注漿技術(shù)在鐵路隧道施工中的應(yīng)用分析

梁家啟

【摘 要】在鐵路隧道施工建設(shè)中，注漿技術(shù)的出現(xiàn)提高了工程效率，保證了工程的可靠性。文章總結(jié)注漿技術(shù)及注漿材料的種類，并分析注漿技術(shù)工藝，希望可以對(duì)相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】注漿技術(shù);鐵路隧道;注漿方法;施工應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】U445.55 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）04-0102-03

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，為了加快各地區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)，我國(guó)近幾年在這些形態(tài)各異的山地進(jìn)行大量的鐵路隧道建設(shè)，在施工過(guò)程中工程加固、防滲、防裂措施極為重要，對(duì)隧道的成功修建意義重大。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，工程師一直在研究一種實(shí)用性和可靠性兼顧的工程技術(shù)，而隨著注漿技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這個(gè)問(wèn)題也迎刃而解。注漿技術(shù)使得鐵路隧道的承載性和可靠性都有了很大的提升，保證了整體工程質(zhì)量。

1 漿液的基本概念

從流變學(xué)的角度出發(fā)，流變模型可以用來(lái)分析任意的注漿材料及載體。比如，在石灰石風(fēng)化區(qū)及新鮮完整的灰?guī)r區(qū)，大多數(shù)的注漿載體都符合胡克定律;而在有斷層破碎帶及巖溶發(fā)育良好的地方，則大多屬于塑性體等。水泥漿液一般用黏性及塑性-黏性來(lái)界定，即人們常說(shuō)的牛頓體和賓漢姆體。所以，注漿載體在彈性與塑性之間變化;漿液基質(zhì)在黏性與黏性-塑性之間變化。注漿的實(shí)施就是這兩者變化的組合與調(diào)節(jié)。

在具體施工過(guò)程中，會(huì)使用到不同類型的注漿材料，材料的具體應(yīng)用情況見表1。

2 注漿技術(shù)分類

2.1 滲透注漿

滲透注漿是通過(guò)對(duì)注漿材料進(jìn)行加壓，使其注入孔洞或裂縫中，同時(shí)克服自身及環(huán)境的阻力（山石、混凝土或鋼筋混凝土體），當(dāng)其凝固時(shí)就能發(fā)揮防震加固及減少滲漏的作用（如圖1所示）。滲透注漿的工作原理就是將注漿施工處看作是均勻的同性載體，比如在隧道施工中，將注漿材料注入山體鉆孔，使?jié){液擴(kuò)散填充孔洞及裂縫，提高工程強(qiáng)度。

2.2 壓密注漿

壓密注漿是注漿材料使用稠密的漿液，在施工過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制，將注漿材料擠入載體，在注漿處形成一定大小的結(jié)石體，對(duì)其周圍巖石形成位移或者壓實(shí)載體。

2.3 劈裂注漿

劈裂注漿是通過(guò)鉆孔將注漿加壓，當(dāng)注漿材料的壓力大于注漿設(shè)備極限承載力時(shí)，使得被灌載體發(fā)生水力劈裂產(chǎn)生新的縫隙，或者使原有裂縫沿最小阻力抗線方向繼續(xù)擴(kuò)展、張開，從而使得注漿材料填充到空隙中實(shí)現(xiàn)減震加固。

3 注漿技術(shù)的作用

3.1 填補(bǔ)漏孔

鐵路隧道修建過(guò)程中，對(duì)工程中出現(xiàn)的孔洞用注漿材料進(jìn)行添堵，防止隧道洞壁出現(xiàn)滲水、漏水現(xiàn)象，提升鐵路隧道的可靠性 [1]。

3.2 復(fù)位偏斜度

當(dāng)隧道出現(xiàn)不均勻沉降時(shí)，注漿技術(shù)的應(yīng)用可以使其恢復(fù)到原位。因此，在緊固鐵路隧道裂縫中適當(dāng)使用注漿技術(shù)，可以提升整體工程的可靠性 [2]。

3.3 防滲

在隧道修建和使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)滲水、漏水現(xiàn)象，利用注漿技術(shù)可以降低工程中的滲透性，減少隧道滲水現(xiàn)象，提高整體工程的安全性。

3.4 增加隧道強(qiáng)度

根據(jù)工程實(shí)際情況使用不同的注漿材料，增強(qiáng)洞壁的力學(xué)性能，使其可以抵抗適度的地質(zhì)變動(dòng)，在保證隧道安全性的前提下，提高其使用年限。

4 注漿技術(shù)施工流程概述

在鐵路隧道修建過(guò)程中，為了保證安全性及經(jīng)濟(jì)性，必須對(duì)注漿技術(shù)的施工流程進(jìn)行分析，保證施工人員熟悉每一個(gè)流程。注漿技術(shù)工作流程如圖2所示。

4.1 打孔

根據(jù)工程需要確定基本的打孔位置，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)量出具體位置，轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)頭也要做好調(diào)整，保證接下來(lái)的工作可以有序地完成。調(diào)整轉(zhuǎn)機(jī)的位置進(jìn)行鉆孔，先要轉(zhuǎn)出導(dǎo)孔，之后進(jìn)行注漿孔的轉(zhuǎn)取，在整個(gè)施工過(guò)程中，要不斷地校對(duì)處理，保證鉆孔符合設(shè)計(jì)要求，防止其出現(xiàn)偏斜的情況。鉆孔過(guò)程中也要對(duì)轉(zhuǎn)機(jī)和轉(zhuǎn)頭位置進(jìn)行校對(duì)，使其可以順利地完成工作任務(wù)。

4.2 安裝注漿管

施工過(guò)程中，合理布置注漿管位置至關(guān)重要，這對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量有著重要的影響。在安裝過(guò)程中，為保證注漿管可以安裝到設(shè)計(jì)的位置，需要對(duì)鉆孔進(jìn)行清理，通常會(huì)用射水處理，避免孔洞被沙石堵塞，使注漿管可以順暢地插到預(yù)定位置。

4.3 注漿材料制備

在注漿技術(shù)應(yīng)用中，廣泛使用水泥漿，因此本文主要介紹水泥漿的制備。制作水泥漿是整個(gè)工程的重中之重，配置不同的水泥漿需要使用不同類型的水泥。應(yīng)根據(jù)隧道設(shè)計(jì)要求，在保證其可靠性及經(jīng)濟(jì)性的情況下制備不同的注漿材料。在制作過(guò)程中，要保證其強(qiáng)度等級(jí)，需要施工方加大質(zhì)量審查力度，及時(shí)替換不合格的材料。同時(shí)，也要考慮注漿材料的使用環(huán)境，在適合的溫度、濕度環(huán)境下進(jìn)行施工作業(yè)，保證注漿材料可以最大限度地發(fā)揮工作性能。

4.4 噴射注漿處理

在注漿材料準(zhǔn)備完成后，需要對(duì)施工隧道進(jìn)行噴射注漿，這是整個(gè)工程的核心部分，施工方要保證施工質(zhì)量，避免注漿中出現(xiàn)空腔現(xiàn)象。近幾年多采用高壓擺噴進(jìn)行注漿，這樣可以保證注漿材料達(dá)到足夠的深度及覆蓋面，較大的壓力也避免了空腔現(xiàn)象的出現(xiàn)。在具體操作中，要將噴管布置到設(shè)計(jì)深度，同時(shí)要檢測(cè)和控制注漿材料的壓力和流量，使其達(dá)到合理的噴射范圍，通過(guò)及時(shí)調(diào)整設(shè)備使其可以完全填充孔洞。填充結(jié)束后，要對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和檢查，保證施工達(dá)到鐵路隧道的設(shè)計(jì)要求。

4.5 漿液回填

當(dāng)對(duì)填充處進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)有空腔及漏噴部分，要及時(shí)補(bǔ)填注漿材料，這對(duì)于保證整個(gè)工程的質(zhì)量非常重要。隧道施工中出現(xiàn)空腔會(huì)影響其力學(xué)強(qiáng)度，給施工安全及日后使用埋下隱患。注漿過(guò)程中，如果噴管流量突然降低，則極易發(fā)生漏噴，形成空缺，因此噴漿過(guò)程中的檢測(cè)也極為重要，當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏噴時(shí)，要及時(shí)回填，保證工程質(zhì)量。

4.6 清洗設(shè)備

對(duì)鉆孔噴漿完成后，要及時(shí)清洗相關(guān)設(shè)備，防止注漿材料對(duì)設(shè)備造成堵塞損壞。及時(shí)清理維護(hù)也可以提高設(shè)備的工作壽命，降低故障率，保證工程進(jìn)度。清洗時(shí)要重點(diǎn)清洗噴射設(shè)備，將殘留的注漿材料清理干凈，保證下次使用不會(huì)發(fā)生堵塞。

4.7 設(shè)備移位

設(shè)備清洗完成后，將相關(guān)的噴漿設(shè)備放置下一個(gè)注漿孔，再次進(jìn)行注漿，重復(fù)上述工作。

5 應(yīng)用特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

5.1 應(yīng)用特點(diǎn)

在鐵路隧道建設(shè)中，當(dāng)支撐體不穩(wěn)定或隧道洞壁巖石有松動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，采用注漿技術(shù)是最普遍的方法。當(dāng)需要注漿時(shí)，首先要確定注漿的位置，檢測(cè)隧道結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定的部分，然后根據(jù)載體特性及施工要求鉆取合適的鉆孔，要保證鉆孔的深度及位置準(zhǔn)確，避免出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際情況選用合適的注漿方法和注漿材料，制訂出一套科學(xué)的實(shí)施方案。注漿材料不但要在短時(shí)間內(nèi)凝固 [3]，還要保證它具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和防滲透性，這對(duì)注漿方法和材料的選用都提出了較高的要求。注漿施工過(guò)程中，首先要確保設(shè)備性能和使用環(huán)境良好，制定合理的注漿工藝及步驟，注漿時(shí)不能改變施工順序，改變施工步驟可能會(huì)形成空腔或者達(dá)不到預(yù)期效果，進(jìn)而對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量及安全性產(chǎn)生危害。若要用到鋼板或其他工具襯砌，必須按照已經(jīng)制定的施工步驟進(jìn)行噴漿作業(yè)，嚴(yán)禁擅自更改施工順序，保證施工過(guò)程的安全性。

5.2 注意事項(xiàng)

在鐵路隧道施工過(guò)程中，通?？梢赃x擇多種注漿方法，工作人員在實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)該結(jié)合具體的工程項(xiàng)目選擇合適的注漿技術(shù)。每一種注漿技術(shù)在施工之前，工作人員都需要控制注漿的參數(shù)，注漿參數(shù)對(duì)于注漿工程質(zhì)量有很大的影響。在參數(shù)控制工作中需要注意以下事項(xiàng)。

其一，在注漿過(guò)程中，工作人員需要對(duì)壓力進(jìn)行控制，因?yàn)樽{過(guò)程動(dòng)力來(lái)源主要是壓力，所以壓力變化情況是能夠影響注漿質(zhì)量的重要原因。在進(jìn)行注漿工作的過(guò)程中，其質(zhì)量結(jié)果和效果也會(huì)受到多種外界因素的干擾，其中包含地質(zhì)條件、注漿方式和材料等，這些都是能夠影響注漿壓力的因素，因此在控制注漿壓力時(shí)，技術(shù)人員需要根據(jù)實(shí)際情況采用正確的控制方式。通常在對(duì)地面淺層進(jìn)行注漿時(shí)，注漿壓力相對(duì)較小，滲透系數(shù)和注漿系數(shù)之間成反比關(guān)系，所以在注漿的過(guò)程中一定要控制壓力因素。

其二，在注漿中通常會(huì)出現(xiàn)漿液大面積擴(kuò)散問(wèn)題，因此技術(shù)人員要注意做好防范工作。在注漿過(guò)程中漿液擴(kuò)散的面積越大，其覆蓋范圍就越廣，進(jìn)而會(huì)在一定程度上增加影響注漿質(zhì)量的因素，同時(shí)會(huì)給環(huán)境帶來(lái)不利影響。在注漿過(guò)程中會(huì)對(duì)注漿半徑產(chǎn)生影響的因素主要包括注漿壓力和注漿時(shí)間，因此在注漿過(guò)程中，工作人員應(yīng)該重視控制注漿時(shí)間及壓力，并且根據(jù)實(shí)際工作情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，避免在注漿過(guò)程中發(fā)生漿液擴(kuò)散超出特定范圍的情況，進(jìn)而影響施工質(zhì)量。

其三，當(dāng)注漿工作完成后，工作人員需要對(duì)其凝固時(shí)間進(jìn)行控制。技術(shù)人員在實(shí)際施工中，要采取合理的措施控制漿液凝固時(shí)間，可以通過(guò)加入催化劑實(shí)現(xiàn)對(duì)凝固時(shí)間的有效控制。此外，應(yīng)盡量縮短凝固時(shí)間，進(jìn)而滿足工期需求。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)高鐵快速發(fā)展，而鐵路隧道建設(shè)是其重要組成部分，對(duì)各地區(qū)的協(xié)調(diào)促進(jìn)發(fā)展起著不可替代的作用。隨著工程人員的不斷探索與研發(fā)，注漿技術(shù)也不斷地趨于成熟，廣泛應(yīng)用于鐵路隧道的建設(shè)中。注漿技術(shù)實(shí)用性高，操作簡(jiǎn)便，對(duì)施工環(huán)境要求低，使用成本低，施工時(shí)間短，對(duì)提升隧道工程的安全性及穩(wěn)定性有著積極的意義。應(yīng)用注漿技術(shù)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況及隧道設(shè)計(jì)要求，合理選擇注漿技術(shù)和材料，按照制訂的計(jì)劃步驟進(jìn)行施工，在保證整個(gè)工程質(zhì)量的前提下，提高施工效率和經(jīng)濟(jì)性。工程人員要在實(shí)踐中不斷提高自身的理論水平，為我國(guó)的鐵路隧道工程建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]郭磊.高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術(shù)[J].珠江水運(yùn)，2019（15）：15-16.

[2]陳偉.深孔注漿技術(shù)在地鐵暗挖隧道施工中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2019（27）：95-96.

[3]熊佳佳.隧道工程現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].中外建筑，2019（8）：229-230.