浅埋偏压大跨度隧道围岩段施工方法研究

桂长利

1 工程概况

某隧道项目的车速设计为100km/h，隧道结构为分离式的，其中隧道的净空为10.75×5.5m。与此同时，该项目的左线出口段地质情况复杂，地表植物众多且发育不均；隧道的洞口地段没有灌木植物，属于走俏地貌，坡度为35°，隧道中心线和地形等高线斜交，隧道围岩主要以f1断裂破碎带为主，宽度直径能达到10m，破碎物主要为周围的砾岩，由于受腐蚀作用较为强烈，所以该地区外表的碎片多为松散结构，稳定性较差，需对其进行额外的加固工作才能进行隧道挖掘，受到围岩影响，上下盘受风化影响较为严重，节理裂缝发育明显，破碎的程度较为强烈，同时表现为以角砾状、碎石状为主的山体结构。

工作人员在前期的勘查工作中发现左转的出口处集中了大量的不利于施工进行的地质，浅埋偏压集中于一体，还有塌方冒顶，侧向山体滑移等潜在的危险因素，在左线进行相应的隧道挖掘，施工难度较大，安全风险成为了施工作业时必须要考虑的问题。针对该情况研究人员详细研究了类似隧道的挖掘情况，试图从中找到类似的经验教训，以应用在本工程中，减少由于安全隐患而造成的意外事故出现。

2 案例结合

再结合类似施工方案的实际案例，与当地自然地质情况的特点分析，研究人员最终将该段隧道的施工方案设计如下：地表注浆可以显著提高围岩的基本时间，同时通过优化其内部结构，使其承载能力和稳定性得到显著提升，能在较短的时间内对土体的物理性能得到提升，并且缩小工作人员进行挖掘过程中产生的开挖变形范围，减少围护支护以及二次衬砌施工所产生的压力，从而实现工程安全系数提高的目的。注浆管具有对地表锚杆进行岩土体悬挂的作用，对于塌方冒顶现象可以进行有效的预防，提高围岩性能。同时工作人员封堵地表地下渗透通道，这样做是为了防止该地区的地下水持续地对围岩进行浸蚀，破坏围岩内部结构，保证在隧道的正常使用过程中，能保持较长时间的稳定，为施工进行和日后的正常通车提供一定的安全保障。为了最大程度地提高地表注浆的效用，工作人员在施工时，可以采取地表注浆增设或加固施工辅助等措施，对上述措施进行实施时，需要对施工软弱围岩浅埋偏压段以及山体扰动状况进行全面细致的调查。

2.1 注浆范围

该工程的地表注浆主要是集中在隧道左洞的右半侧，由于该地区的岩体破坏情况严重，会直接影响到正常工作进行，所以工作人员优先对该地区进行地表注浆作业，保证其能维持后续正常工作所需的承载力和内部结构稳定性，注浆段的纵向长度达到15m。

2.2 注浆方式

一般采用预埋注浆花管法，即先对注浆孔进行注浆花管的下放，再根据下放的注浆花管进行地表结构内的浆液注入，将浆液通过孔眼注入到围岩之中，这样做可以保证浆液的流动范围不至于太过散，可以控制浆液的材料投入，同时通过集中注入的方式，能使浆液更好地渗透于结构裂缝中，保持结构的压实度符合设计初衷[1]。

2.3 注浆孔布置

该工程的注浆孔布置大体呈梅花形进行，孔与孔之间的间距保持在1.5m之内。

2.4 孔径和孔深

该工程的注浆孔直径达到89mm，之所以选择这个直径是因为这个直径既可以保证浆液物料的及时输送，也能形成一定的压力，利用压力将浆液更好地渗透于缝隙中。钻孔深度是地面至隧道之间的距离，开挖至轮廓线外0.8m的距离，开挖轮廓线外侧部分需要打至侧墙地基附近。

2.5 注浆管

结合当地实际情况，最终工程设计人员在该工程中选择的注浆管其直径达到50mm，材料为钢管，壁厚达5mm，前端钻花孔孔径为8mm，间距100mm，呈现梅花形式进行布置，尾部500mm不设花孔。

2.6 止浆措施

由于该工程的施工段覆盖厚度比较薄，为了保证具有足够的承载力，注浆厚度也比较薄，在注浆过程中很容易会出现浆液从地表冒浆的情况，为了防止多余的材料被浪费，也为了防止地表冒浆影响后续工作进行，在注浆工作开始前，首先安排专业工作人员在该地区的地表处设置止浆盘，止浆盘的制作需要选择规格为200mm厚的双层钢筋网喷以及C20的混凝土，在进行止浆盘的制定时，需要将网格间距控制为300mm，需要进行止浆盘施工的范围为注浆区域以及周边孔外2m处，为了防止管孔缝向上反将的情况出现导致纸浆盘造成隆起、破坏，而影响最终的注浆效果，在运行工作时，工作人员首先会对管孔缝隙进行糊缝处理，这里采用的糊缝材料为CS胶泥[2]。

2.7 注浆材料

该工程使用的注浆材料中，水泥采用水玻璃双液浆，强度等级为425等级，水玻璃的模数为2.4，缓凝剂为NO2HPO4。

2.8 浆液配比

该工程采用的水泥浆，水灰比为1：1，水玻璃体积比为2：1，缓凝剂得掺入量控制在2～3%之间。

2.9 注浆压力

注浆工作的形式压力控制在0.5～1MPa之间，终止压力控制在2.0～2.5MPa之间。

2.1 0注浆顺序

为了保证良好的注浆效果，对于注浆顺序，应该根据当地实际情况进行深入研究后最终确定，最终该工程确定的注浆顺序为首先在沟侧周边孔进行注浆，然后在高处周边孔进行注浆工作，注浆工作的主要顺序为先完成外围的注浆工作再完成内部注浆工作，为了防止在注浆工作时出现串浆的情况，一般情况下倾向于选择间隔注浆法进行注浆作业，同时根据实际施工情况对于注浆孔施工间隔时间进行施工的调整，即待前一个孔注浆内的浆液凝固得差不多时，再进行下一个相邻矿洞的注浆操作。

3 注浆方案及注意事项

3.1 施做洞顶排水沟，截水沟

为了确保地下水物流到洞口区段等隧道开挖区之内，在工程进行过程中，必须有针对性、有计划地形成截水沟系统和排水沟系统，以确保系统内的地下水能按照原始设计方案顺利的流出开挖区域之外。

3.2 地表注浆加固

3.2.1 测量放点

为了保证最后的施工质量，工作人员应该在实地进行勘察，确保所有的注浆孔都按照原设计图纸的位置标定进行。

3.2.2 钻孔

该工程选用了潜风钻机进行钻孔作业，在钻孔操作时，需要按照现场事先布置好的测量点进行钻孔作业，在作业过程中对于转杆的垂直度要及时进行调整，以确保钻孔作业符合设计深度要求。

3.2.3 埋管

在钻孔内放置注浆花管，若钻孔过大，则需要工作人员逐根进行钢管焊联，焊连完毕后再进行放置，第一节钢筋底端需要适当收敛，将每节钢筋长度控制在5～6m。

3.2.4 糊缝

再往孔内插入钢管线，在未开设花孔段与开设花孔段之间焊接两根，钢筋圆环，间距保持2cm，两个圆环之间缠麻丝作为纸浆环，谨防灌浆操作时，出现糊缝砂浆现象。

在纸浆盘的制作完成后，所有注浆前的准备工作就全部完成，开始注浆时工作人员要紧密连接注浆管线，使用规定浆液进行注浆工作。

4 结束语

综上所述，注浆作业的质量直接影响到隧道开挖工程的效果表现，所以在隧道施工中，工作人员要重视注浆作业的质量，为了保证注浆作业的质量，应在注浆开始之前进行相应的准备工作，以提高注浆作业的效果。

[1]王 雷.大跨偏压路湾隧道信息化动态施工技术研究[D].成都：西华大学，2012.

[2]彭琦.浅埋偏压小净距隧道围岩压力及施工力学研究[D].长沙：中南大学，2008.