浅析裂隙岩体中隧道注浆加固理论研究及工程应用

2014-03-02

中国新技术新产品 2014年12期

关键词：浆液裂隙岩体

（中交四公局海外事业部，北京 100022）

刘岭忠

（中交四公局海外事业部，北京 100022）

为了保证隧道工程建设的质量和安全，必须对裂隙岩体中的隧道进行注浆加固。本文对裂隙岩体中隧道注浆加固理论进行了研究，并探讨了其在工程中的应用问题。

裂隙岩体；隧道注浆；加固

由于我国地质情况比较复杂，尤其是西南部地区，地质构造运动相对频繁，在隧道施工中，存在大量的裂隙岩体，不仅给隧道施工带来困难，而且在隧道建成后还会出现衬砌结构破坏等现象，影响隧道运营的安全性和稳定性。因此，有必要对其注浆加固理论及工程应用进行研究。

一、裂隙岩体隧道注浆加固理论研究现状

受地下复杂地质条件的限制，实验室里很难模拟出注浆介质和注浆工艺，目前国内外裂隙岩体隧道注浆加固理论研究主要集中在以下几方面：①裂隙岩体隧道注浆材料的流变特性；②渗透注浆理论研究；③岩体劈裂注浆理论。后两种理论在城市地铁隧道注浆加固工程中应用比较多，并且这两种理论研究逐渐发展成为当今该领域内主要的理论研究方向。但是目前裂隙岩体隧道加固理论研究还不够深入，使得注浆工艺因缺乏有效理论指导而停滞不前。

目前我国裂隙岩体隧道工程注浆加固材料主要采用的是水泥和化学注浆，两种注浆材料各有优缺点。水泥注浆材料优点：制造成本较低、原材料来源丰富、晶体具有较高强度和浆液配置简单等；缺点：注浆颗粒粒径较大，难以满足裂隙岩体裂缝要求（注浆实体裂缝应控制在0.2mm以内）。化学浆液优点：流动性能较好且材料粘度低，能够将注浆实体裂缝控制在要求范围以内；缺点：制造成本较高，具有一定毒性。

在裂隙岩体隧道工程施工中，各种注浆加固技术已经广泛应用，但是在注浆加固理论方面还有待深入研究才能满足隧道工程实践注浆的需要，引导注浆加固技术得到更大的发展。

二、裂隙岩体中隧道注浆加固机理分析

注浆是指在一定的机械辅助下，将化学浆液或水泥浆液注入到工程实体中，以实现止水目的。要想获得较好的注浆加固效果，在工程施工前，应充分掌握工程实体的水文地质情况，并分析地下水运动规律；了解注浆材料特性，并仔细研究其在工程实体中的流动及扩散规律。

注浆加固理论是研究浆液在裂隙岩体工程中的流动规律，展示工程注浆工艺同地质条件及注浆材料性质间的关系，为岩体工程注浆加固技术提供科学的理论依据。地下水的运动规律同岩土中灌注浆液流动及扩散规律较为接近，不同的是其运动阻力比地下水较为复杂，流变性也有差异。浆体的流动性会因注浆材料性质而发生变化。如果采用较为粘稠的浆液进行灌注，浆液则会受到不同压力和地层影响，产生不同的扩散方式。主要有渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆等注浆理论，如图1所示。

①渗透注浆。粘稠浆液在压力作用下会渗入工程实体裂隙中，这一过程会排挤出岩体裂隙中的水分和气体，浆液在裂隙中还会凝结固化，最终达到注浆加固的目的。渗透注浆理论研究条件是工程实体在较小的注浆压力下结构不会遭到破坏。②压密注浆。这种方式的注浆主要是利用钻孔向工程实体中注入浓度较高的浆液，从而加密工程实体以提高其承载力。这种形式的注浆适用于软弱土层中。③劈裂注浆一般采用压力比较高的浆液进行裂隙注浆加固，利用压力扩大岩体裂隙可注浆范围，从而增加浆液也工程实体接触面积，起到很好的加固作用。这种形式的注浆在较为发育的软弱岩层中能起到较好的应用效果。