竹仔坑隧道全断面注浆技术

赵洁

（中铁十七局集团第六工程有限公司）

竹仔坑隧道全断面注浆技术

赵洁

（中铁十七局集团第六工程有限公司）

竹仔坑隧道设计要穿越破碎带，洞内地质情况复杂，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩在路线纵向交错前进，且该隧道洞顶上方有水库，洞内水量较多，为保证施工安全与进度，决定采用全断面预注浆技术进行封堵，对围岩进行了加固，有效地堵住了地下水，使隧道掘进工作正常推进。

隧道；破碎带；富含水量；全断面注浆

目前，在我国公路隧道工程建设的过程中，因地质条件、地下水、隧道埋深等因素影响，易造成地层变形、隧道漏水等不良现象，再加上现今我国在注浆设计、施工一级质量检查手段方面依旧缺乏一定的系统研究，还没有形成一套完善的技术方案，这样给施工质量和注浆效果评价带来一定的不可靠性。由于该隧道工程项目本身具有一定的复杂性，因此，在复杂的地质条件下施工，管理人员对施工技术提出新的要求，尤其是隧道，本文主要通过对竹仔坑隧道的设计流程以及施工方案进行分析，以供参考。以求达到对注浆技术积累一定的经验，为我国以后其它隧道的建设提供宝贵的经验的目的。

1　工程概况

竹仔坑隧道本标段起点桩号为K2+660，，隧道右线长751m，左线长730m。隧道单洞净高5m，净宽13.00m（行车道宽度7.5m；左侧侧向宽度0.5m，右侧侧向宽度0.75m；两侧检修道宽度均为0.75m）；隧道位于圆曲线上，曲线半径分别为R=1000m和R= 1430m。隧道纵坡-1.0%。隧道在K2+980～K3+020穿越破碎带，于K2+660（ZK2+660）～K2+770（ZK2+750）邻近竹仔坑水库，该处隧道洞顶埋深约20m，该处隧道设计高程约为46m，洞顶埋深约20m，隧道边线离水库边线水平最近距离约15m。竹仔坑水库水面高程约为69m，根据现场调查，该水库水深约为3～4m，隧道洞顶离水库库底垂直距离约14m左右，隧道边线距离水库边线水平最近距离约15m。

2　施工原则与工艺流程

针对隧道高压富水区采取了“注浆堵水，限量排放”的施工原则。为确保竹仔坑隧道的安全优质、快速顺利施工，有效地采取施工方案，选择合理的注浆方法，在隧道施工中采取了多种地质超前预测预报手段，如超前水平探孔探水、红外线、TSP地质雷达超前地质预测预报和地质素描等手段，通过对地质预报信息的综合分析，可以比较准确地判明前方地质情况。在红外探水探得掌子面前方有富含水段后，通过超前水平探孔，对直观判断施工前方地质围岩状况，以确保施工安全。利用液压钻孔台车或YQ-100A施钻深孔，在拱顶、起拱线和隧道中下部位各钻φ76mm孔，孔深超出注浆段5m左右。采用钻眼排渣取样分析，记录钻速、水质水量变化情况以及开挖后的岩面观测素描，综合判断预报前方水文、地质条件。预测工作面前方注浆段长度范围的地质构造和岩性、地下水出露位置和水量大小，以及围岩变化情况。前方围岩软弱，探孔流量达到3L/min以上，采用断面注浆止水。

2.1封闭墙（止浆墙施工）

对开挖掌子面封闭处理，采用挂网锚喷的形式，对整个开挖掌子面进行挂设φ6.5钢筋网片后喷射C25混凝土，喷射混凝土厚度20cm。根据掌子面前边富含水及涌水情况，可适当增加止浆墙厚度。

2.2布孔、钻孔

由测工站在工作平台上，用红油漆在掌子面上按设计准确画出钻孔位置，标注编号，一个断面布孔38个（如图1）。

图1　

采用PG115钻机，该钻机通过自身履带行走至掌子面位置就位。台车钻孔工作参数：凿岩台车钻孔作业的推进压力2.5～4.0MPa，回转压力5.0～6.0MPa，冲击压力19～20MPa。注浆段钻孔愤怒三段实施，第一段长12m，第二段长20m，第三段长30m（如图2）。

2.3埋设孔口管

孔口管直径为108mm，厚5mm无缝钢管，单根管长3m，采用人工安装，安装后外露20～30cm。

2.4注浆

采用水泥-水玻璃双液注浆。

通过水泥-水玻璃与水发生化学反应，固结岩体，水泥-水玻璃的主要化学反应为：

图2　

Ca（OH）2+NaO·nSiO2+mH2O→Ca·nSiO2·nH2O+NaOH

在硅酸三钙的水化过程中产生氢氧化钙：

3Ca·SiO2+nH2O=2Ca·SiO2·（n-1）H2O+Ca（OH）2

在混合液中水泥与水玻璃的反应快，水泥本身的水解化学反应要慢得多。根据这一原理采用固定水灰比，只改变水玻璃浆液浓度及水泥浆液与水玻璃浆比例进行水玻璃参数设计。根据实验得出水泥-水玻璃体积比为1：0.7，水泥浆水灰比为0.8：1，水玻璃稀释浓度为25～35Bé。

（1）全断面周边预注浆分段实施，每段注浆长度30m，开挖长度25m，预留5m作为下一分段的止浆墙，加固范围为开挖轮廓线外5m，注浆顺序为从外至内，从上至下。

（2）成孔注浆采用前进式分段注浆，套管安装完成后，每钻进5～7m即开始注浆，注浆达到设计要求后开始下一阶段钻孔注浆。

（3）采取反复注入、稀浆与浓浆交替、压力控制与注入浆量控制相结合的措施，注浆压力从低到高逐渐加压。初始注浆压力采用1.2倍静水压力，注浆时间根据浆量的注入速率进行灵活调整。

（4）每环注浆孔先施工奇数编号注浆孔，然后施工偶数编号注浆孔同时作为检查孔。待所有注浆孔施工完毕后，根据压浆孔涌水量来决定局部地段是否须补设注浆孔。每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的应追加钻孔注浆，再次压注直到达到设计要求为止。

（5）待注浆完毕后，再应采用地质雷达或红外探水对前方地质情况的变化进行分析，并在注浆范围内施作2～3个水平探孔，检验注浆效果，根据探孔出水情况确定是否需要补充注浆。以确保注浆达到良好的效果。

在水压、水量较大的情况下，采用分层泄水减压、分层注浆方式。即下层管注浆，中层管放水；中层管注浆，上层管放水，这样逐层抬水，把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外。

注浆顺序为由下而上，由里向外。注浆压力考虑到岩层裂隙阻力，初始压力0.5MPa，终压1.5MPa（如图3～4）。

2.5加固效果检查

采用水平钻孔检测：对端头进行水平钻孔，全断面钻孔数量不小于8个，对富含水及涌水段可适当增加钻孔数量，每次钻孔深度5m，每掘进施工4m后进行一次钻孔检查，如检查钻孔后孔道溢水较小或基本无水溢出则说明注浆效果理想，可以进行正常掘进施工，如水流较大，且不能保证施工安全时则需要对该溢水断面进行再注浆加固直到满足要求方可掘进施工。

图3　前进式注浆流程及示意图

图4　孔位照片双液注浆

图5　注浆效果1

图6　注浆效果2

3　施工安全方案

（1）制定切实可行的施工方案，充分预估可能出现的问题，并对其进行改进和完善。

（2）实地培训施工人员和探求科学合理的注浆参数，为施工的顺利开展奠定基础。

（3）用地质水平钻机超前钻探，获取地下水良、水压以及地质的构造情况，再根据这些信息，综合分析，确定注浆参数。

（4）在注浆施工过程中，注浆量和注浆压力是两个极为重要的参数，，而断层地段施工，关键的是注浆固结效果。因此，为保证注浆质量标准，除了认真操作外，还要认真做好注浆施工记录，以便进行综合分析判断。

（5）在隧道开挖的过程中，严格做好初期支护和监控量测工作，以防施工中出现坍塌以及注浆帷幕失稳等危急现象的发生。

（6）注浆时需要密切关注浆液的流量，当压力突然上升、下降或者浆液溢出时，应立即停止注浆，并且必须查明出现异常的原因，采取必要的措施后，比如调节注浆参数、移位、打斜孔等，方可继续注浆。

4　结语

从竹仔坑隧道的整个施工效果来看，注浆质量把握较好，未引起周围建筑物的沉降、开裂等不良现象。比如，在注浆过程中，采取反复注入、稀浆与浓浆交替的方法，使注浆压力从低到高逐渐增压，并且在注浆完毕后，严格检验注浆效果，来确保注浆达到了最好效果，不仅如此，还通过对破碎带富含水段的断面预注浆加固处理，使本隧道安全顺利的完成了掘进工作，为今后想换的隧道施工建设工程积累了宝贵的经验。

[1]杨志武.天津地区钻孔灌注桩后注浆技术与工程应用研究[D].中国地质大学（北京），2014（13）：125～126.

[2]胡向凑.桩侧后注浆技术在基坑支护工程中的应用及监测分析研究[D].浙江工业大学，2013（36）：256～257.

[3]杨秋玲.后注浆技术对钻孔灌注桩承载力的影响与研究[D].山东建筑大学，2012（18）：325～326.

[4]秦庆新.鸟山煤矿千米竖井注浆技术应用研究[D].辽宁工程技术大学，2013（07）：187～188.

[5]陈志永.注浆技术在抚顺石油-厂封堵F1A断裂构造工程处理中的应用研究[D].吉林大学，2014（20）：137～138.

U455.49

A

1673-0038（2015）14-0199-03

2015-3-5