鮑懷偉

摘 要：為快速消除城市隧道開挖中掌子面涌水，隧道坍塌、路面沉陷的安全風(fēng)險，對隧道拱頂富水松散土層進行了控制注漿加固試驗。試驗內(nèi)容主要有漿液及其配比參數(shù)的選擇，漿液運移中的時間控制，止?jié){工藝以及最高安全注漿壓力的選取等。試驗結(jié)果成功指導(dǎo)了隧道注漿堵水加固施工，并取得良好效果。

關(guān)鍵詞：城市隧道;富水松散土層;涌水;控制注漿

0 引言

城市隧道埋深淺，尤其是在富含水的松散土層內(nèi)施工時，松散土層被水侵蝕后嚴(yán)重失穩(wěn)隧道坍塌、路面沉陷、管線斷裂的安全風(fēng)險極高。濟南順河高架南延二期工程玉函路地下道路。2017年3月4日在ZK1+725里程施工地下隧道中水站橫洞時，掌子面后方左右側(cè)拱肩均出現(xiàn)滲水，且發(fā)展為股狀涌水，涌水?dāng)y帶大量泥土，造成玉函路（南北向）路面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象。該病害使用地面鉆孔控制注漿工藝，快速治理了隧道涌水，并對隧道富水圍巖進行了注漿加固，取得良好治理效果。

1 水文地質(zhì)概況及致災(zāi)因素分析

中水站橫洞處隧址區(qū)地層自下而上依次為石灰?guī)r、粉狀粘土、黃土和雜填土。該處隧道自拱頂以下穿土厚度為5 m。黃土和雜填土均具有濕陷性，黃土濕陷性中等。黃土層和雜填土結(jié)構(gòu)松散，孔隙率高，遇水泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，給地下水的儲存和運移提供了良好的條件。

分析認為隧道正上方路面結(jié)構(gòu)層下敷設(shè)有多條污水和雨水管道，地層多年的不均勻沉降引起管道損壞，泄漏的水進入地層形成富水區(qū)。隧道在失穩(wěn)區(qū)域開挖后，地層應(yīng)力在開挖區(qū)集中，使地表發(fā)生沉降。

2 控制注漿堵水加固試驗

2.1 試驗方案

從隧洞拱頂富水松散土層內(nèi)選取相鄰的4個鉆孔進行試驗。鉆孔間距為2 m，呈近正方形分布，設(shè)計漿液擴散半徑1.5 m。試驗鉆孔深度為注漿加固區(qū)域低界限，鉆孔內(nèi)止?jié){深度為止?jié){底界面線處。隧洞拱頂系統(tǒng)注漿堵水加固方案鉆孔設(shè)計如圖1所示。

2.2 控制注漿試驗

控制注漿試驗內(nèi)容包括：漿液及其配比參數(shù)的選擇試驗，漿液時間控制試驗，止?jié){工藝試驗，安全控制試驗等。

2.2.1 漿液及其配比參數(shù)的選擇試驗

現(xiàn)場試驗漿液為C-GT漿液（水泥-GT漿液），采用P.O42.5R水泥，水泥漿密度分別選1.5 g/cm3和1.6 g/cm3，GT漿液密度1.2 g/cm3。試驗結(jié)果表明，最佳Vc：Vgt比值范圍為1：1～3：1，混合漿液初凝時間在65 s～18 s之間。

2.2.2 C-GT漿液時間控制

C-GT漿液在鉆孔或注漿管內(nèi)的運移時間（t2）應(yīng)小于該混合漿液的初凝時間（t1）。本試驗t2可根據(jù)灌注混合漿液時C泵和GT泵的總泵量、混合漿液流經(jīng)的注漿管內(nèi)徑及長度進行計算。

現(xiàn)場注漿選用兩臺2TGZ-60/210高壓雙液注漿泵，在任何配比下，混合漿液在注漿管內(nèi)的運行時間均遠遠小于混合漿液在該配比下初凝時間。

2.2.3 止?jié){工藝試驗

試驗鉆孔施工選用潛孔鉆機，直徑Φ95 mm，注漿管選用Φ35 mm熱軋無縫鋼管。止?jié){裝置中的止?jié){底拖是用8號鐵絲把無紡布纏繞捆綁在注漿管上形成，其長度1.5 m，直徑約Φ75 mm。在止?jié){底拖上部投入編織袋并搗實，編織袋再送入泥土覆蓋，泥土上的鉆孔內(nèi)灌滿速凝漿液，速凝漿液凝固后與止?jié){塞共同起到止?jié){作用。注漿試驗中注漿壓力達到安全極限值時，4個試驗鉆孔均沒有出現(xiàn)跑冒漿和注漿管外移現(xiàn)象。

2.2.4 注漿壓力的安全控制試驗

注漿壓力的安全控制試驗要取得出現(xiàn)隧道拱頂變形量超出允許范圍值或路面變形超規(guī)時的最高注漿壓力值。注漿試驗過程每30 min分別對隧道內(nèi)和路面進行一次監(jiān)控量測。

注漿壓力控制試驗選用1.5 g/cm3的C漿和1.2 g/cm3的GT漿，Vc：Vg為1：1。經(jīng)統(tǒng)計4個試驗鉆孔中試1、試4當(dāng)注漿壓力達到1.50 MPa、1.53 MPa時，路面有輕微鼓出，隨后出現(xiàn)裂縫，隧道圍巖變形不超限。試2、試3終壓分

別為1.6 MPa、1.55 MPa時路面結(jié)構(gòu)變化較大，隧道內(nèi)出現(xiàn)掉塊，開始出現(xiàn)變形。

因此，注漿結(jié)束壓力應(yīng)取試驗最小破壞壓力值（1.5 MPa）

的80%才是安全的。故選擇注漿堵水加固的結(jié)束注漿壓力最高為1.2 MPa。

3 試驗段注漿效果及現(xiàn)場應(yīng)用效果

3.1 試驗段注漿效果檢查

按照注漿治理效果檢查鉆孔的數(shù)量應(yīng)為注漿鉆孔數(shù)量的10%～20%的技術(shù)規(guī)范要求，在4個地面注漿試驗鉆孔的核心位置施工了1個注漿效果檢查鉆孔，并在注漿加固區(qū)域內(nèi)取芯檢查漿脈充填情況，芯樣顯示注漿段圍巖漿脈充填飽滿，加固效果良好。

3.2 試驗結(jié)果現(xiàn)場應(yīng)用效果

為有效治理中水站橫洞隧道內(nèi)涌水，在路面設(shè)計施工了10排共114個鉆孔，同排孔間距為2 m，鉆孔排間距根據(jù)地下管線調(diào)整。鉆孔深度到隧道開挖輪廓線以上0.5 m處。拱頂注漿堵水加固區(qū)厚度約為3 m，即注漿完成后，在拱頂形成厚度為3 m左右的注漿加固阻水圈。應(yīng)用試驗結(jié)果選取的參數(shù)注漿，隧道內(nèi)各監(jiān)控點圍巖穩(wěn)定無變形，路面各沉降監(jiān)控點數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)語

（1）在隧道開挖前，應(yīng)采取措施消除地下水的影響，必要時要對松散土層進行系統(tǒng)性的超前注漿加固，要嚴(yán)格控制開挖參數(shù)并加強各項防護措施。

（2）為保證注漿安全及注漿質(zhì)量，要對控制注漿工藝及其注漿參數(shù)進行試驗確定，取得符合現(xiàn)場實際的技術(shù)參數(shù)并合理利用。

（3）注漿期間要加強對各監(jiān)控點的觀測，及時分析注漿施工對路面和隧道拱頂?shù)挠绊懀霈F(xiàn)異常時及時分析處理。

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