隧道巖溶富水區(qū)帷幕注漿堵水技術探討

王小川

(貴州路橋集團有限公司)

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隧道巖溶富水區(qū)帷幕注漿堵水技術探討

王小川

(貴州路橋集團有限公司)

主要討論了隧道巖溶富水區(qū)帷幕注漿堵水技術的相關問題，并結合實際案例，對該案例中的富水區(qū)帷幕注漿堵水技術的基本流程做討論。對技術人員而言，在帷幕注漿堵水過程中，需要正確認識本工程的質量管理要求，再結合多種先進技術，開展有效的帷幕注漿堵水測試，保證相關技術措施具有有效性，最終推動工程施工能力的提升。

隧道熔巖富水區(qū)；帷幕堵水技術

1 工程簡介

該工程位于我國南方某地區(qū)，起止里程為DK1+560～DK5+610，全長為4 050 m，隧道進口365 m、出口294 m，其與洞身屬于直線段。從地質結構來看，隧道近垂直穿越中梁山脈，屬剝蝕低山地貌，隧道最大埋深280 m，地勢陡峻，施工難度較大。

2 帷幕注漿工藝

(1)帷幕注漿工藝原理

在帷幕注漿施工中，主要通過在掌子面設置注漿孔，再向孔內注入水泥漿液。當漿液擠出時，充分開挖斷面并清除周圍巖峰中的水分，保證裂縫能被漿體充實填充，最終行為止水帷幕。

(2)帷幕注漿施工流程

在該項目施工中，制定了嚴格的帷幕注漿施工流程。

3 選擇注漿材料

(1)單液水泥漿類漿液

水泥是單液水泥漿類漿液的核心，通過向其中添加一定量的速凝劑，調制成相應漿液。該漿液具備以下幾種特點：

①可根據(jù)施工要求隨機調整凝結時間，其變化范圍可以由幾分鐘增加至幾小時；②漿液結實率大于98%，抗壓程度為(8±2)MPa，且在施工后期，其強度指標不容易下降；③具備良好的抗?jié)B性；④難以注入寬度小于等于0.2 mm的巖溶縫隙；⑤價格便宜。

(2)水泥一水玻璃類漿液

水泥、水玻璃是水泥一水玻璃類漿液的主要組成部分，兩種材料按照特定的比例注入，若有特殊要求，可以適當添加磷酸氫二鈉做緩凝劑。該材料的用途廣泛，屬于良好的注漿材料，并具備以下幾種特點：

①價格適中；②抗壓強度更高，達到(13±7)MPa，但后期受水玻璃的影響，強度會相應降低；③漿液結石率高，其滲透系數(shù)為10-3mcm/s，具備良好的抗?jié)B透性；④難以注入寬度小于等于0.2 mm的巖溶縫隙；⑤可以采用雙液方式注入，操作工藝更加簡單。

4 確定注漿參數(shù)

(1)確定注漿范圍

在該工程中，技術人員充分認識到帷幕注漿的作用，并結合本工程的實際情況，將注漿范圍確定為隧道開挖輪廓線外的5 m處。

(2)確定注漿壓力

注漿壓力是影響注漿效果的重要因素，對漿液擴散、裂隙充填等產生重要影響。因此，在確定注漿壓力時，要保證：注漿壓力>靜水壓力/地層阻力，最終達到提高帷幕體加固圈厚度的目的，但也要避免出現(xiàn)嚴重的原材料浪費現(xiàn)象。

(3)注漿孔與注漿段

在該項目施工中，以ZYG-150型鉆機開展鉆孔施工，每循環(huán)注漿段的長度為40±10 m。在施工過程中，要保證漿液能充分擴散到所有的巖層裂隙中。因此，在設置注漿孔與注漿段時，可以以隧道中軸線為核心，呈傘形綜合布置。

5 帷幕注漿

(1)止?jié){巖盤

止?jié){巖盤的止?jié){效果，對帷幕注漿的整體性能產生決定性影響。在該項目中，根據(jù)圍巖情況預留不同的止?jié){巖盤，其主要標準為：結構完好的Ⅲ，止?jié){巖盤厚度為3 m；Ⅳ級圍巖，預留4 m止?jié){巖盤；Ⅴ級圍巖，預留5 m止?jié){巖盤。該項目應用這種施工方法后，有效保證了注漿效果，為加快施工進度奠定基礎。

(2)埋設孔口管

在施工過程中，為保證固結效果良好，而開展孔口管埋設處理。其埋設方法為：①先通過YQ-100沖擊式鉆孔機，鉆3.2 m；②插入3 m長、φ108的孔口管，并外漏(25±5)cm；③用麻絲填充管壁與孔口的接觸位置，再向孔口管內注入漿液固結。

(3)鉆孔

先在掌子面設置注漿孔位置(可用色彩鮮明的油漆等進行標識)，再移鉆機，將鉆頭對準孔位，按照既定設置的角度調整鉆機角度，并固定。在整個開孔過程中，要做到速度慢、輕加壓。同時，重視制作鉆孔記錄，其基本內容應包括：孔號、進孔等。在整個鉆孔過程中，若發(fā)現(xiàn)單孔出水量不大于30 L/min，可繼續(xù)鉆孔；若單孔出水量大于30 L/min，要立即停止并注漿。

(4)制漿

根據(jù)選定的漿液配合比參數(shù)確定漿液比例，在水泥漿拌制結束之后，使用1 mm×1 mm網篩充分過濾漿液，并將過濾的漿液置入葉片式攪拌機中進行攪拌，保證蕉葉均勻。

(5)注漿順序與速度

在注漿施工中，其注漿原理主要為：先外圈、再內圈，在同一圈中，自下而上進行操作。在注漿過程中，發(fā)現(xiàn)孔涌量大于等于50 L/min時，注入速度應該為(120±30)L/min；當涌水量小于50 L/min時，注入速度應該為(50±30)L/min。

(6)注漿方式

在該項目施工中，采取全孔一次壓入式注漿與分段前進式注漿。當整個鉆孔過程未發(fā)現(xiàn)涌水，則“一鉆到底”，采取全孔一次壓入式注漿；若在施工中出現(xiàn)涌水，則停止注漿，采取分段前進式注漿。

[1] 李明領，王延濤，何寶夫.太行山隧道富水段寬張裂隙注漿效果分析[J].鐵道建設，2014，(12)：36-39.

[2] 張民慶，張亮，何志軍，等.太行山隧道富水寬張裂隙注漿堵水技術研究[J].鐵道工程學報，2015，(1)：104-109.

[3] 康海波，周超月，陳先國，等.富水巖溶地層大斷面公路隧道注漿堵水技術[J].施工技術，2014，(43)：406-409.

[4] 呂言新，張猛，董之龍.富水巖溶隧道注漿堵水技術研究[J].中國礦山工程，2012，(1)：60-63.

[5] 付型韜.中天山隧道高壓富水段超前注漿堵水試驗研究[J].山西建筑，2014，40(6)：178-180.

2015-05-05

王小川(1974-)，男，貴州遵義務川人，高級工程師，研究方向：公路施工。

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1008-3383(2015)09-0141-01