竹仔坑隧道全斷面注漿技術

趙潔

（中鐵十七局集團第六工程有限公司）

竹仔坑隧道全斷面注漿技術

趙潔

（中鐵十七局集團第六工程有限公司）

竹仔坑隧道設計要穿越破碎帶，洞內地質情況復雜，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖在路線縱向交錯前進，且該隧道洞頂上方有水庫，洞內水量較多，為保證施工安全與進度，決定采用全斷面預注漿技術進行封堵，對圍巖進行了加固，有效地堵住了地下水，使隧道掘進工作正常推進。

隧道；破碎帶；富含水量；全斷面注漿

目前，在我國公路隧道工程建設的過程中，因地質條件、地下水、隧道埋深等因素影響，易造成地層變形、隧道漏水等不良現(xiàn)象，再加上現(xiàn)今我國在注漿設計、施工一級質量檢查手段方面依舊缺乏一定的系統(tǒng)研究，還沒有形成一套完善的技術方案，這樣給施工質量和注漿效果評價帶來一定的不可靠性。由于該隧道工程項目本身具有一定的復雜性，因此，在復雜的地質條件下施工，管理人員對施工技術提出新的要求，尤其是隧道，本文主要通過對竹仔坑隧道的設計流程以及施工方案進行分析，以供參考。以求達到對注漿技術積累一定的經驗，為我國以后其它隧道的建設提供寶貴的經驗的目的。

1　工程概況

竹仔坑隧道本標段起點樁號為K2+660，，隧道右線長751m，左線長730m。隧道單洞凈高5m，凈寬13.00m（行車道寬度7.5m；左側側向寬度0.5m，右側側向寬度0.75m；兩側檢修道寬度均為0.75m）；隧道位于圓曲線上，曲線半徑分別為R=1000m和R= 1430m。隧道縱坡-1.0%。隧道在K2+980～K3+020穿越破碎帶，于K2+660（ZK2+660）～K2+770（ZK2+750）鄰近竹仔坑水庫，該處隧道洞頂埋深約20m，該處隧道設計高程約為46m，洞頂埋深約20m，隧道邊線離水庫邊線水平最近距離約15m。竹仔坑水庫水面高程約為69m，根據(jù)現(xiàn)場調查，該水庫水深約為3～4m，隧道洞頂離水庫庫底垂直距離約14m左右，隧道邊線距離水庫邊線水平最近距離約15m。

2　施工原則與工藝流程

針對隧道高壓富水區(qū)采取了“注漿堵水，限量排放”的施工原則。為確保竹仔坑隧道的安全優(yōu)質、快速順利施工，有效地采取施工方案，選擇合理的注漿方法，在隧道施工中采取了多種地質超前預測預報手段，如超前水平探孔探水、紅外線、TSP地質雷達超前地質預測預報和地質素描等手段，通過對地質預報信息的綜合分析，可以比較準確地判明前方地質情況。在紅外探水探得掌子面前方有富含水段后，通過超前水平探孔，對直觀判斷施工前方地質圍巖狀況，以確保施工安全。利用液壓鉆孔臺車或YQ-100A施鉆深孔，在拱頂、起拱線和隧道中下部位各鉆φ76mm孔，孔深超出注漿段5m左右。采用鉆眼排渣取樣分析，記錄鉆速、水質水量變化情況以及開挖后的巖面觀測素描，綜合判斷預報前方水文、地質條件。預測工作面前方注漿段長度范圍的地質構造和巖性、地下水出露位置和水量大小，以及圍巖變化情況。前方圍巖軟弱，探孔流量達到3L/min以上，采用斷面注漿止水。

2.1封閉墻（止?jié){墻施工）

對開挖掌子面封閉處理，采用掛網(wǎng)錨噴的形式，對整個開挖掌子面進行掛設φ6.5鋼筋網(wǎng)片后噴射C25混凝土，噴射混凝土厚度20cm。根據(jù)掌子面前邊富含水及涌水情況，可適當增加止?jié){墻厚度。

2.2布孔、鉆孔

由測工站在工作平臺上，用紅油漆在掌子面上按設計準確畫出鉆孔位置，標注編號，一個斷面布孔38個（如圖1）。

圖1　

采用PG115鉆機，該鉆機通過自身履帶行走至掌子面位置就位。臺車鉆孔工作參數(shù)：鑿巖臺車鉆孔作業(yè)的推進壓力2.5～4.0MPa，回轉壓力5.0～6.0MPa，沖擊壓力19～20MPa。注漿段鉆孔憤怒三段實施，第一段長12m，第二段長20m，第三段長30m（如圖2）。

2.3埋設孔口管

孔口管直徑為108mm，厚5mm無縫鋼管，單根管長3m，采用人工安裝，安裝后外露20～30cm。

2.4注漿

采用水泥-水玻璃雙液注漿。

通過水泥-水玻璃與水發(fā)生化學反應，固結巖體，水泥-水玻璃的主要化學反應為：

圖2　

Ca（OH）2+NaO·nSiO2+mH2O→Ca·nSiO2·nH2O+NaOH

在硅酸三鈣的水化過程中產生氫氧化鈣：

3Ca·SiO2+nH2O=2Ca·SiO2·（n-1）H2O+Ca（OH）2

在混合液中水泥與水玻璃的反應快，水泥本身的水解化學反應要慢得多。根據(jù)這一原理采用固定水灰比，只改變水玻璃漿液濃度及水泥漿液與水玻璃漿比例進行水玻璃參數(shù)設計。根據(jù)實驗得出水泥-水玻璃體積比為1：0.7，水泥漿水灰比為0.8：1，水玻璃稀釋濃度為25～35Bé。

（1）全斷面周邊預注漿分段實施，每段注漿長度30m，開挖長度25m，預留5m作為下一分段的止?jié){墻，加固范圍為開挖輪廓線外5m，注漿順序為從外至內，從上至下。

（2）成孔注漿采用前進式分段注漿，套管安裝完成后，每鉆進5～7m即開始注漿，注漿達到設計要求后開始下一階段鉆孔注漿。

（3）采取反復注入、稀漿與濃漿交替、壓力控制與注入漿量控制相結合的措施，注漿壓力從低到高逐漸加壓。初始注漿壓力采用1.2倍靜水壓力，注漿時間根據(jù)漿量的注入速率進行靈活調整。

（4）每環(huán)注漿孔先施工奇數(shù)編號注漿孔，然后施工偶數(shù)編號注漿孔同時作為檢查孔。待所有注漿孔施工完畢后，根據(jù)壓漿孔涌水量來決定局部地段是否須補設注漿孔。每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的應追加鉆孔注漿，再次壓注直到達到設計要求為止。

（5）待注漿完畢后，再應采用地質雷達或紅外探水對前方地質情況的變化進行分析，并在注漿范圍內施作2～3個水平探孔，檢驗注漿效果，根據(jù)探孔出水情況確定是否需要補充注漿。以確保注漿達到良好的效果。

在水壓、水量較大的情況下，采用分層泄水減壓、分層注漿方式。即下層管注漿，中層管放水；中層管注漿，上層管放水，這樣逐層抬水，把水排擠到拱頂以上規(guī)定的止水固結圈以外。

注漿順序為由下而上，由里向外。注漿壓力考慮到巖層裂隙阻力，初始壓力0.5MPa，終壓1.5MPa（如圖3～4）。

2.5加固效果檢查

采用水平鉆孔檢測：對端頭進行水平鉆孔，全斷面鉆孔數(shù)量不小于8個，對富含水及涌水段可適當增加鉆孔數(shù)量，每次鉆孔深度5m，每掘進施工4m后進行一次鉆孔檢查，如檢查鉆孔后孔道溢水較小或基本無水溢出則說明注漿效果理想，可以進行正常掘進施工，如水流較大，且不能保證施工安全時則需要對該溢水斷面進行再注漿加固直到滿足要求方可掘進施工。

圖3　前進式注漿流程及示意圖

圖4　孔位照片雙液注漿

圖5　注漿效果1

圖6　注漿效果2

3　施工安全方案

（1）制定切實可行的施工方案，充分預估可能出現(xiàn)的問題，并對其進行改進和完善。

（2）實地培訓施工人員和探求科學合理的注漿參數(shù)，為施工的順利開展奠定基礎。

（3）用地質水平鉆機超前鉆探，獲取地下水良、水壓以及地質的構造情況，再根據(jù)這些信息，綜合分析，確定注漿參數(shù)。

（4）在注漿施工過程中，注漿量和注漿壓力是兩個極為重要的參數(shù)，，而斷層地段施工，關鍵的是注漿固結效果。因此，為保證注漿質量標準，除了認真操作外，還要認真做好注漿施工記錄，以便進行綜合分析判斷。

（5）在隧道開挖的過程中，嚴格做好初期支護和監(jiān)控量測工作，以防施工中出現(xiàn)坍塌以及注漿帷幕失穩(wěn)等危急現(xiàn)象的發(fā)生。

（6）注漿時需要密切關注漿液的流量，當壓力突然上升、下降或者漿液溢出時，應立即停止注漿，并且必須查明出現(xiàn)異常的原因，采取必要的措施后，比如調節(jié)注漿參數(shù)、移位、打斜孔等，方可繼續(xù)注漿。

4　結語

從竹仔坑隧道的整個施工效果來看，注漿質量把握較好，未引起周圍建筑物的沉降、開裂等不良現(xiàn)象。比如，在注漿過程中，采取反復注入、稀漿與濃漿交替的方法，使注漿壓力從低到高逐漸增壓，并且在注漿完畢后，嚴格檢驗注漿效果，來確保注漿達到了最好效果，不僅如此，還通過對破碎帶富含水段的斷面預注漿加固處理，使本隧道安全順利的完成了掘進工作，為今后想換的隧道施工建設工程積累了寶貴的經驗。

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U455.49

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1673-0038（2015）14-0199-03

2015-3-5