隧道注漿加固技術(shù)研究

張慧陽

摘 要：隧道常因地質(zhì)地形原因要穿越淺埋破碎區(qū)，存在重大的安全和質(zhì)量隱患。因此開展隧道淺埋破碎帶處治技術(shù)研究，已成為高速鐵路建設(shè)的重大課題，也是巫待解決的關(guān)鍵問題。近年來，注漿法在土木工程的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，越來越多的工程實(shí)踐證明，注漿工法因其眾多優(yōu)點(diǎn)，故在隧道工程中應(yīng)用愈來愈廣泛。注漿技術(shù)在結(jié)構(gòu)防滲、堵漏及地層加固等工程建設(shè)中的應(yīng)用非常廣泛，尤其是對(duì)隧道加固，保證建筑物的安全性意義十分重大。

關(guān)鍵詞：注漿技術(shù)；工程加固； 注漿加固技術(shù)

一、注漿材料種類的選擇

注漿加固技術(shù)是在不改變地層組織的情況下，憑借壓力作用，通過注漿管將漿液穩(wěn)步均勻地注入地層中。注漿材料通常指漿液中的主劑，為化學(xué)材料和粒狀材料；漿液是同主劑、溶劑、固化劑等經(jīng)混合后所配成的液體，可分為溶液型和懸濁型兩大類。

1、溶液型漿材

（1）水玻璃類漿液

水玻璃類漿液是由水玻璃溶液和膠凝劑組成，具有可注性好，凝膠時(shí)間短，毒副作用小等優(yōu)點(diǎn)。水玻璃是化學(xué)注漿中最早得到應(yīng)用的材料。

（2）木質(zhì)素類漿液

木制素類漿液由紙漿廢液、促凝劑和膠凝劑等組成。木質(zhì)素類漿液包括硫木素和鉻木素漿液。硫木素漿液低毒、無毒，是可用性高的注漿材料。而鉻木素漿液固化劑為重鉻酸納，其毒性大，無法大規(guī)模使用。

（3）聚氨酯類漿液

聚氨酯類漿液分水溶性和非水溶性。水溶性漿液具有親水性，漿液可均勻地分散或融解于水中，膠凝后形成包含大量水的彈性體；非水溶性漿液難以被地下水沖稀，遇水膨脹，粘度低，擴(kuò)散半徑和凝固體積比大，無環(huán)境污染，可注性能好。

（4）環(huán)氧樹脂類漿液

環(huán)氧樹脂類漿液的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度高、收縮小、化學(xué)穩(wěn)定性好，它的粘結(jié)力和內(nèi)聚力都較混凝土大，所以可用于結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。但存在漿液粘稠，可注性低，憎水性強(qiáng)，與潮濕裂縫粘結(jié)力差等不足。

2、懸濁液型漿材

懸濁液型漿材是指固體顆粒懸浮在水中的注漿材料。主要包括純水泥漿、水泥粘土漿、水泥水玻璃漿等。

（1）水泥漿液

普通硅酸鹽水泥是目前注漿工程中最常用的注漿材料。水泥細(xì)度是決定水泥性能的重要因素之一。水泥漿液材料造價(jià)低，無毒性，來源廣，施工工藝簡(jiǎn)單方便，結(jié)石率能達(dá)到99%，結(jié)石抗壓強(qiáng)度可達(dá)22MPa。水泥漿液的缺點(diǎn)是易沉淀析水，穩(wěn)定性差，不適宜動(dòng)水條件下注漿。由于本文涉及的銅鑼山隧道施工并無特殊要求，因此水泥漿液是施工所用的主要材料。

（2）水泥粘土類漿液

水泥粘土漿液是由水泥與粘土和水按比例混合而成。因粘土具有親水性好，分散性高的優(yōu)點(diǎn)，所以漿液沉淀析水性小，水泥粘土漿液的穩(wěn)定性很高。水泥粘土類漿液的結(jié)石率可高達(dá)100%，結(jié)石抗壓強(qiáng)度達(dá)13.6MPa。

（3）水泥水玻璃類漿液

水泥水玻璃漿液也叫CS漿液，是用水泥和水玻璃作主劑，按配比混合成雙液方式注入，也可加入速凝劑或緩凝劑來調(diào)整膠凝時(shí)間。其膠凝時(shí)間可調(diào)整在數(shù)秒內(nèi)，可達(dá)到控域注漿的目的，彌補(bǔ)了單一水泥漿的凝結(jié)時(shí)間長的缺點(diǎn)，目前應(yīng)用極其廣泛。

（4）超細(xì)水泥漿液

超細(xì)水泥最大粒徑10μm，平均粒徑僅4μm，。因此它能夠滲入到滲透系數(shù)為10-3～10-4cm/s的細(xì)砂層和巖石的細(xì)裂隙中。且抗壓強(qiáng)度高，結(jié)石耐久性強(qiáng)，漿液可注性好，穩(wěn)定性高。對(duì)于富含水飽和地層而言，采用超細(xì)水泥較其它材料優(yōu)勢(shì)明顯。

二、隧道注漿加固技術(shù)施工

1、施工準(zhǔn)備工作

在注漿的過程中，為了防止注漿施工過程中工作面冒漿，需對(duì)掌子面進(jìn)行封閉，對(duì)各注漿管采用間斷性注漿。在注漿施工前注意機(jī)具設(shè)備維修，對(duì)鉆機(jī)、注漿泵、攪拌機(jī)等機(jī)械進(jìn)行檢查、維修、保養(yǎng)，使其保持了良好的狀態(tài)。在施工時(shí)，準(zhǔn)備足夠的材料用量，包括超細(xì)水泥、水玻璃、緩凝劑等注漿材料，避免因缺料而影響施工的連續(xù)性。

2、施工作業(yè)

（1）鉆孔

首先按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確牢固地安放，鉆孔過程中，在任何情況下，都必須保證套管始終處于頂緊狀態(tài)，絕不允許后退、鉆頭脫落，這樣會(huì)堵塞該鉆孔。以至于鉆孔將無法繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)，造成該鉆孔報(bào)廢。如果發(fā)生這種情況，可采取“廢一補(bǔ)二”的補(bǔ)救措施。

（2）安設(shè)注漿管

在確定套管內(nèi)無阻塞物后，就進(jìn)行了注漿管的安設(shè)工作。需注漿部位安放直徑φ42×4mm、長6m鋼花管。

（3）注漿作業(yè)

先進(jìn)行注漿管路系統(tǒng)的試運(yùn)行，以合適的壓入速度，壓注三分鐘的單漿，檢查止?jié){情況，測(cè)定鉆孔吸水率，防止造成上壓過快返漿、漏漿等異?，F(xiàn)象，然后，再進(jìn)行雙液注漿。壓漿時(shí)，配合比一般是先稀后濃，逐級(jí)變換，并通過各種漿液的流量系數(shù)，來控制膠凝時(shí)間。

當(dāng)相鄰未注漿孔中出現(xiàn)灰漿；注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓1.5Mpa或注漿量達(dá)到2.12 m3時(shí)，即可停止注漿。當(dāng)注漿完畢后，及時(shí)清洗管內(nèi)漿液，并用塑膠泥封口，以增加鋼花管的剛度和強(qiáng)度。

3、管棚支護(hù)

管棚支護(hù)隧道通過軟弱破碎巖體，流塑狀粘土、巖溶充填流泥、流沙等不良地質(zhì)地段，開挖時(shí)的一種超前支護(hù)。是沿隧道襯砌外緣一定距離打入一排或數(shù)排排列有序的縱向鋼管，再給管內(nèi)注漿以提高鋼管強(qiáng)度和剛度，并充填鋼管與孔壁之間的空隙，使管棚與圍巖固結(jié)緊密。開挖后即架設(shè)拱形鋼架支撐。形成牢固的棚狀支護(hù)結(jié)構(gòu)，防止拱部崩塌。

4、襯砌滲漏水處理

從根本上解決滲漏的途徑是“表里結(jié)合，綜合治理”。所謂“表里結(jié)合”是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷和滲漏通道的修復(fù)同結(jié)構(gòu)表層整體防水的實(shí)施相結(jié)合；“綜合治理”是指多種方案比較、多種技術(shù)結(jié)合，以在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上達(dá)到最優(yōu)。注漿法是治理結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲水和缺陷的有效方法。

a.回填注漿施工，對(duì)元襯砌背后空腔進(jìn)行回填水泥砂漿，

b.注漿封堵，沿滲水縫兩側(cè)切槽，槽寬4～5cm，深5cm左右，鑿出中間的混凝土并清理干凈，埋設(shè)注漿管，注漿管對(duì)準(zhǔn)滲水處，然后用速凝堵漏劑封堵管周圍空隙，注漿管1.0～1.5m埋設(shè)一個(gè)，埋設(shè)后要檢查，除水從注漿管流出外，其余部位不應(yīng)再漏。注漿管埋設(shè)完畢后，連接好管路和泵自上而下進(jìn)行注漿，漿液采用超細(xì)水泥漿，注漿完畢后清除注漿管，修飾混凝土表面。

5、異常情況的處理

當(dāng)灌漿泵發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即停止灌漿排除灌漿泵故障，應(yīng)及時(shí)更換使用備用灌漿泵，使得整個(gè)灌漿過程能夠持續(xù)不斷。當(dāng)灌漿時(shí)遇到進(jìn)漿量較大時(shí)，且灌漿壓力長時(shí)間無法提高，則應(yīng)調(diào)整灌漿濃度，，縮短漿液凝膠時(shí)間，采用小泵量、低壓力注漿，使?jié){液在工程實(shí)體的裂隙中有相對(duì)停留的時(shí)間，以便凝固。也可采用間歇式注漿，即注一會(huì)漿液就停一會(huì)，相互間隔注漿，但停注時(shí)間不能超過漿液的凝固時(shí)間，否則漿液凝固后堵塞縫隙，沒有達(dá)到理想灌漿密實(shí)度。

結(jié)束語

注漿必須與現(xiàn)場(chǎng)緊密結(jié)合，必須與地層相適應(yīng)，必須與水壓、水量、土質(zhì)等參數(shù)相匹配，在注漿過程中要不斷調(diào)整漿液的各種參數(shù)、甚至修改注漿材料。注漿是一門臨場(chǎng)發(fā)揮、創(chuàng)新的科學(xué)，而它對(duì)于有效提高隧道的穩(wěn)定性具有十分重要的意義，因此必須不斷的深入對(duì)注漿技術(shù)的探究，這是工程技術(shù)人員的責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李忠. WSS注漿加固技術(shù)在富水黃土隧道中的應(yīng)用[J].公路交通科技，2014，09：8-10.

[2] 陳建民. 地表注漿加固技術(shù)在廈安高速蓮花隧道淺埋偏壓段中的應(yīng)用[J].廣東建材，2014，07：48-51

[3] 王勐.圓梁山毛壩向斜段隧道涌突水災(zāi)害及對(duì)地下水的影響[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2004（05）

[4] 丁蘋. 礦山法隧道通過砂層時(shí)地表注漿加固技術(shù)應(yīng)用[J].山西建筑，2014，07：191-193.

[5] 張永.綜采工作面過斷層超前深孔注漿技術(shù)應(yīng)用研究[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2013（03）