隧道施工中灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用分析

潘冬

（中交一公局廈門工程有限公司）

新形勢(shì)下，為了能夠更好地適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，我國(guó)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)變得越發(fā)完善，其中，隧道工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)增大，為了滿足對(duì)隧道施工質(zhì)量的高要求，隧道施工中的加固技術(shù)得到更多的重視。在隧道灌漿加固技術(shù)應(yīng)用的保障下，隧道整體的穩(wěn)定性和安全性得到顯著提升，為保障隧道工程質(zhì)量作出了貢獻(xiàn)。

1 灌漿法加固技術(shù)概述

1.1 原理

灌漿法加固技術(shù)是一種應(yīng)用在工程建設(shè)領(lǐng)域的加固工藝，基本原理是依照工程的具體情況，配置好漿液，利用氣壓、液壓或者電化學(xué)的方式，確保漿液能夠被有效地灌注到縫隙中，借助漿液的固化來(lái)提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。灌漿法加固技術(shù)本身的施工操作簡(jiǎn)單，但是在實(shí)踐中也需要做好施工控制，避免盲目施工的行為。需要技術(shù)人員確定好裂縫的位置和寬度、深度等，合理確定施工順序和灌漿壓力[1]。

1.2 分類

1.2.1 滲透灌漿加固

工程施工中，經(jīng)常會(huì)遇到復(fù)雜的地基情況，此時(shí)可以采用滲透灌漿的方法進(jìn)行加固處理，這種方法適用于隧道裂縫、巖土裂縫等龔琳娜概況。如果基礎(chǔ)加固的施工環(huán)境惡劣，同樣可以選擇滲透灌漿加固法。實(shí)際操作中，需要先配置好漿液，確保其沿著隧道裂縫滲透，漿液凝固后結(jié)構(gòu)類似于巖土層，強(qiáng)度和抗剪切力均較大。

1.2.2 壓密灌漿加固

壓密灌漿加固是利用鉆孔設(shè)備，在區(qū)域內(nèi)鉆孔，將預(yù)先配置好的漿液經(jīng)由鉆孔，灌注到巖土層以提升其強(qiáng)度和密實(shí)度。施工人員必須提高漿液密度，才能發(fā)揮出優(yōu)化結(jié)構(gòu)的作用，滿足加固要求[2]。

1.2.3 填充灌漿加固

隧道工程使用環(huán)節(jié)，可能會(huì)因?yàn)榈鼗两挡痪鶆蛞l(fā)孔洞、裂隙等，針對(duì)這些問(wèn)題，可以利用填充灌漿加固的方式進(jìn)行處理，切實(shí)提高隧道基礎(chǔ)的污泥定性。隧道在運(yùn)營(yíng)期間，受各方面因素的影響，同樣可能出現(xiàn)空洞、破碎等問(wèn)題，需要借助填充灌漿的方式進(jìn)行加固處理。

2 隧道施工中灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概況

某隧道工程采用了雙洞單向結(jié)構(gòu)，左右線距離為15m～40m，長(zhǎng)度均為3738m，設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)Ⅴ級(jí)，屬于長(zhǎng)隧道。隧道內(nèi)部設(shè)置單向縱坡，左右線分別為-2.168%和-2.185%，出口位置使用了端墻式洞門。隧道本身所處區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)，地勢(shì)整體中間高兩邊低，整個(gè)線路經(jīng)過(guò)的高程在1390m～1710m 之間，起伏相對(duì)較大。同時(shí)，依照地質(zhì)調(diào)繪信息和地質(zhì)資料，隧道跨越區(qū)域主要是砂質(zhì)泥巖、砂礫巖構(gòu)造，節(jié)理裂隙不發(fā)育。

2.2 存在問(wèn)題

隧道施工中存在的主要問(wèn)題是裂縫發(fā)育，裂縫產(chǎn)生的原因有很多，如外部環(huán)境因素影響、施工技術(shù)水平不高等，舉例說(shuō)明，在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，因?yàn)槭湛s問(wèn)題，可能引發(fā)外部裂縫。裂縫對(duì)于隧道工程整體有著不容忽視的影響，會(huì)降低隧道的承載力，該工程中使用了漿砌技術(shù)來(lái)對(duì)隧道內(nèi)部墻面進(jìn)行處理，但是部分區(qū)域出現(xiàn)了漿砌脫落的情況，無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的加固效果。另外，在隧道邊緣位置，砌石容易松動(dòng)，導(dǎo)致公路和隧道承重能力的下降。在隧道主體支撐部分，還出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)裂縫，如果工程技術(shù)人員不能及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，則隧道在投入使用后，會(huì)出現(xiàn)安全性和穩(wěn)定性下降的情況。

2.3 技術(shù)要點(diǎn)

2.3.1 施工準(zhǔn)備

⑴應(yīng)該依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，做好漿液質(zhì)量控制，在該工程中，水泥材料采用的是42.5 硅酸鹽水泥，粉煤灰與水泥的配比為1:4。

⑵應(yīng)該確定具體的施工參數(shù)，包括灌漿壓力、漿液儲(chǔ)備、灌漿承載力、灌漿深度等，具體如表1所示。

表1 工程施工參數(shù)

⑶確定灌漿位置，如果裂縫或者空隙比較嚴(yán)重，應(yīng)該適當(dāng)增加漿液用量。施工單位在灌漿施工前，需要對(duì)電機(jī)設(shè)備和攪拌車實(shí)施相關(guān)試驗(yàn)，對(duì)施工半徑進(jìn)行合理控制，以此來(lái)保障灌漿作業(yè)的效果。

⑷做好鉆孔與注漿管安裝的準(zhǔn)備工作，鉆頭直徑約為40mm 左右，鉆孔垂直度需要滿足實(shí)際需求，同時(shí)加強(qiáng)安全管理。

2.3.2 鉆孔施工

在開展鉆孔施工的過(guò)程中，施工人員必須檢查和確認(rèn)設(shè)備的運(yùn)行情況，從實(shí)際情況出發(fā)對(duì)鉆孔的位置做出適當(dāng)調(diào)整。如果鉆機(jī)在鉆孔環(huán)節(jié)發(fā)出異響，應(yīng)該停止施工并查明原因，做好處理，以確保施工作業(yè)的安全性。鉆孔環(huán)節(jié)，需要切實(shí)做好鉆孔深度、鉆孔孔徑和鉆孔速度等參數(shù)的控制，同時(shí)做好監(jiān)測(cè)工作，確保鉆孔垂直度偏差不超過(guò)1%，在垂直度偏差超標(biāo)的情況下，作業(yè)人員必須及時(shí)做好糾偏工作。隧道工程鉆孔施工的難度相對(duì)較大，要求施工人員熟悉作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)水文條件，結(jié)合自身的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇鉆機(jī)，如在該工程中，可以選擇液壓鉆機(jī)，也可以選擇風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)，借助合理的鉆機(jī)選擇來(lái)避免出現(xiàn)卡鉆的情況[3]。在鉆孔施工的過(guò)程中，工作人員需要將誒合租測(cè)斜儀做好檢測(cè)工作，對(duì)孔斜進(jìn)行控制。鉆孔參數(shù)如表2所示。

表2 鉆孔參數(shù)

2.3.3 灌漿管放置

考慮到工程地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，在進(jìn)行施工的過(guò)程中，需要選擇壁厚為3.5mm的注漿管，管道直徑為48mm，這樣可以很好的保障灌漿加固的效果。在完成鉆孔施工后，需要對(duì)其進(jìn)行編號(hào)，依照編號(hào)進(jìn)行灌漿操作。為了避免雜物進(jìn)入到灌漿管內(nèi)，應(yīng)該做好相應(yīng)的封堵工作，等到灌漿作業(yè)開始后，再將封堵物去除。灌漿管底端和底部應(yīng)該保持30～50cm 左右的距離，如果高度過(guò)大，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土離析的情況。

2.3.4 施工參數(shù)控制

完成灌漿管的放置并且做好漿液準(zhǔn)備工作后，就可以開始進(jìn)行灌漿作業(yè)，為了能夠最大限度地保障灌漿作業(yè)的效果，規(guī)避可能存在的問(wèn)題和隱患，在施工環(huán)節(jié)需要對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

對(duì)照該工程的具體情況分析，在灌漿加固環(huán)節(jié)，首先，采用了二次灌漿的方式，第一次采用常壓灌漿作業(yè)，第二次采用加壓灌漿作業(yè)，在作業(yè)過(guò)程中，為了避免出現(xiàn)冒漿問(wèn)題，工作人員必須做好灌漿情況的跟蹤檢查，確保操作的規(guī)范性。工程中使用的是標(biāo)號(hào)42.5 的普通硅酸鹽水泥，配置漿液的水溫度在20℃～28℃之間，避免了漿液凝固過(guò)快的情況，同時(shí)在漿液中加入了膨脹劑和抗裂劑，以此來(lái)提升其穩(wěn)定性。

灌漿作業(yè)結(jié)束后，需要做好施工面的清理工作，對(duì)灌漿孔進(jìn)行封孔處理，封孔深度不低于10cm，如果無(wú)法達(dá)到這一深度，應(yīng)該將孔內(nèi)的殘留物清除?？妆诒仨毦邆漭^高的清潔度，在灌漿前適當(dāng)灌水濕潤(rùn)，這樣可以進(jìn)一步提升灌漿材料與孔壁的黏結(jié)強(qiáng)度。

2.3.5 漿砌片石施工

隧道本身存在有部分軟土區(qū)域，單純的灌漿并不能達(dá)到預(yù)期加固效果，需要使用漿砌片石作為輔助措施，施工環(huán)節(jié)，作業(yè)人員需要準(zhǔn)確把握區(qū)域地質(zhì)參數(shù)，確定好漿砌片石的施工流程，切實(shí)做好安全管理。漿砌片石施工結(jié)合素后，為了保障施工參數(shù)準(zhǔn)確，實(shí)施了掛線校準(zhǔn)，要求坡度不超過(guò)1:1.75。

在對(duì)漿砌片石進(jìn)行施工時(shí)，作業(yè)人員需要將環(huán)境影響考慮在內(nèi)，嚴(yán)格依照規(guī)范流程進(jìn)行操作，以切實(shí)保證施工質(zhì)量，提升地基的穩(wěn)定性和承載能力。

2.3.6 養(yǎng)護(hù)施工

養(yǎng)護(hù)工作的質(zhì)量會(huì)在很大程度上影響加固作業(yè)的整體效果，必須得到足夠的重視。從養(yǎng)護(hù)作業(yè)人員的角度，必須結(jié)合隧道工程的實(shí)際情況，對(duì)養(yǎng)護(hù)的方法進(jìn)行合理選擇，以保障施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)返工的情況。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)該安排專人做好日常巡檢，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)上報(bào)和處理，保障養(yǎng)護(hù)效果。

2.4 注意事項(xiàng)

2.4.1 控制材料質(zhì)量

材料的質(zhì)量對(duì)于隧道灌漿加固的最終效果影響巨大，如果材料本身的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，灌漿加固自然也就成為了空中樓閣。從施工單位的角度，應(yīng)該對(duì)照隧道工程灌漿加固的特點(diǎn)，對(duì)施工材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管控，將氣候環(huán)境、水文地質(zhì)等因素考慮在內(nèi)，確定好具體的工藝技術(shù)，然后從技術(shù)的角度來(lái)選擇材料，確定好材料采購(gòu)方案。材料采購(gòu)人員在進(jìn)行采購(gòu)的過(guò)程中，不當(dāng)一味關(guān)注價(jià)格，而是必須對(duì)材料的強(qiáng)度、級(jí)配、含泥量、細(xì)度模數(shù)等進(jìn)行全面檢查，嚴(yán)格依照計(jì)劃進(jìn)行采購(gòu)。同時(shí)，在材料入場(chǎng)環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行檢查驗(yàn)收，對(duì)于一些用量少的材料，應(yīng)該全部檢查，用量大的材料則應(yīng)該依照批次進(jìn)行抽樣檢查，如果抽樣檢查結(jié)果不合格，對(duì)應(yīng)批次的材料都應(yīng)該暫停使用。

2.4.2 做好異常處理

隧道灌漿加固施工中，可能會(huì)遭遇一些異常情況，為了能夠保障施工作業(yè)的安全，需要現(xiàn)場(chǎng)施工及管理人員做好異常處理工作。具體來(lái)講，一是在鉆孔施工環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)了涌水問(wèn)題，需要暫停施工，通過(guò)加壓注漿的方式來(lái)對(duì)涌水口進(jìn)行封堵，將積水排空，確認(rèn)安全后才能繼續(xù)施工。二是在灌漿施工環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)了壓力突然增大的情況，可以適當(dāng)加入清水，靜待壓力恢復(fù)，確認(rèn)無(wú)誤后可以再次施工，處理不當(dāng)?shù)那闆r下，容易導(dǎo)致灌漿孔破損。若經(jīng)過(guò)上述處理后，灌漿壓力依然居高不下，應(yīng)該暫停灌漿，檢查灌漿設(shè)備和灌漿管道，若出現(xiàn)了堵塞的情況，必須及時(shí)做好疏通。如果灌漿壓力一直維持在相對(duì)較高的數(shù)值，技術(shù)人員應(yīng)該調(diào)整砂漿配比，或者運(yùn)用間歇性灌漿的方式進(jìn)行施工，對(duì)漿液凝結(jié)的時(shí)間進(jìn)行有效控制，保障灌漿加固的效果。技術(shù)人員應(yīng)該做好灌漿壓力的計(jì)算工作，結(jié)合該工程的實(shí)際情況，最大容許注漿壓力為：

Pmax=γ·g·h+σ1

公式中：

Pmax為最大容許注漿壓力，單位N；

h表示注漿位置巖土柱高度，單位m；

γ表示地基天然重度，單位kN/m3；

σ1表示巖土體抗拉強(qiáng)度，單位kPa。

2.4.3 落實(shí)技術(shù)指導(dǎo)

有效的技術(shù)指導(dǎo)同時(shí)是確保灌漿加固施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在，在開展灌漿施工的過(guò)程中，作業(yè)人員需要對(duì)照基礎(chǔ)資料，選擇相應(yīng)的施工技術(shù)，以保障施工效果。另外，應(yīng)該編織出完善的技術(shù)方案，對(duì)各方面的影響因素進(jìn)行明確，配合信息技術(shù)手段，做好施工前的技術(shù)指導(dǎo)，要求施工人員能夠熟練掌握施工內(nèi)容和工藝要求。施工技術(shù)人員應(yīng)該全程參與施工活動(dòng)，給出具體的施工建議，為灌漿加固施工提供相應(yīng)的技術(shù)支撐，最大限度地保障施工質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，公路交通事業(yè)的快速發(fā)展，使得隧道工程的數(shù)量不斷增加，對(duì)于隧道的質(zhì)量和穩(wěn)定性、安全性提出了更加嚴(yán)格的要求。施工單位在針對(duì)隧道工程進(jìn)行施工的過(guò)程中，需要對(duì)照隧道所處區(qū)域的地質(zhì)水文環(huán)境，做好全面規(guī)劃，針對(duì)隧道中存在的異常狀況，如破損、裂縫等，需要做好相應(yīng)的加固處理。大量的工程實(shí)踐表明，灌漿法加固技術(shù)在隧道工程中的合理應(yīng)用，可以取得良好的加固效果。而在實(shí)踐中，相關(guān)人員必須依照規(guī)范化的流程和要求施工，這樣才能真正保障施工質(zhì)量和效率，促進(jìn)隧道工程安全性和穩(wěn)定性的提高。