天山寒区隧道的径向注浆施工技术应用

于浩

摘要： 随着国民经济的快速发展，在西部地区需要修建大量穿越天山的寒区隧道。西部地区寒冷的气候及天山山体复杂含水的地质环境，经反复冻胀影响，势必造成隧道二衬混凝土开裂，导致衬砌的承载力大幅降低等严重病害，对隧道的长期运营带来一系列恶劣影响。本文从施工角度，通过有效的径向注浆施工技术使浆液在初支后岩层裂隙内扩散充填，实现堵水加固、止水防渗目的，进而达到长期防止冻胀的使用效果。

Abstract： With the rapid development of the national economy， a large number of cold zone tunnels crossing the Tianshan Mountains need to be built in the western region. The cold weather in the western region and the complex geological environment with watery Tianshan Mountains undergo repeated frost heave， which will inevitably cause cracks in the concrete of the second liner of the tunnel， resulting in serious damage to the lining's bearing capacity， and a series of adverse effects on the long-term operation of the tunnel. In this article， from the construction point of view， the effective radial grouting construction technology is used to make the slurry diffused and filled in the fractures of the rock after initial support， to achieve water-blocking reinforcement， water stop seepage purposes， and then to achieve long-term use of frost heaving effect.

關键词： 寒区隧道；径向注浆；施工技术

Key words： cold zone tunnel；radial grouting；construction technology

中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）20-0153-02

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，既完成堵水又很好改良和保持隧道围岩内部的受力，提高围岩的承载力和自稳力，从理论上讲，对于大多数项目实行的新奥法施工是个有力的补充。特别是在近几十年来，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。

1 工程概况

天山某隧道某号斜井是一座控制性工程，隧道全长2.8km，位于天山北坡，进口设计高程 2408m，距离沟口约 1km，冲沟坡度为 10°左右，斜井进口段为崩积、洪积卵漂石层，表部较为松散，下部密实，卵漂石母岩成份以凝灰质砂岩、粉砂岩为主，呈棱角状，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。

2 试验准备

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5台等（具体详见表1）。

3 实施方案

3.1 注浆段规划

首先根据现场对初支渗水部位的现场调查，定出隧道初期支护进行径向注浆工作的范围，注浆断面纵向距离根据现场进行调整。其次，结合前期试验取得扩散效果等参数，渗水小的段落，每3米设置一环，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。现场压注过程中如果发现异常情况，管理人员要及时查找原因，并尽快调整方案，保证现场施工的顺利进行。

3.3 注浆管

现场注浆管的规格和长度根据前期试验段效果来定制，即施工前模拟三种长度不一的管，根据围岩水量大小及试验段确定长度。根据本隧道实际试验结果，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：

①注浆管为长1.2m，Φ42×4mm的小导管，垂直打入初支内，初支面外部留20cm，打入围岩70cm。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。

②注浆管为长1.4m，Φ42×4mm的小导管，垂直打入初支内，初支面外部留20cm，打入围岩90cm。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。

③注浆管为长1.8m，Φ42×4mm的小导管，垂直打入初支内，初支面外部留20cm，打入围岩1.2cm。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。

3.4 施工工艺

3.4.1 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在钻孔过程中要垂直于喷射混凝土面进行施工，钻机就位后，根据测量点位确定钻孔位置，在正常施钻前先用低擋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在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，孔口初支混凝土处的导管与孔壁之间间隙用速凝剂封堵密实。

3.4.2 注浆

注浆施工是最重要的工序，在进行注浆施工之前，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，双液浆注浆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。

在注浆过程中，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。注浆结束后将外露的小导管进行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，积累经验总结出以下控制要点，从而指导施工顺利进行。

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；水泥在倒入搅拌桶前捡去其中的水泥纸及包装线等杂物，要在倒入口安装过滤筛；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，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；④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；⑤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，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。

参考文献：

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[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.

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