jī)在鉆孔前用角度尺復(fù)核鉆機(jī)仰角，確保鉆進(jìn)角度符合設(shè)計(jì)要求，鉆到設(shè)計(jì)深度后，下入袖閥管并將套管拔出。

4.2 注漿方案工藝流程及施工方法

在對(duì)施工方案進(jìn)行對(duì)比后，本工程在對(duì)巖堆體加固時(shí)采取安全性和可靠性比較高的袖閥管注漿工藝進(jìn)行施工。注漿作業(yè)分分層、分次開(kāi)展，因?yàn)榈叵鹿こ淌┕み^(guò)程中，顆粒粒徑、地質(zhì)條件、透水性地層之間互相層疊，砂漿在各類地層中的可住注入性也有所不同，注漿后產(chǎn)生的結(jié)果也有所差異，在注漿過(guò)程中，可以根據(jù)地層情況，對(duì)注漿終壓、漿液配比等進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)地層中存在的空隙進(jìn)行填補(bǔ)，以保證注漿效果達(dá)到要求。施工后對(duì)經(jīng)檢查不能滿足設(shè)計(jì)要求的進(jìn)行補(bǔ)注漿，確保施工質(zhì)量。注漿工藝具有5個(gè)特點(diǎn)。

（1）施工過(guò)程中，可以根據(jù)注漿工程的具體要求，將注漿范圍和注漿位置確定出來(lái)。

（2）施工過(guò)程中容易產(chǎn)生薄弱區(qū)以及注漿盲區(qū)，適合進(jìn)行高風(fēng)險(xiǎn)注漿施工。通過(guò)止?jié){塞停留的時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)空隙的地層多注，密實(shí)的地層少注。

（3）注漿位置可根據(jù)實(shí)際情況上下調(diào)整、靈活變動(dòng)，通過(guò)止?jié){塞的移動(dòng)就能輕易實(shí)現(xiàn)。

（4）在同一個(gè)注漿點(diǎn)，可以根據(jù)工程具體情況使用不同的漿液配比和注漿材料開(kāi)展注漿作業(yè)。

（5）注漿完成后，要結(jié)合地層的具體情況，再次將漿液注入，提高注漿的施工質(zhì)量。

4.3 止?jié){施工工藝

袖閥管施作完成后，下入水囊式止?jié){塞，向注漿管周邊孔內(nèi)投入套殼料，使用膨潤(rùn)土和水泥混合液作為套顆料，設(shè)計(jì)配合比，水泥∶膨潤(rùn)土∶水=1∶1∶1.5。當(dāng)套顆料填至孔口1 m高的位置時(shí)，改為向孔壁內(nèi)灌注水泥漿，可以在水泥漿中加入適量的速凝劑，并封堵住注漿管上部1 m范圍內(nèi)的孔口，避免出現(xiàn)冒漿。當(dāng)套殼料和孔口水泥強(qiáng)度值達(dá)到一定要求后才可以進(jìn)行注漿作業(yè)，通過(guò)下入注漿芯管和止?jié){塞實(shí)現(xiàn)后退式分層注漿。注漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，停止注漿，然后開(kāi)展下一階段的注漿作業(yè)。另外，注漿完成后閥套有收縮的情況，會(huì)將套管抱緊，可以避免漿液向剛性袖閥管中導(dǎo)流，需要再次注漿作業(yè)時(shí)，可以在套管中合適的位置將注漿塞重新下入后進(jìn)行注漿。

4.4 注漿順序

注漿機(jī)械采用KBY70/16液壓式雙液漿注漿機(jī)，將止?jié){塞和注漿芯管連接起來(lái)。注漿過(guò)程中采用后退分段注漿的方法進(jìn)行施工。注漿速度保持在10～100 L/min，注漿孔間隔距離50～100 cm，設(shè)計(jì)注漿壓力0.8～1.2 MPa。為保證注漿效果可以達(dá)到要求，要對(duì)注漿工序進(jìn)行科學(xué)安排，采用跳孔注漿的方法進(jìn)行施工，首先進(jìn)行外圍注漿孔的施工，然后做內(nèi)部注漿孔，先注入水泥-水玻璃漿液，再注入普通硅酸鹽（硫鋁酸鹽）水泥單液漿，使整個(gè)加固范圍內(nèi)漿液擴(kuò)散更加均勻有效。注漿過(guò)程中將注漿量和注漿壓力控制好，如果出現(xiàn)每步注漿量可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而注漿壓力無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值的情況，可以適當(dāng)縮短注漿膠凝時(shí)間或采用間隙注漿的方式進(jìn)行施工[3]。當(dāng)?shù)貙幼⑷肼时容^高時(shí)，為保證注漿效果，可以將漿量增加到設(shè)計(jì)值的2倍。

5 鉆孔注漿施工注意事項(xiàng)

（1）在鉆孔作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)碰到溶腔無(wú)法開(kāi)展正常鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，為保證鉆桿的穩(wěn)定，需要使用雙液漿對(duì)溶腔進(jìn)行填充。

（2）在進(jìn)行鉆孔時(shí)，隨著鉆進(jìn)深度不斷增加，鉆具阻力也會(huì)隨著增加，會(huì)對(duì)鉆孔效果造成影響，為了保證施工效率，需要采用分段注漿鉆進(jìn)鉆孔過(guò)程中隨著鉆孔深度的增加，鉆具阻力會(huì)增大，鉆孔功效會(huì)受到一定的影響，為提高施工效率，必要時(shí)可采取分段注漿鉆進(jìn)工藝。

（3）孔間串漿。當(dāng)有串漿的情況出現(xiàn)后，要先調(diào)整注漿參數(shù)，并根據(jù)情況減少注漿速度和注漿壓力，先進(jìn)行間歇式注漿，然后進(jìn)行跳孔注漿，采取定量注漿控制單孔注漿量等措施防止串漿發(fā)生。

（4）注漿壓力不升高。在進(jìn)行注漿過(guò)程中，注漿壓力不升高主要是因?yàn)闈{液膠凝時(shí)間太長(zhǎng)、漿液濃度過(guò)低、碰到溶腔、注漿方法不對(duì)等原因造成的，對(duì)于這種情況，可以通過(guò)對(duì)漿液凝結(jié)進(jìn)行調(diào)整或者采用間歇注漿的方法進(jìn)行施工，如果依然達(dá)不到要求，可以部分使用雙液漿進(jìn)行控制。

6 結(jié)論

在隧道工程中使用分階段、間隔注漿的方法對(duì)圍巖進(jìn)行加固，取得良好加固效果，方法具有易操作、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可保證施工質(zhì)量。

［1］岳健，冷伍明，趙春彥.聯(lián)合超前支護(hù)技術(shù)在水下淺埋軟巖公路隧道中的應(yīng)用[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2011，（5）：63-69.

［2］王航，韓磊.淺埋大跨隧道下穿既有公路施工技術(shù)[J].公路，2012，（8）：267-272.

［3］時(shí)常悅.軟弱圍巖隧道大變形控制技術(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

〔編輯 利文〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.36