馮長青 胡曾強 魏小清 羅亨 李游

依托G0615線久治（青川界）至馬爾康段高速公路工程，采取改進的水平袖閥管束實現(xiàn)分段注漿技術(shù)，實現(xiàn)超長注漿、穩(wěn)壓注漿，提高了隧道預(yù)加固效果。從工藝原理、施工操作要點、技術(shù)特點、效益分析等方面，展開闡述該技術(shù)的特征，以期為隧道預(yù)注漿加固的提供借鑒與參考。

隧道； 分段式注漿； 袖閥管束； 預(yù)加固

U455.49 B

［定稿日期］2022-05-09

［作者簡介］馮長青（1978—），男，本科，工程師，從事隧道施工工作。

高原由于地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、大溫差等因素造成圍巖極破碎、風化嚴重，隧道工程常遇軟巖大變形、涌水、突泥、坍方等災(zāi)害，若不及時封閉，極易造成洞內(nèi)涌水突泥、地表塌陷等重大災(zāi)害，為了保證隧道開挖的穩(wěn)定性，運用多種手段開展隧道預(yù)加固是非常必要的［1-6］。

注漿措施在掌子面預(yù)加固中具有得天獨厚的優(yōu)勢，可有效改善工作面圍巖參數(shù)，改變圍巖應(yīng)力，從而達到一定的圍巖穩(wěn)定性。但不同類型圍巖的注漿效果差異較大。常規(guī)注漿工藝針對高原薄層千枚巖，圍巖致密，孔隙度小，容易出現(xiàn)注漿不均勻、擴散不良，影響注漿加固的作用和效果［7-9］。目前注漿技術(shù)的缺陷表現(xiàn)在：一次性注漿長度一般不超過6 m，導(dǎo)致一次注漿加固范圍小，注漿次數(shù)多，堵水效果有限［10-12］。

本文針對這些問題，研發(fā)出了高原軟巖隧道分段式注漿預(yù)加固施工技術(shù)，采用改進的止?jié){措施、水平袖閥管束注漿系統(tǒng)，優(yōu)化注漿工藝，提高注漿質(zhì)量和效率，已符合在高原軟巖隧道分段式注漿、隧道預(yù)加固、隧道減壓排水等方面具有創(chuàng)新性，有顯著的社會經(jīng)濟效益和應(yīng)用推廣前景。

1 工藝原理

采用水平袖閥管束分段、保壓注漿，即通過在止?jié){墻上安裝直接108 mm孔口管，采用鉆機鉆100 mm孔（圖1），成孔后下3根25 mm水平袖閥管，袖閥管間隔1 m開孔，每根袖閥管開孔位置錯開（圖2），（如：15 m孔開孔范圍分別為0～5 m、5～10 m、10～15 m），連接注漿機，注入雙液漿套殼料封堵袖閥管與鉆孔間間隙，鉆孔內(nèi)有漿液冒出即可停止，反復(fù)進行2次后?？卓诎惭b止?jié){塞，開始注漿作業(yè)，按照不同開孔位置袖閥管從內(nèi)至外逐一進行注漿，整孔注漿完成后拆下止?jié){塞。這樣實現(xiàn)了分段注漿，確保有效注漿壓力。

2 操作要點

2.1 設(shè)鉆孔平臺及鋼管加工

采用28 m長的腳手架平臺，腳手架鋼管50×5 mm，長4～6 m。采用8根纜繩穩(wěn)固支架，并在鋼管底部提供了一個方形墊片。

2.2 漿液配制

配制水玻璃雙漿，先將濃縮水玻璃放入攪拌槽，然后加水，用波美度計測試，將濃縮水玻璃配制成40 Be標準濃度水玻璃液，邊加水邊攪拌。

2.3 施工混凝土止?jié){墻

止?jié){墻施工位置一般在距隧道掌子面后3～4 m處開始，呈階梯式設(shè)置，止?jié){墻分層澆筑，每層澆筑高度2～3 m，直至澆筑完成至洞頂；線路兩側(cè)的側(cè)壁分層預(yù)埋6～8組200 mm排水鋼管，并配有止水閘閥。在隧道掌子面止?jié){墻上鉆有排水孔，排水孔的數(shù)量根據(jù)實測水量設(shè)定，排出的地下水通過隧道排水槽排出。

2.4 首循環(huán)初支加固

為防止注漿過程中漿液沿主支管倒流，引發(fā)初支變形，第一道循環(huán)注漿止水墻及鉆機操作平臺施工完成后，在隧道掌子面后方10 m范圍內(nèi)沿主支管進行徑向注漿。徑向注漿加固范圍為4.2 m。

2.5 鉆孔布置

根據(jù)確定的襯砌類型邊界線開挖隧道開挖輪廓線，根據(jù)擴散半徑的要求，設(shè)計終孔間距3～4 m，計算孔口的坐標位置，以及鉆孔成孔時隧道軸向的水平偏轉(zhuǎn)角。

2.6 安裝孔口管

在止?jié){墻處鉆一個1～2 m的淺孔，然后安裝孔口管，孔口管的長度1.5～2.0 m，保證其外露長度不小于20 cm。

2.7 安裝止?jié){套筒

通過法蘭盤將止?jié){套筒安裝在孔口管上，止?jié){套筒上裝有泄壓閥。

2.8 鉆孔

通過止?jié){套和高壓球閥開鉆，通過鉆至設(shè)計深度，加水沖刷鉆渣和砂，待鉆渣全部沖凈后停止鉆進。

2.9 下袖閥管束

袖閥管采用25 mm鋼管，間隔1 m開孔，每根袖閥管開孔位置錯開（如：15 m孔3根袖閥管，這開孔范圍分別為0～5 m、5～10 m、10～15 m）。

2.10 注套殼料

連接注漿機，注入雙液漿套殼料封堵袖閥管與鉆孔間間隙，鉆孔內(nèi)有漿液冒出即可停止，反復(fù)進行2次。

2.11 安裝止?jié){塞

將止?jié){塞推入止?jié){套筒，套上壓蓋并連接螺栓，確保止?jié){塞內(nèi)外壁與套筒外壁連、止?jié){塞內(nèi)壁緊密結(jié)合以達到止?jié){效果。

2.12 注漿

按照不同開孔位置袖閥管從內(nèi)至外逐一進行注漿，達到設(shè)計的注漿壓力和注漿量，可以停機，對下一個閥管進行注漿。一般情況下，最大注漿壓力控制在4 MPa以內(nèi)。

2.13 泄壓

整孔的注漿完成后，在拆卸注漿管之前，先打開泄壓閥釋放壓力，然后再進行拆卸，防止高壓漿噴出。

3 所需材料與設(shè)備

3.1 材料

本工法涉及的主要施工材料包括、水泥漿、鋼筋、混凝土、PVC管、袖閥花管、對中支架、排水管等。相關(guān)材料均需滿足相應(yīng)的國家、行業(yè)標準或規(guī)范的要求，并符合現(xiàn)場施工工藝對質(zhì)量的要求，材料進場時查驗出廠合格證及抽樣檢測。

3.2 主要機械設(shè)備

所采用的主要機械設(shè)備如表1所示。

4 技術(shù)特點

（1）止?jié){墻面上鉆設(shè)排水孔，止水墻澆筑前預(yù)埋108 mm引水管進行引水，邊堵邊排，以達到注漿均勻密實的效果，解決高壓富水圍巖水壓高、注漿困難的問題。

（2）采用袖閥管束技術(shù)完成全孔注漿，可在提高有效注漿壓力，實現(xiàn)分段注漿，提高注漿效果，降低工程造價。

（3）每循環(huán)注漿長度為15 m，與傳統(tǒng)分段注漿段長相比，可減少2個注漿周期，施工速度提高1倍。

（4）采用局部或全斷面分段注漿預(yù)加固，保證了隧道預(yù)加固效果。

5 效益分析

5.1 技術(shù)效益

止?jié){墻采用階梯式施工工藝，減少止?jié){墻施工難度，節(jié)省涌水造成的清廢量。在止?jié){墻面上鉆有排水孔，在止?jié){墻澆筑前，預(yù)埋足夠數(shù)量的108 mm引水管，實現(xiàn)了“注漿止水+減壓排水+預(yù)加固”的綜合技術(shù)效果。

5.2 經(jīng)濟效益

采用袖閥管束技術(shù)完成全孔注漿，提高了有效注漿壓力，提高了注漿效果，降低了工程造價。縱向注漿加固每循環(huán)長度為15 m（含注漿墻），開挖長度為13 m，與傳統(tǒng)注漿段長相比，減少了2個注漿周期，施工速度提高了一倍。在此基礎(chǔ)上，開創(chuàng)了一種成本低、進度快的注漿施工新方法。

5.3 社會效益

采用局部或全斷面袖閥管束分段注漿的預(yù)加固對隧道超前預(yù)加固，采用“堵”“排”水結(jié)合的注漿方法加固處于掌子面前方圍巖，在掌子面設(shè)置排水孔，通過排水孔降低掌子面前方圍巖水壓，邊排邊堵，以達到注漿均勻、密實，加固軟弱圍巖的作用，解決了高壓富水圍巖中水壓高、注漿困難問題，保證超前加固效果。

6 結(jié)束語

本技術(shù)采用改進的止?jié){措施、水平袖閥管束注漿系統(tǒng)，優(yōu)化注漿工藝，提高注漿質(zhì)量和效率。本工法已成功應(yīng)用于G4216線屏山新市至金陽段高速公路XJ9標段以及樂山至西昌高速公路馬邊至昭覺段S2-1項目，其工藝原理、操作要點等通過研究、總結(jié)并經(jīng)過工程實踐檢驗，證明工序安排合理、組織嚴密、工效高，已較成熟，可靠性高。

參考文獻

［1］ 杜傳球.炭質(zhì)頁巖隧道循環(huán)式高壓注漿預(yù)加固技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2022（1）：119-124.

［2］ 肖龍生.淺埋偏壓隧道進洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工技術(shù)［J］.科學技術(shù)創(chuàng)新，2021（35）：152-154.

［3］ 劉繼紅.注漿預(yù)加固施工技術(shù)在地鐵隧道地層中的應(yīng)用［J］.工程抗震與加固改造，2021，43（2）：171-172.

［4］ 邱堅，楊勛，陳羽凱，等.隧道淺埋段預(yù)加固措施研究與應(yīng)用［J］.交通世界，2021（Z2）：137-140.

［5］ 劉朝陽，孫曉邁，申夢華，等.隧道洞口施工地表預(yù)加固技術(shù)及應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（20）：101-103.

［6］ 唐軍.隧道超前預(yù)加固工程中注漿施工技術(shù)研究［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2020，17（13）：20-21.

［7］ 陳溪. 軟巖隧道雙層小導(dǎo)管超前支護效應(yīng)研究［D］.武漢：華中科技大學，2020.

［8］ 陳昕，張志強.全風化地層大斷面隧道洞口預(yù)加固技術(shù)模擬分析［J］.四川建筑，2020，40（2）：59-60+63.

［9］ 陳慧偉.公路隧道斷層破碎帶涌水突泥注漿預(yù)支護和預(yù)加固措施［J］.交通世界，2019（17）：97-98.

［10］ 侯策源，陳添，薛宏平.砂卵石復(fù)合地層盾構(gòu)隧道施工預(yù)加固技術(shù)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2019，56（3）：172-176.

［11］ 劉鵬飛.袖閥管注漿在古建筑基礎(chǔ)加固與保護中的應(yīng)用研究［J］.土工基礎(chǔ)，2019，33（2）：137-140.

［12］ 魏少強. 秦裕隧道不良地質(zhì)段施工技術(shù)及有限元分析［D］.蘭州：蘭州理工大學，2019.