超前帷幕注漿技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用分析

邴春偉

中交路橋建設(shè)有限公司總承包分公司

超前帷幕注漿技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用分析

邴春偉

中交路橋建設(shè)有限公司總承包分公司

隨著社會(huì)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)诔鲂械谋憬莘矫娴囊笤絹?lái)越高，這就促使很多基礎(chǔ)公共設(shè)施的建設(shè)。而隧道是一種埋設(shè)在地層之內(nèi)的工程建筑物，是利用地下空間設(shè)置交通基礎(chǔ)設(shè)施的一種形式。在隧道施工當(dāng)中非常容易出現(xiàn)坍塌和突水之類(lèi)的問(wèn)題，而利用帷幕注漿技術(shù)能夠在一個(gè)特定范圍內(nèi)的圍巖縫隙將水?dāng)D出，從而形成具備較大強(qiáng)度的一種混合漿體，繼而形成水帷幕而起到止水的功能。本文結(jié)合某隧道工程的施工實(shí)例，對(duì)帷幕技術(shù)施工的過(guò)程進(jìn)行了分析，以期為我國(guó)隧道施工工程技術(shù)水平的提升提供良好的工作思路。

隧道工程；施工技術(shù)；帷幕注漿技術(shù)應(yīng)用

目前，隧道工程已經(jīng)逐漸被應(yīng)用在了地下施工項(xiàng)目當(dāng)中，而隨著隧道工程在規(guī)模和數(shù)量上的逐漸擴(kuò)大，出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多，施工的難度也顯得更大。所以，將現(xiàn)代高新技術(shù)應(yīng)用在隧道工程的建設(shè)當(dāng)中顯得尤為重要。超前帷幕注漿技術(shù)(下文簡(jiǎn)稱為帷幕注漿技術(shù))是注漿施工技術(shù)的一個(gè)分支，其應(yīng)用主要是通過(guò)氣壓或者液壓，結(jié)合工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，把漿液依據(jù)特定的濃度經(jīng)過(guò)注漿孔而壓送到巖土層當(dāng)中，繼而對(duì)巖土層當(dāng)中得到裂隙等加以填補(bǔ)，達(dá)到巖土力學(xué)性能提升的作用，為工程質(zhì)量提供保障。

1、工程概況

本文結(jié)合某隧道工程的施工實(shí)例，對(duì)帷幕注漿技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。該隧道的總長(zhǎng)是803.34米。而隧道開(kāi)挖斷面的尺寸是6.02*4.98米。這個(gè)隧道的圍巖由砂巖、泥質(zhì)砂巖和泥巖等主要類(lèi)型的土層組成，砂巖是相對(duì)富水層。所以河水位之下的泥質(zhì)砂巖的接觸帶非?？赡軙?huì)形成突水或者坍塌的情況。為了保證隧道施工過(guò)程的安全，相關(guān)設(shè)計(jì)人員和工程管理人員經(jīng)過(guò)分析和探討，最終決定采用帷幕注漿的技術(shù)針對(duì)該隧道工程加以處理。

2、漿液選擇

我們利用超前探孔的形式對(duì)隧道當(dāng)中的實(shí)際情況加以勘測(cè)，結(jié)合勘測(cè)的結(jié)果所顯示的地質(zhì)條件以及涌水的狀況，施工管理人員決定采取水泥-水玻璃形式的漿液。而漿液所對(duì)應(yīng)的配合比是一種決定注漿效果的關(guān)鍵性因素。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，該工程最終將水泥和水玻璃的配合的體積比確定為1：0.5到1：1。

3、選擇注漿參數(shù)

依據(jù)工程整體的設(shè)計(jì)需求，注漿范圍應(yīng)該是開(kāi)挖輪廓線之外三米。將循環(huán)注漿段長(zhǎng)度嚴(yán)格控制在二十米，而注漿終孔的間距依據(jù)漿液擴(kuò)散半徑的1.5到1.6倍加以確定，通常都是兩到三米。而該隧道工程所選取的注漿終孔的間距是三米。該隧道中的涌水壓力是0.45兆帕，通常情況之下，應(yīng)該將注漿最終壓力嚴(yán)格控制在1.5到4兆帕之間。結(jié)合該工程項(xiàng)目的中土層的實(shí)際狀況，所以最終將注漿壓力確定成1.8兆帕。注漿總量要依據(jù)巖體的孔縫率，以及漿液所具備的充填率加以估算和確定[1]。

4、帷幕逐漸技術(shù)應(yīng)用

4.1 帷幕注漿的施工工藝流程

該隧道工程所實(shí)施達(dá)的帷幕注漿施工，經(jīng)過(guò)研討將具體施工工藝的流程確定為：孔位標(biāo)注、臺(tái)車(chē)就位、鉆孔方向的確定、鉆孔、孔口管的設(shè)置、注漿以及效果檢測(cè)。

4.2 止?jié){墻施工建設(shè)

在對(duì)混凝土止?jié){墻加以施工建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，最為重要的應(yīng)該就是對(duì)止?jié){墻設(shè)置的厚度加以確定。要是出現(xiàn)了止?jié){墻厚度太小的情況，就不能達(dá)到注漿所需要的壓力，而且也不能保證施工過(guò)程的安全性。而要是起厚度太大，就會(huì)對(duì)資源形成浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)鉆孔施工的速度造成一定的影響。在通常狀況之下，應(yīng)該結(jié)合最大注漿壓力、注漿材料強(qiáng)度以及隧道開(kāi)挖斷面大小等因素對(duì)止?jié){墻厚度加以綜合分析和考慮。本文所提及的隧道工程所應(yīng)用的止?jié){墻是平面型的混凝土止?jié){墻。結(jié)合該工程的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，最終將混凝土止?jié){墻的厚度確定為三米，注漿材料則采用C20強(qiáng)度的混凝土。

4.3 孔口管的埋設(shè)

在對(duì)孔口管加以埋設(shè)的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該保證其具有牢固和密實(shí)的特性，從而保證不會(huì)發(fā)生漏漿或者串漿等問(wèn)題。在該隧道工程當(dāng)中對(duì)孔口管實(shí)施的埋設(shè)過(guò)程，要先利用鉆機(jī)實(shí)施鉆孔作業(yè)，而鉆孔的長(zhǎng)度應(yīng)該控制為3.2米。然后再將三米長(zhǎng)的長(zhǎng)孔口管插入到鉆孔之內(nèi)，長(zhǎng)孔口管外露部分的長(zhǎng)度應(yīng)該在20到30厘米之間。接下來(lái)在注漿管孔口位置利用膠泥以及麻絲之類(lèi)的材料對(duì)其加以纏繞，繼而保證注漿孔口管跟孔壁之間能夠?qū)崿F(xiàn)充分的塞緊[2]。這就實(shí)現(xiàn)了注漿管固定步驟的完成。而在膠泥凝固到一定程度以后，就可以開(kāi)始實(shí)施帷幕注漿的步驟了。

4.4 鉆孔

在實(shí)施鉆孔工作以前，應(yīng)該結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙當(dāng)中的具體要求對(duì)孔位加以確定。依據(jù)相關(guān)規(guī)范當(dāng)中的要求，實(shí)際施工所形成的孔位跟設(shè)計(jì)孔位間的偏差要控制在五厘米之內(nèi)，而且偏角應(yīng)該符合設(shè)計(jì)方案的要求。通常情況之下，在每鉆進(jìn)一定的長(zhǎng)度以后，就要對(duì)孔位加以一次檢查，如果發(fā)生了偏差問(wèn)題應(yīng)該加以及時(shí)的修正。孔位所處位置相應(yīng)的偏移量要控制在三十厘米之內(nèi)。而在實(shí)施鉆孔工作的時(shí)候，要依據(jù)從外到內(nèi)的基本順序?qū)嵤?。針?duì)同一圈之內(nèi)的鉆孔，要利用間隔的方式加以施工。在鉆進(jìn)的過(guò)程當(dāng)中，要是出現(xiàn)了涌水，亦或是卡鉆之類(lèi)的問(wèn)題，就應(yīng)該立刻停止鉆進(jìn)，然后對(duì)鉆孔加以清理以后才能繼續(xù)進(jìn)行。在鉆孔的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該對(duì)一些相關(guān)的數(shù)據(jù)信息加以良好的記錄，從而為后續(xù)的工作提供保障。

4.5 制漿

依據(jù)工程設(shè)計(jì)方案當(dāng)中的配合比，對(duì)漿液加以合理的配制。在對(duì)水泥漿液加以配制的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該嚴(yán)格禁止有其它的雜物混入到漿液當(dāng)中。而在水泥-水玻璃形式的漿液攪拌配置完成以后，要對(duì)其加以過(guò)濾，然后將過(guò)濾后的漿液灌入存漿槽之內(nèi)。而配置完的漿液要在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)使用完畢，如果超過(guò)規(guī)定的時(shí)間就應(yīng)該將其廢棄，以免影響到注漿的效果。

4.6 壓水實(shí)驗(yàn)

在實(shí)施帷幕注漿的施工過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的壓水實(shí)驗(yàn)，本文所提及的隧道工程當(dāng)中采取的壓水方法是雙塞正水法。在實(shí)施壓水實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，要在孔口管中的回水管上面設(shè)置一塊壓力表。而依據(jù)設(shè)計(jì)要求，實(shí)驗(yàn)的壓力應(yīng)該控制在靜水壓力的一點(diǎn)五倍到兩倍之間。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程當(dāng)中要定時(shí)對(duì)流量以及壓力加以觀察，通常應(yīng)該將間隔時(shí)間設(shè)置為十分鐘。壓水實(shí)驗(yàn)最終結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是：壓力以及流量都維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，而且針對(duì)流量實(shí)施的連續(xù)四次觀察所呈現(xiàn)的最大值跟最小值之間的差距應(yīng)該小于百分之十。在達(dá)到了實(shí)驗(yàn)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)后，就可以停止實(shí)施壓水實(shí)驗(yàn)，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)當(dāng)中最終的流量確定成計(jì)量流量。

4.7 鉆孔的清洗

在針對(duì)鉆孔實(shí)施注漿步驟以前，要先對(duì)鉆孔加以沖洗，將其中所存在的各種雜物徹底清理干凈。在本文所提及隧道工程當(dāng)中我們采用的是壓力突然上升和下降的沖洗方式。在沖洗后出水管的水呈現(xiàn)出較為潔凈的狀態(tài)時(shí)，并且保持十分鐘以上，總沖洗時(shí)間高于三十分鐘之后，就可以確定鉆孔的清洗工作已經(jīng)完成[3]。

4.8 注漿的順序以及速度

在這個(gè)隧道工程當(dāng)中我們?cè)谧{施工當(dāng)中利用的是自外向內(nèi)的注漿順序。通常情況之下，應(yīng)該先試試無(wú)水孔注漿的施工，繼而對(duì)有水孔實(shí)施注漿工作。在無(wú)水的地段當(dāng)中應(yīng)該依據(jù)從拱角先開(kāi)始的順序?qū)嵤┳{工作，而且也可以依據(jù)從拱頂先開(kāi)始注漿的順序。通常情況之下應(yīng)該結(jié)合注漿出水量大小的呈現(xiàn)對(duì)注漿的速度加以確定。而注漿過(guò)程通常都是利用從快到慢的速度變化形式進(jìn)行。

4.9 注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合工程施工的相關(guān)要求，在帷幕注漿的施工過(guò)程當(dāng)中，是結(jié)合注漿的壓力以及注漿量等數(shù)據(jù)實(shí)施注漿的具體施工。在進(jìn)行注漿的時(shí)候，注漿的壓力會(huì)逐漸上升，而在注漿的壓力達(dá)到了設(shè)計(jì)的最終壓力之后，同時(shí)在這個(gè)狀態(tài)之下保持十分鐘以上的情況之下，就可以基本認(rèn)為這個(gè)鉆孔的注漿工作達(dá)到了相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)。而在單孔注漿量跟設(shè)計(jì)的注漿量基本上相等的時(shí)候，且注漿結(jié)束的時(shí)候所呈現(xiàn)的注漿量是20-30L/min之下，就可以對(duì)這個(gè)鉆孔停止注漿工作了。

在注漿工作完成以后，要對(duì)注漿的效果加以檢查。一般情況之下，每個(gè)注漿的循環(huán)要設(shè)置四個(gè)檢查孔，從而對(duì)注漿充填的狀況加以檢查。針對(duì)檢查孔的深度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該結(jié)合注漿加固的具體范圍來(lái)確認(rèn)。

5、注漿施工的判斷標(biāo)準(zhǔn)

注漿施工最終效果的判定標(biāo)準(zhǔn)是在嚴(yán)重破碎帶中的檢查孔出水量要比0.2L/min小，而且任何一個(gè)檢查孔所呈現(xiàn)的出水量都要比10L/min要小。而在一般地段，檢查孔呈現(xiàn)的出水量要比0.4L/min小，而任何一個(gè)檢查孔所呈現(xiàn)的出水量則要比10L/min小[4]。

結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合某隧道工程施工過(guò)程的實(shí)際例子，對(duì)這個(gè)隧道中圍巖所呈現(xiàn)的突水和坍塌的狀況，應(yīng)用帷幕注漿的技術(shù)方法進(jìn)行了處理。通過(guò)對(duì)其加以注漿處理之后，講過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其注漿效果可以滿足相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這就證明了本文所采用注漿施工的可行性，能夠?yàn)橥N類(lèi)型的工程所借鑒和參考。相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該積極探索，對(duì)國(guó)外的一些相關(guān)應(yīng)用技術(shù)加以借鑒，結(jié)合我國(guó)隧道工程的實(shí)際情況，制定出更為科學(xué)合理的施工方案，為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)提供源源不斷的動(dòng)力。

[1]易星.超前帷幕注漿技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2017，(01)：47-50.

[2]陳大偉.帷幕注漿技術(shù)在高速公路隧道施工中的應(yīng)用研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2016，(06)：243-244.

[3]陳曉琴.超前帷幕注漿技術(shù)在客運(yùn)專線鐵路隧道施工中的應(yīng)用[A].上海市土木工程學(xué)會(huì)、上海隧道工程股份有限公司.地下工程施工與風(fēng)險(xiǎn)防范技術(shù)——2007第三屆上海國(guó)際隧道工程研討會(huì)文集[C].上海市土木工程學(xué)會(huì)、上海隧道工程股份有限公司，2007：4.

[4]劉志廣.帷幕注漿技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用[J].華東公路，2016，(02)：35-36.