寒区隧道径向注浆防冻胀施工技术

于浩

Radial Grouting Anti-frost Heaving Construction Technology in Cold Zone Tunnel

摘要： 某特大桥为双塔双索面混合梁半漂浮体系斜拉桥，边跨主梁运用等截面预应力混凝土连续箱梁结构，经多方案比选，辅助墩0号块采用钢管支架法施工，安装、拆除方便，所占用的周转材料相对较少，具有良好的社会经济效益。本文针对辅助墩0号块施工控制技术进行阐述，以期为同类桥梁施工提供一定的参考。

Abstract： A special bridge is a double-tower dual-cable surface mixed beam semi-floating system cable-stayed bridge. The equal-prestressed concrete continuous box girder with equal section is used for the side girder. Through multiple schemes comparison， the auxiliary 0# block adopts the steel pipe support method. The construction， installation and dismantlement are convenient， the occupied turnover materials are relatively small， and it has good social and economic benefits. This article describes the construction control technology for auxiliary 0# block， in order to provide a certain reference for the construction of similar bridges.

關键词： 寒区隧道；径向注浆；防冻胀；施工技术

Key words： cold zone tunnel；radial grouting；anti-frost heaving；construction technology

中图分类号：U455.49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0121-02

0 引言

隧道的径向注浆技术是在隧道开挖后沿隧道径向钻孔注浆的工艺，通过注浆的压力扩散使岩石裂隙充分填充，使隧道周边初支背后几米范围内的软弱区形成注浆岩盘，既完成堵水又提高围岩的承载力和自稳力。随着对注浆技术认识的提高和对注浆配套装备的改良，现场施工处置的技术水平得到长足发展，现场对围岩加固和堵水效果得到大幅提升。

对于寒区隧道而言，初支后采取径向注浆技术，对围岩的密贴程度、围岩的承载力和自稳力提高以及控制隧道初期支护结构沉降和变形、止水等均能起到较好效果，能够实现“御水于隧道轮廓线以外”理念。

1 工程概况

天山某隧道某号斜井是一座控制性工程，全长2.8km，位于天山北坡，进口设计高程 2408m，进口段为崩积、洪积卵漂石层，表部较为松散，下部密实，进口边坡开挖时可能出现局部坍塌。右侧分布溪流，水面标高高于隧道洞口，施工时常伴有线状出水，集中降雨状态下洞室会线状、涌泉状出。

该隧道斜井地质条件较差，V级段落围岩裂隙发育，存有较多渗水段落。开挖过程中，多次出现掉块和股状水流出情况，初支完成几天后，初支表面局部区域出现水渍现象，渗水部位成点状或块状分布，有些还形成线状滴出，分析原因认为：该段裂隙发育，裂隙水孔道相互连通，在初支混凝土封闭围岩表面后，有水的部位会造成混凝土与围岩结合不紧密，裂隙水会从薄弱处集中渗出。经连续观测未出现大的收敛变形和沉降，决定采用径向注浆进行封堵处理。

2 材料、配比、设备

2.1 材料及配比

现场对注浆孔位置进行测量放线，通过双液浆及单液浆注浆试验进行分析、对比，确定采用双液浆堵水效果优于单液浆。双液浆主要成分由普通硅酸盐水泥P.O 42.5；水玻璃：浓度：35Be，模数：2.6～2.8组成。配比：水泥浆水灰比0.8：1～1：1；水泥：水玻璃（体积比）=1：（0.6～1.0）。

2.2 设备

根据注浆工艺需要，现场主要设备为双液注浆泵3台，以及配套的设备和风钻等。

3 实施方案

3.1 注浆段规划

首先对初支渗水部位的现场进行调查，定出隧道初期支护进行径向注浆施工的范围，注浆断面纵向距离根据现场进行调整。其次，结合试验取得扩散效果等参数，渗水小的段落，每3m设置一环，渗水较严重的段落，每隔2m设置一环。每环共打设5个注浆管，分别设在拱顶、拱腰、拱脚处；根据断面弧长平均分为5段进行注浆。

3.2 注浆顺序

注浆顺序按照由拱腰向拱顶、从下坡方向向上坡方向、从两端向中间压浆的原则进行。注浆管布置示例如图1。

现场注浆管的规格和长度根据前期试验段效果定制，根据围岩水量大小及实际试验结果，确定长度主要采用L=1.2m、L=1.4m和L=1.8m三种规格Φ42小导管。具体使用情况如下：

注浆管垂直打入初支内，初支面外部留20cm，打入围岩70cm、90cm、120cm。钢管尾部焊接？准6钢筋加劲箍，前部钻注浆孔，孔间距15cm，孔径为8mm，呈梅花形布置。为便于注浆管插入围岩内，钢管前端做成尖锥状。1.8m管长示例见图2。

3.3 施工工艺

3.3.1 钻孔

①施工人员在钻孔之前必须详细领会技术交底内容，在作业前检查机械状况是否良好。

②根据测量点位确定钻孔位置，钻机垂直于喷射混凝土面进行施工，正常施钻前先用低挡位反复在混凝土表面进行钻槽，当钻头不会左右摆动后再正常钻进。

③钻进过程中注意钻孔的深度，以注浆管外露20cm为准。

④钻孔完毕后检查孔深，并安装加工好的小导管，孔口导管与孔壁之间间隙用速凝剂封堵密实。

3.3.2 注浆

注浆施工前，首先完成各种机械设备的检查、仪器仪表的检验或标定，完成浆液材料的性能试验，确定合格后进行注浆作业，注浆压力控制在0.5～1.0MPa。

注浆所用的水泥为袋装P.O42.5水泥，试验室按照设计配合比配置水泥浆，配置完成后在搅拌桶内搅拌均匀。搅拌过程中同时将水玻璃抽入水玻璃搅拌桶内进行搅拌，均匀后同时输入KBY双液注浆泵内混合，形成双液浆注入渗水部位。

水泥浆搅拌桶、水玻璃搅拌桶距离KBY双液注浆泵管线长度为10m，双液浆注漿泵距离注浆管长度为30m，注浆压力为0.5～1.0MPa，KBY90/15～22双液注浆泵排量为90L/min，水泥浆和水玻璃凝结时间为30s。注浆示意图如图3。

注浆过程中，压力由小到大，注浆压力宜控制在0.5～1.0MPa，不大于1.5MPa，如果注浆过程中压力控制在1.0MPa，持续20分钟后停止注浆，观察是否存在渗水现象，如果漏水，继续注浆，不漏即可停止注浆。将外露的小导管切除后采用水泥砂浆抹平。

4 控制要点

通过前期试验段和正式实施过程中出现问题的分析，总结控制要点如下：

①配制浆液严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量；

②水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中要不停地搅动，注意观察，防止浆液离析，影响配比参数；

③注浆过程中，若岩层吸浆量很大时，注浆压力长时间不上升，可通过调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，以达到控制注浆范围的目的；

④注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆泵工作，打开泄浆阀泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆，如是管路堵塞，则清除故障后继续注浆，如管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆；

⑤注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时，可通过间歇注浆技术或通过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵，但若无效时，可暂停该孔注浆，分析原因，采取其它措施；

⑥注浆过程中，要保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断，注浆连接件；

⑦严格按照设计的段长进行分段注浆，不得任意延长分段长度，必要时可进行重复注浆，以确保注浆质量。

5 结语

该隧道斜井初支渗水段在径向注浆施工完毕后，经过现场逐段排查，压浆段初支表面渗水现象完全消失，证明这种防水效果是明显的。又放置一周后检查，初支表面也未能出现任何潮渗现象。之后在收敛观测稳定情况下施做了二衬。又经过半年观测（经过1个雨季考验），没有一处出现异常。证明施工中通过严格工序把关，采用这种处理方式是可靠的。虽然施工中增加了工序，但是通过合理安排，不会对二衬混凝土施工进度造成任何影响。

综上所述，本文主要通过对初支渗水段采用径向注浆技术，对解决寒区隧道防止冻胀问题进行了深层次的实践，并对注浆过程施工中的细节难题进行了分析研究，形成质量控制要点，从而为后期施工积累了成功经验。

参考文献：

[1]弓天云，等.JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].人民交通出版社.

[2]郭衍敬，张斌，等.软弱围岩大断面隧道径向注浆变形的控制[J].北京工业大学学报，2007.

[3]胡平.某隧道漏水病害整治方案研究[J].四川建筑，2014（06）.