地表注漿加固在不良地質(zhì)隧道施工中的應(yīng)用

摘要：針對(duì)麻昭高速公路大樹(shù)子隧道出口洞口段覆蓋層薄，主要為碎石、塊石、粉狀黏土等組成的堆積體，且洞口存在偏壓，屬于淺埋偏壓不良地質(zhì)段。施工中采用地表注漿方案對(duì)堆積體進(jìn)行預(yù)加固處理，有效保證了進(jìn)洞安全，經(jīng)實(shí)踐證明該方案可行。

關(guān)鍵詞：隧道施工 注漿 預(yù)加固

1 工程概況

大樹(shù)子隧道是麻昭高速公路上的一座中長(zhǎng)隧道。隧道為雙向4車道分離式隧道，右洞長(zhǎng)733m，左洞長(zhǎng)726m。隧道設(shè)計(jì)建筑限界寬10.25m，高5.0m；內(nèi)輪廓凈寬11.0m，凈高7.1m。設(shè)計(jì)圍巖類別全部為Ⅳ、Ⅴ級(jí)。

隧道右線出口位于山前斜坡地段，地面縱、橫坡均較陡，洞口存在一定偏壓。地勘資料顯示該段地處中山峽谷地貌區(qū)，不良地質(zhì)主要為巖堆體，洞口圍巖段主要為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r及少量中風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖質(zhì)軟；巖層傾向?qū)λ淼琅潘焕?，集中降雨?duì)顟B(tài)下洞室內(nèi)可能呈淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?；同時(shí)隧道洞頂距洞口約20m處有施工便道；對(duì)洞口施工極為不利，進(jìn)洞難度大。經(jīng)專家論證，決定采用地表注漿加固施工輔助措施。

2 注漿加固方案設(shè)計(jì)

在充分研究和分析地質(zhì)條件的前提下，本著經(jīng)濟(jì)合理、安全高效的原則，地表注漿加固方案設(shè)計(jì)如下：

2.1 注漿加固范圍

（1）縱向范圍：K27+843～K27+813。

（2）橫向范圍：K27+843～K27+833段為開(kāi)挖輪廓線水平向外延伸8m；K27+833～K27+813段為開(kāi)挖輪廓線水平向外延伸5m。

（3）豎向范圍：K27+843～K27+833段開(kāi)挖輪廓線外為地面以下15m范圍，開(kāi)挖輪廓線內(nèi)為地面以下8m范圍；K27+833～K27+813段均為地面以下8m。

2.2 注漿方式

采用高壓注漿泵全孔壓入式注漿，注漿壓力不小于2MPa。

2.3 地表止?jié){

地表止?jié){墻采用采用20cm厚C25噴射混凝土，內(nèi)設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)眼尺寸20*20cm。

2.4 注漿加固材料

地表注漿加固采用兩種規(guī)格型號(hào)的鋼管，K27+843～K27+833段開(kāi)挖輪廓線外采用Φ89，壁厚5mm鋼花管注漿加固，間距為2.0*2.0m，梅花型布置；K27+843～K27+833段開(kāi)挖輪廓線內(nèi)及K27+833～K27+813段采用Φ42，壁厚4mm鋼花管；間距為2.0*2.0m，梅花型布置；漿液采用水灰比1：1水泥漿，并摻入3%的水玻璃作為速凝劑；注漿結(jié)束后Φ89鋼管用M30水泥砂漿填充。

2.5 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以注漿終壓和注漿量進(jìn)行綜合控制判定，以保證注漿效果，在注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)量或者注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)最大注漿壓力后經(jīng)分析確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求即可停止注漿。

3 施工工藝

3.1 施工場(chǎng)地準(zhǔn)備及測(cè)量放樣

（1）平整場(chǎng)地：首先對(duì)要注漿的施工場(chǎng)地有影響的植被進(jìn)行清除后，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整。

（2）施工放線：按照設(shè)計(jì)對(duì)注漿段測(cè)設(shè)橫斷面，在橫斷面圖上對(duì)每個(gè)鉆孔進(jìn)行放樣，標(biāo)明每個(gè)斷面上點(diǎn)位的鉆孔深度。

3.2 鉆孔及清孔

鉆孔采用潛孔風(fēng)鉆，按照先兩邊、后中間的施工順序，先施工最遠(yuǎn)一排孔，然后施工最內(nèi)一排孔，最后施工中間一排加強(qiáng)孔。在同一排，為防止相臨施工孔之間擾動(dòng)塌孔，采用間隔施工法，施工孔間距為3孔，即：先進(jìn)行1#、4#、7#、10#……孔施工，再進(jìn)行2#、5#、8#、11#……孔施工，按此順序，直到全排孔施工完畢。在鉆進(jìn)過(guò)程中利用中空鉆桿將高壓風(fēng)持續(xù)送至孔底起到排渣和清孔的作用。

3.3 注漿管安裝

鋼花管用熱軋無(wú)縫鋼管以絲扣連接而成。鋼花管同一截面內(nèi)的接頭數(shù)不超過(guò)管數(shù)的50%，相鄰鋼管的接頭至少需錯(cuò)開(kāi)1m。鋼花管由按要求加工好的3～5m鋼管連接而成，由機(jī)械配合人工交叉放入鉆孔內(nèi)。

3.4 止?jié){墻施工

在鋼花管安裝完成后，分片噴射混凝土止?jié){墻，施工止?jié){墻時(shí)先封閉注漿管口，防治混凝土堵塞注漿管。

3.5 注漿

（1）止?jié){墻達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即對(duì)孔內(nèi)注漿，注漿漿液由高速制漿機(jī)拌制，在漿液攪拌均勻倒入儲(chǔ)漿桶是，必須經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)過(guò)濾。

（2）注漿順序與鉆孔順序一樣：按照先兩邊、后中間的施工順序，先施工最遠(yuǎn)一排孔，然后施工最內(nèi)一排孔，最后施工中間一排加強(qiáng)孔。在同一排，為防止相臨施工孔之間竄漿，采用間隔施工法，施工孔間距為3孔，即：先進(jìn)行1#、4#、7#、10#……孔施工，再進(jìn)行2#、5#、8#、11#……孔施工，按此順序，直到全排孔施工完畢。

4 施工注意事項(xiàng)

（1）由于本方案中地表注漿孔的鉆孔深度不盡相同，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格放樣并編號(hào)，嚴(yán)格控制鉆孔平面位置和垂直度，防止鋼花管與相鄰的鋼管或超前管棚發(fā)生相撞和立交。發(fā)現(xiàn)誤差超限及時(shí)糾正，若至終孔仍超限者應(yīng)封孔，原位重鉆。

（2）每班注漿開(kāi)始前須對(duì)施工機(jī)具、管路、儀表以及水電線路等進(jìn)行必要的檢查和試驗(yàn)，每班施工結(jié)束時(shí)應(yīng)對(duì)施工機(jī)具和設(shè)備進(jìn)行清洗、檢查和保養(yǎng)。

（3）注漿過(guò)程中，認(rèn)真觀測(cè)和記錄注漿壓力的變化和注漿量，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)注漿孔附近區(qū)域以及注漿管路的巡視檢查，如果發(fā)現(xiàn)跑漿或者壓力快速上升等異常情況應(yīng)立即停止注漿，待查明原因或者處理完問(wèn)題后再開(kāi)始。

5 施工效果

本隧道工程歷時(shí)2個(gè)月全部完成設(shè)計(jì)注漿孔的施工，通過(guò)實(shí)施地表注漿輔助施工措施，取得了如下效果：

（1）確保了施工質(zhì)量：通過(guò)實(shí)施地表注漿加固，有效的控制了圍巖松弛范圍和巖堆體的穩(wěn)定，提高了圍巖自身承載能力，改善了巖體的物理力學(xué)性能，提高了整體結(jié)構(gòu)的安全性。施工中經(jīng)對(duì)地表沉降、拱頂下沉和水平收斂等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行量測(cè)和分析，量測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)值以及變化速率均在設(shè)計(jì)及規(guī)范要求范圍以內(nèi)，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

（2）確保了施工安全：大樹(shù)子隧道出口施工點(diǎn)已經(jīng)順利進(jìn)洞并安全通過(guò)了淺埋巖堆體段，施工過(guò)程中未出現(xiàn)任何安全事故，所有施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，保證了工程施工的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了安全進(jìn)洞的目標(biāo)。為后續(xù)施工創(chuàng)造了良好的條件。

6 結(jié)語(yǔ)

本案例中地表注漿是利用鉆孔機(jī)械打孔，安裝鋼管，并用一定的壓力向土體孔隙、強(qiáng)風(fēng)化巖體裂隙中，碎石土孔隙、巖土層的界面、巖土的裂隙以及細(xì)顆巖體內(nèi)注入具有充填、膠結(jié)的漿液材料，經(jīng)過(guò)漿液的充填、壓密、滲透、劈裂等作用后，使巖土體洞穴、孔隙、裂隙被漿體充填，增強(qiáng)覆土強(qiáng)度、穩(wěn)定性和防水性；同時(shí)利用鋼管較高的抗剪強(qiáng)度和其錨固作用，將淺層堆積體膠結(jié)并錨固在基巖上，確保淺埋段的穩(wěn)定。

實(shí)踐證明：在隧道洞口淺埋、巖堆體等不良地質(zhì)段施工中采用地表注漿加固的方法施工成功可行，且安全可靠、質(zhì)量可控、經(jīng)濟(jì)合理，值得今后在類似工程施工中采用。

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（作者單位：中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司）

作者簡(jiǎn)介：張家宇（1985.4.26），男，湖北宜昌人，工程師，本科，現(xiàn)從事高速公路施工管理工作。