淺談注漿加固對軟弱圍巖富水淺埋隧道的處治

文｜中鐵十二局集團市政工程有限公司 張永壯

軟弱圍巖富水淺埋隧道在施工過程中施工風險大，施工難度大。本文通過徐家梁子隧道在軟弱圍巖淺埋段施工概況，簡單談一下關于處理軟弱圍巖富水淺埋隧道的基本思路、方案以及作用機理和實際效果。

1.地質概況

K41+443 ～K41+450 段長度17 米，平均埋深為40m，下伏全-強風化砂巖夾頁巖，厚度16.7 ～21.4 風化產物以粉質粘土、碎石為主，附近地表有河溝穿過，滲水現(xiàn)象一般，地下水為基巖裂隙水，賦水性較好。在K41+443 掌子面完成出渣后，發(fā)生大量滲水并夾雜黃色泥土，地表發(fā)生沉陷。

2.處理思路

首先封堵掌子面，對地表進行加固注漿；其次加強洞內支護，超前支護采用雙排注漿小導管，開挖后快速進行初期支護，及時施做仰拱盡快封閉成環(huán)。

3.處理方案

3.1 地表處理

首先在地表塌陷處四周施做漿砌截水溝，將地表水引至臨時排水系統(tǒng)；然后對塌陷處進行地表注漿加固，注漿范圍為隧道中線左右側各15 米范圍內，注漿孔按間距為1.5m×1.5m 梅花形布置（見圖3-1），注漿材料采用水泥-水玻璃雙液，鉆孔采用套管護壁進行跟進，通過φ89 鋼花管在0.5 ～1.0MPa 注漿壓力下注入，注漿深度直至仰拱底，加固順序由內向外。

其作用機理為：由于漿液滲透作用，或是漿液被擠到巖體間隙當中，經過硬化后使得巖塊與土體結合成一體，或以高強夾層的形式將黏土分割包圍，從而提高巖體的完整性、增強巖體的穩(wěn)定性；并且空隙被填充后會對地下水滲透起到阻斷作用，進而實現(xiàn)堵水以及圍堰固定。

3.2 洞內處理

3.2.1 洞內封堵及排水

首先對掌子面通過噴射混凝土進行封堵，用抽水泵將洞室滲水排出洞外。

3.2.2 超前支護

采用雙排φ42 注漿小導管超前支護，管長3m，環(huán)向間距20cm，打設角度分別為5°和7°，縱向搭接不小于1.5m，注漿材料為水泥-水玻璃雙液。

超前小導管注漿時，在進行開挖之前應首先將開挖面及周圍坑道巖面進行封閉，接著在坑道周圍依照坑道輪廓打入帶孔小導管，然后經小導管向圍巖內注入水泥以及水玻璃，等到漿液硬化再在坑道周邊巖體進行一圈加固，以保證開挖作業(yè)的安全進行。

圖1 注漿孔布置圖

3.2.3 初期支護

將原設計鋼拱架間距縮短至50cm，無法及時施做仰拱的增加臨時仰拱，以保證鋼拱架封閉成環(huán)；采用環(huán)向小導管注漿加固，環(huán)相間距1.0m×1.0m，縱向間距50cm，加固深度為3.0m。

3.3 注漿流程情況

（1）鉆孔：在開鉆前先在低速低壓下進行，開孔完成幾米后再增加壓力和速度。（2）清孔：利用高壓空氣對鉆好的孔道進行吹洗，將其中的殘留石頭渣子清除，確?？椎劳〞?。（3）下管：倘若在頂進過程中出現(xiàn)問題，難以頂進，則應首先排查清楚故障原因，如果有必要，則應重新對孔道進行清理，然后再把鋼管往里面頂進。在鉆進時，應對地質進行觀察分析，結合地質情況選擇合適鉆進速度，同時準確記錄施工情況。（4）注漿：借助6mm 鋼板對鋼花管管頭進行焊接處理，將其管口封住，然后再將注漿管焊接上去，將堵漿塞進漿孔和注漿管連接在一起，并用絲扣使得堵漿塞和導管相連。接著，在注漿過程中借助水玻璃進行封口注漿時應保障從孔口進入，并一次性注入，使得管中漿液處于密實狀態(tài)，注漿過程中實施終壓注漿，在達到設計注漿量時便可以停止，將閥門關閉。水泥漿配制過程中應避免各種雜質混合在其中，并且要確保在規(guī)定時間內完成。

4.加固效果

4.1 抑制地表沉陷

地表注漿可以對地層起到固定作用，這樣在進行隧道施工過程中，能夠降低施工過程給地表帶來的影響，防止其發(fā)生沉陷，進而控制和約束圍巖位移。

4.2 地表注漿與洞內支護共同組成支護體系，加強了圍巖整體性

在地表注漿對圍巖加固的基礎上，洞內超前小導管支護以及初期環(huán)向注漿支護，極大程度上提高了支護體系的強度和剛度。

5.注漿加固施工總結

5.1 適用條件

注漿加固適用于無地下水、水量和壓力較小或較大的軟弱破碎巖體的地層條件，以及含水率較大而顆粒較細的黏土地層、軟土地層也適用，對增強軟弱巖體的穩(wěn)定性和封堵地下水有著顯著效果。

5.2 注漿材料選擇

一般，對于無水的松散層或松散塌方體選用單液水泥漿；對于有水的強滲透地層、黃土類地層、不透水的黏土層等宜選用雙液水泥-水玻璃漿。

5.3 注漿順序

注漿宜按孔間隔進行，并應先灌注滲透系數大的土層，后灌注滲透系數小的土層。如果各部分滲透系數相同，則應按先上方后下方，或先內圈后外圈的順序進行。

5.4 注漿壓力

每孔注漿應利用止?jié){閥保持孔內壓力直至漿液完全凝固為止。注漿的孔口壓力一般為0.5 ～1.0MPa，最高壓力應嚴格控制在允許范圍內。

5.5 注漿加固施工缺點

注漿加固施工工序持續(xù)時間長，致使整個施工循環(huán)過長，影響施工進度。

5.6 施工質量控制及注意事項

一是依照相關規(guī)定要求依順序來進行施工，尤其是鉆孔、注漿等步驟更要依順序實施，如果在此過程中出現(xiàn)漏漿或冒漿情況，則需要對注漿參數進行更改，并及時調整注漿壓力、控制注漿量，并對冒出漿液的縫隙位置進行處理。二是鉆孔和注漿時，應明確區(qū)分鉆孔類型，進行統(tǒng)一分類，做好編號記錄，并對相關記錄材料進行有序整理。三是對注漿孔數量進行把握，鉆孔深度左右偏差要小于100mm，空位左右偏差小于50mm。四是注漿時應注意觀察注漿壓力、注漿量等指標，嚴格依照相關要求標準進行。五是對地表情況進行密切檢查，隨時觀察地表動態(tài)情況。六是注漿過程不能對周邊環(huán)境帶來污染或破壞。

6.結語

隧道施工中對軟弱圍巖富水淺埋隧道采取注漿加固是一項系統(tǒng)性工程，本次分析希望能夠起到一定借鑒作用，在進行處理之前應充分了解項目情況，在單位有關規(guī)定下開展，做到有的放矢，確保最終取得良好處理效果。