GT—1新型水泥基抗分散注漿材料在岑水高速公路均昌隧道帷幕注漿中的應(yīng)用

陳慧

摘 要：GT-1水泥基抗分散注漿材料與水泥漿液混合后呈膏狀，具有初終凝時(shí)間可調(diào)、動(dòng)水抗分散、可泵性好、早期強(qiáng)度高、環(huán)保無(wú)毒等顯著優(yōu)勢(shì)。岑水高速公路均昌隧道富水軟弱地層在帷幕注漿施工過(guò)程中通過(guò)GT-1水泥基注漿材料的選用、配比、注漿施工以及高壓涌水封堵和地層加固，成功封堵了地層內(nèi)高壓、大流量涌水，大幅提高了圍巖的承載能力和穩(wěn)定性，確保了隧道掘進(jìn)安全，為隧道貫通提供了保障。

關(guān)鍵詞：均昌隧道；GT-1新型水泥基注漿材料；帷幕注漿；突涌水災(zāi)害治理；富水軟弱地層

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.094

0 工程概況

岑溪—水汶高速公路項(xiàng)目均昌隧道穿越岑溪市岑城鎮(zhèn)山心村及大隆鎮(zhèn)均昌村之間的崇山峻嶺，設(shè)計(jì)隧型為分離式小凈距，左右兩洞車(chē)道中心線(xiàn)間距30m，凈距17m，隧道凈空（孔-寬×高）為1-10.75×5m。左線(xiàn)起訖樁號(hào)為DK6+455～DK10+725，長(zhǎng)4270m，右線(xiàn)起訖樁號(hào)為CK6+477～CK10+765，長(zhǎng)4288m。

隧道于2011年3月開(kāi)工，采用全斷面法開(kāi)挖。至2013年5月，隧道右線(xiàn)尚有152m未貫通（CK7+833～CK7+985），左線(xiàn)有141m未貫通（DK7+817～DK7+958）。未貫通段位于山心村下方，埋深約90-100m。該區(qū)域?yàn)槲⑿团璧氐匦?，提供了?qiáng)有力的匯水地勢(shì)。圍巖為全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，破碎且節(jié)理裂隙發(fā)育，為突水突泥提供了導(dǎo)水通道。同時(shí)，隧址區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，雨量充沛，降雨集中，為突水突泥提供水源補(bǔ)給條件。上述三因素聯(lián)合作用導(dǎo)致突水突泥強(qiáng)度高，治理難。

隧道施工過(guò)程中共發(fā)生四次大規(guī)模突水突泥災(zāi)害，極大威脅了施工安全，嚴(yán)重延緩了施工進(jìn)度，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆詈蛥^(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來(lái)惡劣的影響。均昌隧道已成為岑溪—水汶高速公路全線(xiàn)通車(chē)的“卡脖子”工程。為防止施工過(guò)程中突水突泥災(zāi)害再次發(fā)生，確保工程順利貫通和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)未貫通段進(jìn)行突涌水封堵和系統(tǒng)的圍巖加固是必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題，經(jīng)專(zhuān)家組討論未貫通段采用帷幕注漿方案。

1 GT漿液的選用

在隧道與地下工程突涌水災(zāi)害治理工程中常用的注漿材料有水泥單液漿、C-S雙液漿、硫鋁酸鹽水泥單液漿等。傳統(tǒng)材料均存在自身劣勢(shì)，主要包括：①無(wú)法根據(jù)工程地質(zhì)條件實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)初終凝時(shí)間，導(dǎo)致漿液長(zhǎng)距離泵送能力差（特別是C-S雙液漿、硫鋁酸鹽水泥單液漿）、可注性差，難以控制漿液在地層中的擴(kuò)散路徑和擴(kuò)散范圍；②漿液凝固的早期強(qiáng)度較低，對(duì)軟弱地層的初期加固效果不夠顯著；③ 抗動(dòng)水沖刷能力差，對(duì)于高壓富水薄弱區(qū)的治理效果差。

區(qū)別于傳統(tǒng)材料，GT-1新型水泥基注漿材料與水泥漿液混合而成的雙液漿具有初終凝時(shí)間可調(diào)、擴(kuò)散控制性好、動(dòng)水抗分散、早期強(qiáng)度高、環(huán)保無(wú)毒等顯著優(yōu)點(diǎn)。該材料采用雙液混合方式進(jìn)行注漿，主要在圍巖破碎、裂隙發(fā)育、地下水水量大、壓力高、流速快、常規(guī)漿液難以留存的條件下使用。該材料要針對(duì)不同圍巖、不同水量水壓進(jìn)行凝固試驗(yàn)，確定合理的注漿參數(shù)，以保證注漿效果和注漿安全。

2 GT-1注漿材料的性能參數(shù)

通過(guò)控制材料配比，實(shí)現(xiàn)初凝凝結(jié)時(shí)間在45s～30min，終凝時(shí)間在2min ～45min內(nèi)的有效調(diào)整，如圖1中所示。

可以實(shí)現(xiàn)在30分鐘內(nèi)持續(xù)泵送；水泥：外加劑=5：1材料凝膠體強(qiáng)度增長(zhǎng)較快在水流速小于1m/s條件下存留率超過(guò)60%，具有良好的動(dòng)水抗分散能力。

漿液注入地層后，受環(huán)境影響小，強(qiáng)度增進(jìn)率顯著快于普通水泥材料，最終強(qiáng)度可達(dá)20MPa以上。

3 GT-1漿液的施工工藝及注漿效果

3.1 注漿設(shè)備及工藝

均昌隧道搶險(xiǎn)段進(jìn)口端共開(kāi)展十個(gè)循環(huán)帷幕注漿施工，以全斷面帷幕注漿為主。

根據(jù)工程性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)需要，配備了滿(mǎn)足均昌隧道帷幕注漿施工要求的的鉆探和注漿設(shè)備。鉆探設(shè)備選型及配置如表1所示。水泥--GT雙液注漿工藝示意圖見(jiàn)圖2。

3.2 注漿選擇及終壓控制標(biāo)準(zhǔn)

在均昌隧道搶險(xiǎn)段帷幕注漿施工中，原則上在無(wú)水較穩(wěn)定圍巖內(nèi)以及對(duì)大型空腔空洞進(jìn)行充填時(shí)，以注水泥單液漿為主；在富水或坍塌嚴(yán)重的地層內(nèi)以注雙液漿為主；施工中采用的雙液漿包含水泥—水玻璃雙液漿和水泥—GT雙液漿兩種類(lèi)型，當(dāng)單孔涌水量<8m3時(shí)以水泥—水玻璃雙液漿為主，單孔涌水量>8m3時(shí)以水泥—GT雙液漿為主；水泥—GT雙液漿的配比范圍為1：1～5：1，不同材料配比對(duì)應(yīng)的初終凝時(shí)間不同，具體根據(jù)治理段范圍和現(xiàn)場(chǎng)的溫濕環(huán)境判斷；小于8m的淺層圍巖內(nèi)注漿加固，以雙液漿為主，單液漿為輔，且有效終壓不得超過(guò)1.5MPa；注單液漿時(shí)，若持續(xù)注漿較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不升壓，更換為雙液注漿。在下入二級(jí)套管后的深部圍巖內(nèi)注漿，選用單雙液復(fù)合式交替注漿方式，以提高漿液擴(kuò)散范圍和留存量，可根據(jù)具體情況適當(dāng)把注漿終壓提高到2.0-6.0MPa。注漿終壓的選擇結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工安全和圍巖耐久性，通過(guò)探查孔注漿試驗(yàn)最終確定。

4 帷幕注漿后的質(zhì)量檢查和結(jié)果分析

注漿效果檢驗(yàn)是評(píng)價(jià)注漿加固效果的依據(jù)，本工程擬采用地球物理探測(cè)、P-Q-t曲線(xiàn)、檢查孔等方法相結(jié)合的多手段綜合檢驗(yàn)方法，對(duì)注漿治理效果進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)和系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

注漿過(guò)程中采用P-Q-t曲線(xiàn)以及注漿加固結(jié)束后采用地球物理探測(cè)方法和檢查孔法反映注漿治理效果顯著，滿(mǎn)足隧道開(kāi)挖的安全要求。開(kāi)挖時(shí)圍巖干燥，掌子面穩(wěn)定，漿脈充填良好。

5 結(jié)論

均昌隧道搶險(xiǎn)段圍巖為全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，松散薄弱，節(jié)理裂隙極端發(fā)育。隧址區(qū)富含地下水，且水壓高、流量大，導(dǎo)致突水突泥災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)極高。在進(jìn)口端帷幕注漿施工中，采用了GT-1水泥基抗分散注漿材料。對(duì)搶險(xiǎn)段地層進(jìn)行了有效地地下水封堵和圍巖加固。通過(guò)地球物理探測(cè)、檢查孔、注漿P-Q-t曲線(xiàn)分析三種方法對(duì)注漿加固效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為GT-1水泥基注漿材料對(duì)高壓大流量地下水的封堵效果顯著，對(duì)地層承載力和自穩(wěn)性有明顯提升作用，帷幕注漿達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為為隧道安全掘進(jìn)提供了安全保障。

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