隧道工程帷幕注漿施工技術(shù)應(yīng)用探討

張凱

摘要：為了有效解決富水區(qū)隧道開挖出現(xiàn)特大突泥涌水這一問題，文章以成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-10標(biāo)鄧家灣隧道DK381+458～DK381+428段為依托工程，探討了隧道工程帷幕注漿施工技術(shù)方法，以供同類工程參考。

關(guān)鍵詞：隧道工程；帷幕注漿；施工技術(shù)

一、工程概況

本工程位于成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-10標(biāo)鄧家灣隧道DK381+458～DK381+428段。隧道洞身穿越地層單一，為早震旦系（r22）花崗巖，除構(gòu)造破碎帶外，巖體較完整，工程地質(zhì)條件好。微風(fēng)化～未分化層屬Ⅵ級堅(jiān)石，工程地質(zhì)條件較好。隧道出口處埡口村斷層破碎帶寬約200～250m，其余斷層破碎帶不明顯，但因各斷層破碎帶受構(gòu)造影響嚴(yán)重，巖體破碎，地下水豐富，拱頂、側(cè)壁易坍塌，易產(chǎn)生坍塌及大的集中突水。埡口村斷層：為一東傾高角度逆斷層，與安寧河斷裂相平行，為一南北向直線型斷層，線路于DK381+280附近與該斷裂相交，交角約為35～40°，位于隧道洞身段。該斷裂為一區(qū)域性的大斷裂，為壓扭性深斷裂，隧道區(qū)范圍內(nèi)走向約為近南北向，傾向東，傾角65～80°，斷層破碎帶寬度200～250m，以斷層角礫為主。

二、隧道工程帷幕注漿施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1注漿段長和注漿孔的布置

根據(jù)鉆機(jī)性能，選用每循環(huán)注漿段30m，帷幕注漿就是要使?jié){液擴(kuò)散到注漿帷幕范圍內(nèi)的所有巖層裂隙中，所以注漿孔的布置要以漿液擴(kuò)散不出現(xiàn)空白為原則，據(jù)此根據(jù)設(shè)計(jì)注漿孔數(shù)量以隧道斷面中軸為中心呈放射狀布置。

2.2注漿方式

采用全孔一次壓入式注漿。當(dāng)鉆孔過程中未遇見夾泥層或涌水，就一鉆到底，全孔一次壓入式注漿。

2.3注漿量的確定

每循環(huán)長度為30m，單孔有效擴(kuò)散半徑為2.0m，注漿范圍為隧道開挖輪廓線外5m。注漿壓力：正常注漿壓力為靜水壓力+0.5Mpa，注漿終壓不大于2.5倍的靜水壓力，施工中根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。 漿液的注入量：指單孔注入量，按假設(shè)漿液在地層中均勻擴(kuò)散公式為： 注漿壓力及單孔擴(kuò)散半徑：終孔壓力為靜水壓力的2.5倍，單孔注漿有效擴(kuò)散半徑為2.0m。 漿液單孔注漿量：Q=π·R2·L·n·α·β 式中：Q—單孔注漿量（m3）；R—漿液有效擴(kuò)散半徑（m）取2.0m；L—注漿段長度（m）；n—圍巖孔隙率，取2-3%；α漿液充填系數(shù)，取0.9，；β—損失率，取1.1；

2.4止?jié){巖盤

一個(gè)止?jié){巖盤止?jié){效果的好壞，將直接關(guān)系到帷幕注漿成功與否。本隧道根據(jù)注漿段圍巖情況預(yù)留5m止?jié){巖盤，這樣既確保注漿效果，又避免每個(gè)注漿循環(huán)重新噴射砼作為止?jié){墻這道工序，可以加快施工進(jìn)度。 止?jié){墻位置的隧道斷面應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大50～100cm，必要時(shí)可安裝少量的徑向錨桿，確保止?jié){墻的穩(wěn)定。止?jié){墻施工時(shí)，可在周邊及拱部預(yù)埋注漿管，正式注漿開始時(shí)，首先進(jìn)行注漿填充空隙，待止?jié){墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)的75%以上后方可開始鉆孔注漿施工。

2.5孔口管及防塌孔措施

固結(jié)牢固密實(shí)，保證不漏漿，不竄漿的孔口管是決定注漿效果好壞的重要因素，其埋設(shè)方法：先用XY-2PCG型鉆機(jī)鉆5m深，再將Ф127孔口管插入，外露20～30cm，管壁與孔口接觸處用錨固劑填塞，再向孔口管內(nèi)注漿固結(jié)?？卓诠芷鹬鴮?dǎo)向作用，鉆孔安裝時(shí)要控制好外插角度。安裝孔口管后，測量水壓力及涌水量，并按表格填寫記錄，主要內(nèi)容有孔號、進(jìn)尺、起始時(shí)間、巖石裂隙發(fā)育情況、出現(xiàn)涌水位置、涌水量和涌水壓力等。

2.6鉆孔

先根據(jù)設(shè)計(jì)圖孔位，鉆孔參數(shù)，在工作面上放出鉆孔位置，并用油漆標(biāo)定，調(diào)整鉆桿的仰角和水平角，移動鉆機(jī)，將鉆頭對準(zhǔn)所標(biāo)孔位。將棱鏡放在鉆桿尾端，用全站儀檢查鉆桿的姿態(tài)并調(diào)整。鉆機(jī)安裝應(yīng)平整穩(wěn)固，保證鉆桿中心線與設(shè)計(jì)注漿孔中心線吻合，在鉆孔過程中要經(jīng)常檢查校正鉆桿方向。注漿孔的孔底偏差應(yīng)不大于孔深的1/40孔深，檢查孔的偏差應(yīng)不大于孔深的1/80孔深。

鉆孔按先內(nèi)圈，后外圈的順序進(jìn)行，先無水孔后有水孔施工。內(nèi)圈一排鉆孔完成后，及時(shí)進(jìn)行此段落注漿，注漿完成后，進(jìn)行下一外圈鉆孔施工。外圈鉆孔可參照內(nèi)圈鉆孔順序，后序孔檢查前序孔的注漿效果。逐步加密注漿一方面可根據(jù)鉆孔的情況調(diào)整注漿參數(shù)，另一方面如果鉆孔情況注漿效果已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即可進(jìn)行下一圈孔的鉆進(jìn)。減少鉆孔的工作量，加快施工進(jìn)度。鉆孔時(shí)，還要嚴(yán)格作好鉆孔記錄，包括孔號、進(jìn)尺、起止時(shí)間、巖石裂隙發(fā)育情況，出現(xiàn)涌水位置、涌水量。鉆孔過程中、若單孔出水量小于30L/min，可繼續(xù)施鉆；若單孔出水量大于30L/min，立即停鉆進(jìn)行注漿。

2.7漿液配制

（1）單液水泥漿

按照注漿工藝性試驗(yàn)確定的配合比，單液水泥漿采用水灰比：1：1。先在機(jī)內(nèi)放入定量清水進(jìn)行攪拌，然后放入水泥，連續(xù)攪拌3分鐘即可。

（2）水泥水玻璃雙液漿

采用水泥-水玻璃漿液。水泥漿與水玻璃體積比1：0.8；水泥漿水灰比1：1；水玻璃濃度40波美度。

為了保證漿液質(zhì)量，配料時(shí)制漿材料必須計(jì)量準(zhǔn)確。水泥固體材料采用重量稱量法，水采用體積稱量法，其中水泥、水稱量允許偏差不大于1%。嚴(yán)格按照配比加料，攪拌時(shí)不得將繩頭、紙片等雜物放入攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌后的漿液必須經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后方可進(jìn)入注漿機(jī)。攪拌時(shí)間不得少于3min，以免漿液攪拌不均勻。

2.8注漿準(zhǔn)備

注漿管路聯(lián)接，通過壓水檢查注漿管路的密封性，同時(shí)沖洗巖石裂隙，擴(kuò)大漿液通路，增加漿液沖塞的密實(shí)性。

2.9注漿方式方法

注漿順序?yàn)橄韧馊髢?nèi)圈，同一圈孔間隔施工，各孔均應(yīng)采取注漿，若巖層破碎易造成塌孔時(shí)，可采用前進(jìn)式注漿。

2.10注漿速度

注漿速度的控制根據(jù)不同的情況采取不同的控制措施，注漿速率主要取決于地層的吸漿能力（即地層的孔隙率）和注漿設(shè)備的動力參數(shù)，按照設(shè)計(jì)圖紙注漿速率范圍取5～110L/min，施工中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.11注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

a.注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓，并繼續(xù)注漿10min以上；

b.注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于初始進(jìn)漿量的1/4；

c.檢查孔涌水量小于0.2L/min；

d.檢查孔鉆取巖心，漿液充滿飽滿。

全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

a.所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注情況；

b.注漿后隧道預(yù)測涌水量小于1m3/m.d；

c.注漿有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值。

2.12注漿效果驗(yàn)收

注漿完成后，應(yīng)鉆取檢查孔進(jìn)行驗(yàn)證，檢查孔數(shù)應(yīng)滿足總鉆孔數(shù)的3%-5%，且不得小于5孔（1-1'、2-2'、3-3'、4-4'、5-5'），2孔位于開挖范圍內(nèi)，3孔位于開挖范圍外，檢查孔每孔長25m，均取芯，用于校驗(yàn)單孔出水情況，巖體注漿的飽滿程度。

結(jié)語

帷幕注漿工程不僅是一項(xiàng)施工技術(shù)問題，且涉及大量的管理問題，應(yīng)該把它看成是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它涉及到工程施工方法及質(zhì)量、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的再分析、方案設(shè)計(jì)及確定、各種參數(shù)選擇及在施工過程中因素多變而進(jìn)行參數(shù)的合理調(diào)整、施工人員的組織與素質(zhì)、鉆注設(shè)備和器材的選擇、加工等方面，必須應(yīng)用全面質(zhì)量管理方法，進(jìn)行質(zhì)量控制才能達(dá)到效果好、工期短的目的。不斷深入研究該地層中的注漿機(jī)理、優(yōu)化注漿方案 ，選擇更合理的材料、工藝、機(jī)械設(shè)備、注漿參數(shù)及效果評判方法 ，進(jìn)一步完善這些部位的注漿效果 ，最大限度地加固地層 ，仍是需要努力的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]李治國. 高水壓富水隧道地下水控制技術(shù)探討[J]. 隧道建設(shè)，2015，03：204-209.

[2]王國棟. 淺談隧道施工階段地下水的處理對策[J].鐵道建筑技術(shù)，2005，（S1）

[3]申愛軍. 高壓富水隧道滲流分析與施工措施研究[D].長安大學(xué)，2014.