礦山法隧道超前帷幕注漿施工技術(shù)研究

宗朝陽 潘傳宇 周旋

摘 ?要：本文通過對徐州軌道交通3號線南翟區(qū)間隧道礦山法隧道全斷面超前帷幕注漿施工經(jīng)驗分析，從施工準備、止?jié){墻施做、鉆孔、注漿、效果檢查等方面總結(jié)闡述了超前帷幕注漿的施工工藝和控制要點，為類似工程提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：止?jié){墻;鉆孔;注漿;帷幕;漿液

中圖分類號：U455.49???文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）04-0000-00

0前言

礦山法作為地鐵隧道的主要施工方法之一，在城市軌道交通施工過程中應(yīng)用頻繁，但施工中經(jīng)常會遇到開挖面圍巖破碎、軟弱、涌水量大的情況，常規(guī)設(shè)計的超前支護措施可能無法滿足需求，如何保證地鐵隧道施工安全顯得尤為重要。帷幕注漿是隧道注漿的一種形式，通過注漿對破碎或軟弱圍巖進行加固的同時能減少其滲透系數(shù)，以達到止水和提高圍巖自穩(wěn)能力的作用。

1工藝原理

鉆孔成型后通過注漿設(shè)備將特定漿液通過孔口管一次壓送到規(guī)定的地層中以填補地層中的裂縫或孔隙，最終通過漿液的化學(xué)反應(yīng)使注漿材料與周邊地層固結(jié)形成一道類似于帷幕的防滲墻，從而達到提高圍巖自穩(wěn)能力的目的。

2施工方法

2.1施工準備

超前地質(zhì)預(yù)報探測：采用地質(zhì)雷達對掌子面前方80m-120m進行超前地質(zhì)探測，對于可能存在不良地質(zhì)體的區(qū)域，采用超前鉆孔驗證地質(zhì)預(yù)報精度，并探明涌水壓力、斷層寬度等。

引排水施工：止?jié){墻施工前在現(xiàn)場出水點處安裝波紋管，將漏水點的水引出，波紋管一端深入出水點50cm，并用堵漏劑封堵波紋管周邊，安裝止水閥門，當帷幕注漿漿液從波紋管流出時將止水閥關(guān)閉，以防止?jié){液流失。

制作止水帷幕：在制作止?jié){墻前在上臺階掌子面處噴射50cm厚C25混凝土作為止水帷幕，然后再進行止?jié){墻的施工。

2.2止?jié){墻施做

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果確認水壓較大、圍巖破碎等工作面前方地質(zhì)情況，需要采取帷幕注漿加固時，為避免漿液從作業(yè)面漏出，將漿液盡量注入含水層裂隙中，且在注漿工作面設(shè)置2米厚的止?jié){墻。

基面清理：清理止?jié){墻位置周邊的破碎巖石、浮碴，直至硬底。采用風(fēng)鎬從止?jié){墻位置向周邊圍巖開挖溝槽，溝槽深度1.0m。當圍巖破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育時，可用風(fēng)鉆向圍巖深處打設(shè)注漿孔，采用早強水泥加固周邊圍巖。

澆筑止?jié){墻：止?jié){墻采用普通硅酸鹽水泥、中砂和粗石子澆筑。當掌子面有滲水或涌水情況時，在止?jié){墻底部預(yù)埋導(dǎo)流管，對涌水進行引排。澆筑時加強振搗，使混凝土與圍巖密貼，薄弱部位預(yù)埋注漿管，墻體達到設(shè)計強度后，注雙液漿或者早強水泥加固墻體。

外側(cè)隧道圍巖加固：待止?jié){墻混凝土強度達到設(shè)計及規(guī)范要求強度后方可注漿，等強期間采用風(fēng)鉆打孔安設(shè)注漿管注漿加固墻體附近隧道圍巖，加固范圍根據(jù)工作面巖體裂隙發(fā)育情況確定。

2.3鉆孔

測設(shè)孔位：鉆孔前按照設(shè)計要求計算孔位坐標，放出注漿孔位，并使用噴漆進行標注。

鉆機安設(shè)：鉆孔采用開山110潛孔鉆機，開孔前保持鉆機前端中點與孔位于同軸線，固定鉆機底座，保證鉆桿中心與設(shè)注漿孔中心一致，調(diào)整鉆桿的角度對準孔位，根據(jù)超前注漿孔不同入射角度鉆進，鉆孔順序應(yīng)由內(nèi)向外，同一環(huán)鉆孔間隔施工，過程中檢查校正鉆桿方向，要求孔位偏差為±3cm、入射角度偏差不大于1°。

孔口管安裝：鉆孔至設(shè)計孔深后，安裝孔口管，孔口管為焊有法蘭盤的無縫鋼管，安裝壓力器用于測量鉆孔水壓及涌水量，安裝注漿栓塞以便孔口涌水時及時關(guān)閉，長度根據(jù)現(xiàn)場情況確定。

鉆進成孔：鉆孔采用前進式帶漿鉆孔，小范圍進行加固，確保在破碎地層中成孔，若鉆孔遭堵塞，則重鉆。若涌水情況較嚴重，在出水孔附近2～4m范圍內(nèi)鉆設(shè)分流孔降低涌水壓力。以中心孔A1向外的延長線為中軸線，B3和B7孔的延長線為水平線，通過調(diào)整鉆桿與中軸線、水平線的角度來確定鉆孔角度。檢查設(shè)計孔深并詳細記錄孔位、水壓、出水量等，經(jīng)監(jiān)理驗收后進行后續(xù)鉆孔或注漿。鉆孔過程中加強成孔保護，直到注漿完成。超前注漿孔一般不需洗孔，如出現(xiàn)涌泥現(xiàn)象，報現(xiàn)場監(jiān)理及設(shè)計后采取相應(yīng)措施，不可直接清洗。注漿孔位置布置斷、剖面如圖1，圖2所示。

2.4注漿

注漿所用材料為雙液漿（水泥～水玻璃），水玻璃濃度為35波美度，水泥采用P.O.42.5，水灰比為1：1（質(zhì)量比），水玻璃摻量為35%～50%（體積比），最終配合比根據(jù)實際調(diào)節(jié)。

注漿孔開孔直徑為108mm;孔位布置共計5環(huán)，每環(huán)間距0.5m，注漿順序為從孔洞中間開始向四周擴散;漿液凝結(jié)時間：80～120s;注漿終壓為根據(jù)壓水試驗確定的注漿穩(wěn)定壓力值的1.5倍;漿液擴散半徑根據(jù)壓水試驗進行確定，注漿配合比也根據(jù)實際情況調(diào)整;注漿段每30m為1循環(huán)，加固范圍為隧道輪廓線外3m，注漿開挖段長25m，預(yù)留止?jié){墻5m。

鉆孔完成后采用全孔一次性注漿，注漿順序應(yīng)由內(nèi)向外，同一環(huán)鉆孔間隔施工;每一個注漿孔達到單孔結(jié)束標準方可停止注漿。整個斷面達到全段結(jié)束標準后方可停止注漿。

單孔結(jié)束標準：注漿壓力逐步升高到設(shè)計終壓，并繼續(xù)注漿10min以上;注漿結(jié)束時每分鐘注漿量小于初始注漿量的1/4;檢查孔涌水量小于0.1L/min。

全段結(jié)束標準：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏堵現(xiàn)象;漿液有效注入范圍大于設(shè)計值;預(yù)測圍巖經(jīng)注漿加固后，可在施工期間保證洞壁穩(wěn)定。

2.5效果檢查

注漿完成后，在隧道掌子面開挖輪廓線范圍內(nèi)打設(shè)檢查孔，每循環(huán)設(shè)檢查孔5個，其中拱部兩個，左、右邊墻、底部各1個，檢查孔φ110mm，長度30米，平均出水量小于0.2L/min，或任意孔出水量小于10L/min，加固體抗壓強度不小于3Mpa，則認為注漿效果合格。檢查孔在注漿效果檢查完成后及時采用M10水泥砂漿進行全孔封堵。

3施工措施

質(zhì)量措施：根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整注漿參數(shù)及漿液配比，確保注漿效果;選定合理凝結(jié)時間，防止堵管;嚴密監(jiān)視注漿壓力和注漿量，出現(xiàn)異常時立即停止，采取相應(yīng)措施。

安全措施：安裝高壓管路及泵頭時，確保絲扣、聯(lián)接完好;注漿泵及高壓管路必須試運轉(zhuǎn)，確認機械性能和各種閥門管路、壓力表完好;注漿前認真檢查安全閥、壓力表靈敏度，調(diào)整到規(guī)定位置;注漿時不得隨意停水停電，必要時需待注漿完成并沖洗后方可。

環(huán)保措施：及時對掌子面滲水做好“引、排、堵”處理，避免造成滲流破壞;控制漿液泄漏，并對進入隧道排水系統(tǒng)中的廢液進行凈化處理，避免污染地下水;水泥添加作業(yè)規(guī)范，攪拌設(shè)施保持密閉，防止攪拌過程中水泥揚塵外逸。

4結(jié)語

超前帷幕注漿適用于圍巖破碎、軟弱、富水且地面無加固條件的礦山法隧道注漿加固施工，且一次注漿段落長、循環(huán)次數(shù)少，能夠有效縮短加固工序時間、節(jié)約工期成本。徐州軌道交通3號線南翟區(qū)間隧道漿加固施工后 開挖掌子面無水且圍巖穩(wěn)定，開挖過程中有明顯雙液漿漿脈，很好的確保了隧道開挖安全，有效預(yù)防了隧道坍塌、涌水、地面開裂、建構(gòu)筑物傾倒等安全事故，社會效益顯著。

參考文獻

[1]劉招偉.城陵磯穿越長江水下軟硬不均地層隧道修建技術(shù)[J].中國鐵道科學(xué)，2006，27（3）：141-146.

[2]黃陵武.水下隧道超前帷幕注漿理論及可靠性分析[D].長沙：中南大學(xué)，2010.

收稿日期：2019-07-15

作者簡介：宗朝陽（1989—），男，河南濮陽人，本科，工程師，從事市政工程施工技術(shù)管理工作。

Research on Advance Curtain Grouting Construction Technology for Mine Tunnel

ZONG Chaoyang，PAN Chuanyu，ZHOU Xuan

（China Construction Railway Investment Construction Group Co.， Ltd.， Beijing 100032）

Abstract：Abstract： This paper analyzes the experience of grouting construction of full-section advanced curtains for the Mine method tunnel of the Nanzhai section of the Xuzhou Rail Transit Line 3 tunnel， and summarizes it from the aspects of construction preparation， construction of the stop wall， drilling， grouting， and effect inspection The construction technology and control points of advanced curtain grouting were pointed out， which provided reference and reference for similar projects.

Keywords：slurry wall; drilling; grouting; curtain; grout