寒區(qū)隧道徑向注漿防凍脹施工技術(shù)

于浩

Radial Grouting Anti-frost Heaving Construction Technology in Cold Zone Tunnel

摘要： 某特大橋?yàn)殡p塔雙索面混合梁半漂浮體系斜拉橋，邊跨主梁運(yùn)用等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，經(jīng)多方案比選，輔助墩0號(hào)塊采用鋼管支架法施工，安裝、拆除方便，所占用的周轉(zhuǎn)材料相對(duì)較少，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)輔助墩0號(hào)塊施工控制技術(shù)進(jìn)行闡述，以期為同類(lèi)橋梁施工提供一定的參考。

Abstract： A special bridge is a double-tower dual-cable surface mixed beam semi-floating system cable-stayed bridge. The equal-prestressed concrete continuous box girder with equal section is used for the side girder. Through multiple schemes comparison， the auxiliary 0# block adopts the steel pipe support method. The construction， installation and dismantlement are convenient， the occupied turnover materials are relatively small， and it has good social and economic benefits. This article describes the construction control technology for auxiliary 0# block， in order to provide a certain reference for the construction of similar bridges.

關(guān)鍵詞： 寒區(qū)隧道；徑向注漿；防凍脹；施工技術(shù)

Key words： cold zone tunnel；radial grouting；anti-frost heaving；construction technology

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）15-0121-02

0 引言

隧道的徑向注漿技術(shù)是在隧道開(kāi)挖后沿隧道徑向鉆孔注漿的工藝，通過(guò)注漿的壓力擴(kuò)散使巖石裂隙充分填充，使隧道周邊初支背后幾米范圍內(nèi)的軟弱區(qū)形成注漿巖盤(pán)，既完成堵水又提高圍巖的承載力和自穩(wěn)力。隨著對(duì)注漿技術(shù)認(rèn)識(shí)的提高和對(duì)注漿配套裝備的改良，現(xiàn)場(chǎng)施工處置的技術(shù)水平得到長(zhǎng)足發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)圍巖加固和堵水效果得到大幅提升。

對(duì)于寒區(qū)隧道而言，初支后采取徑向注漿技術(shù)，對(duì)圍巖的密貼程度、圍巖的承載力和自穩(wěn)力提高以及控制隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降和變形、止水等均能起到較好效果，能夠?qū)崿F(xiàn)“御水于隧道輪廓線以外”理念。

1 工程概況

天山某隧道某號(hào)斜井是一座控制性工程，全長(zhǎng)2.8km，位于天山北坡，進(jìn)口設(shè)計(jì)高程 2408m，進(jìn)口段為崩積、洪積卵漂石層，表部較為松散，下部密實(shí)，進(jìn)口邊坡開(kāi)挖時(shí)可能出現(xiàn)局部坍塌。右側(cè)分布溪流，水面標(biāo)高高于隧道洞口，施工時(shí)常伴有線狀出水，集中降雨?duì)顟B(tài)下洞室會(huì)線狀、涌泉狀出。

該隧道斜井地質(zhì)條件較差，V級(jí)段落圍巖裂隙發(fā)育，存有較多滲水段落。開(kāi)挖過(guò)程中，多次出現(xiàn)掉塊和股狀水流出情況，初支完成幾天后，初支表面局部區(qū)域出現(xiàn)水漬現(xiàn)象，滲水部位成點(diǎn)狀或塊狀分布，有些還形成線狀滴出，分析原因認(rèn)為：該段裂隙發(fā)育，裂隙水孔道相互連通，在初支混凝土封閉圍巖表面后，有水的部位會(huì)造成混凝土與圍巖結(jié)合不緊密，裂隙水會(huì)從薄弱處集中滲出。經(jīng)連續(xù)觀測(cè)未出現(xiàn)大的收斂變形和沉降，決定采用徑向注漿進(jìn)行封堵處理。

2 材料、配比、設(shè)備

2.1 材料及配比

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)注漿孔位置進(jìn)行測(cè)量放線，通過(guò)雙液漿及單液漿注漿試驗(yàn)進(jìn)行分析、對(duì)比，確定采用雙液漿堵水效果優(yōu)于單液漿。雙液漿主要成分由普通硅酸鹽水泥P.O 42.5；水玻璃：濃度：35Be，模數(shù)：2.6～2.8組成。配比：水泥漿水灰比0.8：1～1：1；水泥：水玻璃（體積比）=1：（0.6～1.0）。

2.2 設(shè)備

根據(jù)注漿工藝需要，現(xiàn)場(chǎng)主要設(shè)備為雙液注漿泵3臺(tái)，以及配套的設(shè)備和風(fēng)鉆等。

3 實(shí)施方案

3.1 注漿段規(guī)劃

首先對(duì)初支滲水部位的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，定出隧道初期支護(hù)進(jìn)行徑向注漿施工的范圍，注漿斷面縱向距離根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。其次，結(jié)合試驗(yàn)取得擴(kuò)散效果等參數(shù)，滲水小的段落，每3m設(shè)置一環(huán)，滲水較嚴(yán)重的段落，每隔2m設(shè)置一環(huán)。每環(huán)共打設(shè)5個(gè)注漿管，分別設(shè)在拱頂、拱腰、拱腳處；根據(jù)斷面弧長(zhǎng)平均分為5段進(jìn)行注漿。

3.2 注漿順序

注漿順序按照由拱腰向拱頂、從下坡方向向上坡方向、從兩端向中間壓漿的原則進(jìn)行。注漿管布置示例如圖1。

現(xiàn)場(chǎng)注漿管的規(guī)格和長(zhǎng)度根據(jù)前期試驗(yàn)段效果定制，根據(jù)圍巖水量大小及實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果，確定長(zhǎng)度主要采用L=1.2m、L=1.4m和L=1.8m三種規(guī)格Φ42小導(dǎo)管。具體使用情況如下：

注漿管垂直打入初支內(nèi)，初支面外部留20cm，打入圍巖70cm、90cm、120cm。鋼管尾部焊接？準(zhǔn)6鋼筋加勁箍，前部鉆注漿孔，孔間距15cm，孔徑為8mm，呈梅花形布置。為便于注漿管插入圍巖內(nèi)，鋼管前端做成尖錐狀。1.8m管長(zhǎng)示例見(jiàn)圖2。

3.3 施工工藝

3.3.1 鉆孔

①施工人員在鉆孔之前必須詳細(xì)領(lǐng)會(huì)技術(shù)交底內(nèi)容，在作業(yè)前檢查機(jī)械狀況是否良好。

②根據(jù)測(cè)量點(diǎn)位確定鉆孔位置，鉆機(jī)垂直于噴射混凝土面進(jìn)行施工，正常施鉆前先用低擋位反復(fù)在混凝土表面進(jìn)行鉆槽，當(dāng)鉆頭不會(huì)左右擺動(dòng)后再正常鉆進(jìn)。

③鉆進(jìn)過(guò)程中注意鉆孔的深度，以注漿管外露20cm為準(zhǔn)。

④鉆孔完畢后檢查孔深，并安裝加工好的小導(dǎo)管，孔口導(dǎo)管與孔壁之間間隙用速凝劑封堵密實(shí)。

3.3.2 注漿

注漿施工前，首先完成各種機(jī)械設(shè)備的檢查、儀器儀表的檢驗(yàn)或標(biāo)定，完成漿液材料的性能試驗(yàn)，確定合格后進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa。

注漿所用的水泥為袋裝P.O42.5水泥，試驗(yàn)室按照設(shè)計(jì)配合比配置水泥漿，配置完成后在攪拌桶內(nèi)攪拌均勻。攪拌過(guò)程中同時(shí)將水玻璃抽入水玻璃攪拌桶內(nèi)進(jìn)行攪拌，均勻后同時(shí)輸入KBY雙液注漿泵內(nèi)混合，形成雙液漿注入滲水部位。

水泥漿攪拌桶、水玻璃攪拌桶距離KBY雙液注漿泵管線長(zhǎng)度為10m，雙液漿注漿泵距離注漿管長(zhǎng)度為30m，注漿壓力為0.5～1.0MPa，KBY90/15～22雙液注漿泵排量為90L/min，水泥漿和水玻璃凝結(jié)時(shí)間為30s。注漿示意圖如圖3。

注漿過(guò)程中，壓力由小到大，注漿壓力宜控制在0.5～1.0MPa，不大于1.5MPa，如果注漿過(guò)程中壓力控制在1.0MPa，持續(xù)20分鐘后停止注漿，觀察是否存在滲水現(xiàn)象，如果漏水，繼續(xù)注漿，不漏即可停止注漿。將外露的小導(dǎo)管切除后采用水泥砂漿抹平。

4 控制要點(diǎn)

通過(guò)前期試驗(yàn)段和正式實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的分析，總結(jié)控制要點(diǎn)如下：

①配制漿液嚴(yán)格按照制漿要求按順序投料，不得隨意增減數(shù)量；

②水泥漿攪拌好放入儲(chǔ)漿桶后，在吸漿過(guò)程中要不停地?cái)噭?dòng)，注意觀察，防止?jié){液離析，影響配比參數(shù)；

③注漿過(guò)程中，若巖層吸漿量很大時(shí)，注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間不上升，可通過(guò)調(diào)整漿液配比，縮短漿液凝膠時(shí)間，以達(dá)到控制注漿范圍的目的；

④注漿過(guò)程中，如注漿壓力突然上升，立即停止注漿泵工作，打開(kāi)泄?jié){閥泄壓，找明原因后再?zèng)Q定該孔是否繼續(xù)注漿，如是管路堵塞，則清除故障后繼續(xù)注漿，如管路未堵塞，接管注漿時(shí)仍舊出現(xiàn)壓力突然上升，可結(jié)束該孔注漿；

⑤注漿過(guò)程中，如跑、漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，可通過(guò)間歇注漿技術(shù)或通過(guò)調(diào)整漿液配比縮短凝膠時(shí)間的方法進(jìn)行封堵，但若無(wú)效時(shí)，可暫停該孔注漿，分析原因，采取其它措施；

⑥注漿過(guò)程中，要保持注漿管路暢通，防止因管路堵塞而影響注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的判斷，注漿連接件；

⑦嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的段長(zhǎng)進(jìn)行分段注漿，不得任意延長(zhǎng)分段長(zhǎng)度，必要時(shí)可進(jìn)行重復(fù)注漿，以確保注漿質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

該隧道斜井初支滲水段在徑向注漿施工完畢后，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)逐段排查，壓漿段初支表面滲水現(xiàn)象完全消失，證明這種防水效果是明顯的。又放置一周后檢查，初支表面也未能出現(xiàn)任何潮滲現(xiàn)象。之后在收斂觀測(cè)穩(wěn)定情況下施做了二襯。又經(jīng)過(guò)半年觀測(cè)（經(jīng)過(guò)1個(gè)雨季考驗(yàn)），沒(méi)有一處出現(xiàn)異常。證明施工中通過(guò)嚴(yán)格工序把關(guān)，采用這種處理方式是可靠的。雖然施工中增加了工序，但是通過(guò)合理安排，不會(huì)對(duì)二襯混凝土施工進(jìn)度造成任何影響。

綜上所述，本文主要通過(guò)對(duì)初支滲水段采用徑向注漿技術(shù)，對(duì)解決寒區(qū)隧道防止凍脹問(wèn)題進(jìn)行了深層次的實(shí)踐，并對(duì)注漿過(guò)程施工中的細(xì)節(jié)難題進(jìn)行了分析研究，形成質(zhì)量控制要點(diǎn)，從而為后期施工積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

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