公路隧道施工注漿堵水技術(shù)研究

肖彬斌

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路隧道分公司， 四川 成都 610200）

公路隧道工程建設(shè)中，一些地區(qū)的地形或者地質(zhì)情況相當(dāng)復(fù)雜，因而容易在施工過(guò)程中發(fā)生突水問(wèn)題，如此一來(lái)必然會(huì)危害到相關(guān)工作人員的生命安全?；诖?，要想確保公路隧道施工正常進(jìn)行，對(duì)于一些圍巖破碎與縫隙發(fā)育等地段，需要開(kāi)展合理的堵水處理。

1 注漿理論分析及注漿堵水技術(shù)的適用性

1.1 目的和作用

整體而言，堵水防滲與加固增強(qiáng)乃巖土注漿的目的，可是根據(jù)詳細(xì)情況來(lái)說(shuō)，一些以堵水為核心，一些以加固為目的。注漿作用在于：1.化學(xué)膠結(jié)。此乃化學(xué)作用，注入水泥漿液與化學(xué)漿液于地層中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，促使巖土得到加強(qiáng)，最終提升巖土體強(qiáng)度之用。2.惰性充填。等到漿液凝固，充填巖土內(nèi)的縫隙等空隙，從而提升巖土體對(duì)外力的支撐性，有效改善巖土變形。3.擠密壓密。注漿階段，注漿壓力通常會(huì)擠壓地層，擠壓壓實(shí)小裂隙與孔縫，可以提升地層的密實(shí)性以及力學(xué)性能。

1.2 漿液注漿和滲透機(jī)理

漿液于地層內(nèi)一般是以紊流狀態(tài)為核心，伴隨注漿量持續(xù)增多，注漿規(guī)模增大，滲透斷面增加，造成壓力減小弱，減慢流動(dòng)速度。深部地層內(nèi)，沉積漿液變?yōu)閷恿髋c阻滯流狀態(tài)，伴隨時(shí)間的延伸，漿液慢慢凝固，構(gòu)成強(qiáng)度較高的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對(duì)漿液流動(dòng)有阻止之用，并且還阻止了地下水流動(dòng)。而注漿漿液滲透機(jī)理整理為機(jī)械、水化與漿液擴(kuò)散作用充塞。機(jī)械充塞指在機(jī)械作用中漿液圍繞地層中的縫隙流動(dòng)，這一作用對(duì)于漿液滲透性有一定的梯度特征。水化作用關(guān)鍵是以化學(xué)作用為核心，即材料和水在注漿中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

1.3 適用性

涌突水乃公路隧道建設(shè)過(guò)程中無(wú)法避免的一種災(zāi)害，這種災(zāi)害會(huì)直接影響到施工安全和工程運(yùn)營(yíng)，因此需要使用注漿堵水技術(shù)治理涌突水災(zāi)害問(wèn)題。第一，涌突水控制方式。公路隧道涌突水控制方式劃分成以下幾種：1.排，就是排除掌子面地下水，縮減地下水位。2.堵，這里的堵實(shí)際上是阻隔地下水流路，這么做旨在避免發(fā)生涌水現(xiàn)象。在開(kāi)展公路隧道施工步驟的時(shí)候，首要采用的就是成本費(fèi)用少，且施工容易便捷的排水法，可是如若地下水量非常大，又或地下水位減少難度大，那么必須要使用對(duì)應(yīng)的堵水方式。第二，適用范圍。于公路隧道涌突水排和堵方式的挑選上面，僅僅需要確定什么時(shí)候堵水就行。堵水比較常用的是注漿施工，經(jīng)過(guò)在地層中注入漿液，構(gòu)成固結(jié)土，可以合理削弱地層透水性，確保圍巖更加穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)注漿堵水確保完全止水的可能性幾乎為零，這關(guān)鍵是經(jīng)過(guò)構(gòu)成一個(gè)弱透水將圍巖止水性能全面提升。當(dāng)相關(guān)工作人員遭到下面狀況的時(shí)候，理應(yīng)科學(xué)運(yùn)用注漿堵水技術(shù)：地下水位減小對(duì)四周環(huán)境帶來(lái)不利影響；地下水量較大，圍巖滲透系數(shù)大于105cm/s；需減小作用于二次襯砌水荷載。

2 公路隧道施工中注漿堵水技術(shù)的運(yùn)用探索

2.1 方案選擇

多種注漿方案和注漿適用條件均需要按照工程的實(shí)際情況進(jìn)行有效選擇。其中，注漿方案與注漿適用條件分別為：1.全斷面超前注漿，適用條件是洞室V 級(jí)圍巖地段；超前探水鉆孔出水量應(yīng)大于每分鐘60L，同時(shí)還需要大于0.6MPa；前方的圍巖帶破碎，或者風(fēng)化情況比較嚴(yán)重。2.隧道四周帷幕注漿。適用條件是滿(mǎn)足別的全斷面注漿特征，隧道穿越長(zhǎng)度小于25m；超前探水鉆孔單孔出水量應(yīng)當(dāng)控制在每分鐘60L。3.局部斷面超前注漿，其適合采用的條件就是斷面圍巖破碎，別的位置圍巖保持完整；超前探水鉆孔單孔出水量應(yīng)當(dāng)控制在每分鐘25L 左右。

2.2 運(yùn)用關(guān)鍵點(diǎn)

首先，注漿工法。按照漿液凝固時(shí)間與特性等科學(xué)挑選注漿工法，關(guān)鍵涵蓋了以下幾類(lèi)：1.靜壓注漿；2.高壓噴射注漿。第一種涵蓋了固結(jié)注漿與接觸注漿等，第二種涵蓋了單管與多重管等方式，詳細(xì)情況需要按照工程需求與規(guī)定，還有土質(zhì)情況進(jìn)行選擇與使用。其次，注漿設(shè)施。公路隧道注漿設(shè)施有注漿泵與止?jié){塞、混合器與壓力表、閥門(mén)與鉆孔設(shè)備等配套裝置，按照實(shí)際需求進(jìn)行科學(xué)配置即可。再次，注漿材料。按照工程地質(zhì)情況與施工目的科學(xué)挑選注漿材料。比如，巖層縫隙與孔隙，縫隙止水使用單液水泥漿與水泥等；孔隙止水使用丙凝與水玻璃等。松散砂層止水使用丙凝與木質(zhì)素等。特殊地層止水使用骨料和單液水泥漿。

3 案例分析

一隧道工程，左右線(xiàn)長(zhǎng)度分別是7280m、7310m，與此同時(shí)，隧道端面的寬度設(shè)置為10.5m，高度設(shè)置5m。隧道圍巖體節(jié)理縫隙發(fā)育，具備了相當(dāng)多的斷層，故而水量大。隧道斷面和逆斷層相交，巖體破碎，工作人員在進(jìn)行開(kāi)挖的過(guò)程中產(chǎn)生了突水與塌陷情況，因此需要開(kāi)展堵水加固工作。

3.1 注漿方案

按照斷層帶巖體特點(diǎn)和地下水高壓，富含豐富的水等特點(diǎn)，使用超前全斷面帷幕注漿方式。于隧道輪廓外構(gòu)成6m 環(huán)形帷幕加固圈，確保隧道后期施工正常進(jìn)行。挑選水泥漿液與水玻璃液材料，科學(xué)采用三圈層注漿加固法，注漿孔設(shè)定形狀為梅花形，施工過(guò)程中始終堅(jiān)持先外后內(nèi)，針對(duì)相同的圈層必須要嚴(yán)格遵循先下部孔，后上部孔。

3.2 注漿參數(shù)

1.漿孔設(shè)置：注漿孔必須要將隧道軸線(xiàn)作為中心，形狀設(shè)定為傘狀，環(huán)間距需要合理控制在1.5m 左右。而外偏角是15°，內(nèi)環(huán)與中環(huán)，以及外環(huán)注漿孔的長(zhǎng)度是30/20/15m，設(shè)置115 個(gè)加固孔。2.材料。水泥漿液選擇使用425#一般硅酸鹽水泥，水玻璃液濃度設(shè)定為30 到40Be`,模數(shù)將其設(shè)置成3。而水泥漿液和木玻璃液體積比是1:1.1，水玻璃液稀釋到35Be`。3.工程施工參數(shù)。注漿加固孔開(kāi)孔 130mm，鉆孔深度在3m 后展開(kāi)設(shè)置，并且還需要固結(jié)孔口管，管中施工 91mm 注漿加固孔，而單孔注漿擴(kuò)散半徑必須要比2m 大，防止小于2m。通過(guò)計(jì)算明晰工程注漿壓力。帷幕加固注漿漿液凝固為200s，水泥漿液與水玻璃液流動(dòng)速度是每分鐘16L左右；施工設(shè)置注漿壓力與流量以后，不斷注漿15 分鐘以后暫停注漿施工。

3.3 施工工藝

1.準(zhǔn)備工作。進(jìn)行施工以前，需要檢查好設(shè)施設(shè)備，做好注漿系統(tǒng)安裝與試運(yùn)行，保證設(shè)施設(shè)備與工作人員都到位以后才能進(jìn)行注漿施工工作。2.工程施工流程。此次工程采取的是全斷面注漿方式，施工步驟就是先外后內(nèi)圈進(jìn)行施工，相同圈層則需要保證先下部孔，后上部孔，使用后退式注漿和前進(jìn)注漿相融的施工方式。第一，前進(jìn)注漿，每一次鉆井5m，注漿5m；第二，后退注漿，一次性做好全孔鉆進(jìn)工作，根據(jù)每5m 為一段從孔底部到孔口開(kāi)展分段注漿法。3.施工關(guān)鍵點(diǎn)。鉆孔注漿施工步驟就是：第一，鉆孔開(kāi)孔；第二，進(jìn)行孔口管安裝設(shè)定；第三，鉆到設(shè)計(jì)的深度；第四，進(jìn)行清孔；第五，進(jìn)行壓水試驗(yàn)；第六，制作準(zhǔn)備漿液；第七，進(jìn)行注漿施工；第八，注漿施工完成，將管路清潔干凈即可。此次工程開(kāi)展注漿施工以前，于掌子面掛網(wǎng)噴射20cm 的混凝土構(gòu)成封閉層，避免地下水涌出來(lái)。注漿漿液場(chǎng)地配置，漿液必須要先放置半小時(shí)左右，而場(chǎng)地相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)做好詳細(xì)記錄施工的情況，例如孔深與孔徑、漿量與漿液等，以此及時(shí)調(diào)節(jié)漿液配比與施工參數(shù)，保證施工工作正常進(jìn)行下去。

4 結(jié)束語(yǔ)：

注漿堵水技術(shù)能夠有效改善圍巖物理力學(xué)性能，得到比較好的堵水加固圍巖之效。因此，公路隧道施工過(guò)程中，必須要按照超前碳水情況科學(xué)挑選注漿方案，選擇合適的材料，積極開(kāi)展鉆孔注漿施工，保證達(dá)到預(yù)期中的施工成效，給后續(xù)施工安全打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。