帷幕注浆在软弱围岩隧道施工中的应用

张峰

摘要：本隧道工程施工是在穿越软岩与硬岩接触带岩前，先施作超前钻孔探测前方地质及地下水情况，根据探测情况，采取超前小导管注浆进行堵水和加固；如果发现承压水，采取全断面超前帷幕注浆，以此截断水流，从而达到防渗堵漏的目的，保证此软弱围岩段安全施工。

关键词：帷幕注浆；软弱围岩；隧道

前言

隧道帷幕注浆是在隧道拱顶、两帮、掌子面、具有合理孔距的钻孔中用液压或气压将能凝固的浆液按设计的浓度通过特设的注浆钻孔，压送到规定的岩土层中，填补岩土体中的裂缝或孔隙，使各孔中注浆体相互搭接以形成一道类似帷幕的混凝土防渗墙，以此截断水流，从而达到防渗堵漏的目的，并改善注浆对象的物理力学性质，以满足隧道和地下工程防渗和加固的需要。

1工程概况

1.1工程简介

达朵村隧道右线起讫里程YK15+290?YK17+612，全长2322m；左线起讫里程ZK15+217?ZK17+550，全长2333m，根据地表出露围岩及设计地质钻孔推测，该隧道覆盖层及堆积层较厚，下覆基岩为强风化白云质灰岩，岩石破碎，节理裂隙发育，稳定性较差，加上小江东支断裂、小江西支断裂及达朵断层对本隧道工程的影响，V级围岩长度为2504m，IV围岩长度为2110m，明洞41m。达朵隧道按新奥法原理组织施工，安排4个作业面，左右幅同时进行，右线掘进面超前50m。

1.2施工重点

由于该帷幕注浆段有周边原来初期支护，因此在有边界条件下浆液扩散控制及穿越钢拱架钻孔是该方案的重要控制点及难点。通过控制帷幕注浆双浆液配合比增强破碎围岩的加固效果，提髙堵水能力，合理设计钻孔位置及角度减少穿越钢架数量，预防塌方及突泥突水灾害发生，保证隧道开挖施工安全。

2超前地质预报

采用TSP超前地质预报系统，结合地质编录预报法、超前平层预报法、超前钻探预报法、地质雷达、红外线探水、孔内摄影等物理探测法。超前地质预报内容为：①地层、完整性及含水情况；②断层、富水情况；③有害气体检测；④大型塌方、突水突泥；⑤软岩大变形，施工期间围岩分级、拱顶掉块和侧壁片帮等；⑥隧底稳定性评价。

严密注意围岩开挖情况，通过探测手段，预测开挖工作面前几米至几十米，几百米的围岩工程地质和水文地质条件，结合掘进中的地质变化，及时提出预报，以便有准备地做好各种预防和施工措施，保证隧道工程的顺利进行。

3 全断面帷幕注浆在穿越软岩与硬岩接触带的施工应用

3.1 全断面帷幕注浆设计

通过上台阶进行全断面帷幕帷幕注浆，加固软弱围岩土体，在隧道开挖轮廓线外形成一定厚度具有一定抗压能力的稳定固结体保证隧道开挖及结构安全。采取超前深孔注浆加固方式，循环超前注浆加固纵向长30m（含止浆墙），加固范围为初支轮廓线外5m，共设两个注浆断面，注浆孔48个。

3.2 总体施工技术方案

按照“先进行防护，稳定掌子面和初支，最后进行围岩注浆加固”的原则，根据现场实际情况，首先将上台阶掌子面ZK17+163采用锚管+网喷混凝土进行反压封闭，稳固掌子面土体；然后在ZK17+178?+181里程施作止浆墙，再对止浆墙后方10m范围内的初期支护进行径向注浆加固，然后在上台阶进行180°帷幕注浆；全过程严格按照要求做好监控量测工作和安全巡视工作，确保方案安全顺利实施。

3.3 劳动力、主要施工设备配置计划

3.4 全断面帷幕注浆施工技术

3.4.1 施工顺序：止浆墙施作→测量布孔→开口、孔口管安装→钻孔→注浆

超前帷幕注浆加固纵断面图

3.4.2 止浆墙及施工平台的施工

用编织袋装碎石自ZK17+175至掌子面回填筑岛，形成围堰及平台，围堰中每隔lm高度设置5根100?150mm钢管（端头采用土工布包裹）进行排水，防止涌水将细颗粒物质带走；共设两排排水管。

采用喷射混凝土对前方涌出物进行封闭，并用?42注浆管对ZK17+173?+178段涌出堆积物进行注浆加固，以利于稳定和施作作业平台，注浆采用水泥-水玻璃双液浆。止漿墙施作前应对ZK17+173?+183段拱部范围采用?42钢花管进行补充注浆加固，压注水泥浆，注浆管长度不小于5m。

止浆墙采用C25混凝土，初步拟于ZK17+175?+178施作止浆墙，顶部厚度不小于3m，底部基础嵌入稳定岩层深度80cm，两侧嵌入围岩深度50cm，止浆墙周边通过设2?3排4m长径向钢花管注浆与周边岩体联系牢固，预留0.5m浇筑于止浆墙内，环向间距1m，墙内留3?5根排水管，并在排水管的端头预留阀门；然后施作止浆墙；待止浆墙达到强度后，应立即关水并进行注浆堵水和加固坍体。

为了满足大型钻机作业要求，需要在工作面铺设钻机作业平台，作业平台长10m，预留作业工作空间高度5m。钻机作业平台需采用洞渣回填密实，平台表面浇注30cm厚C25混凝土与止浆墙成为整体。

3.4.3 测量布孔

根据设计的要求孔位在止浆墙上成圆环型布置，布孔时按照先外后内的原则先标识出最外侧孔位，待外侧孔位钻完成并注浆完成后再布设内侧孔位。孔位布设时严格按设计进行，其孔位偏差不大于±5cm。

3.4.4 开口、孔口管安装

孔口管起着导向作用，先用钻机钻引导孔，孔深3m。根据设计的要求在孔口段安装3m长的?108mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管。孔口管安装采用人工进行，人工安装有困难时可辅以适当的锤击。孔口管安装完成后再用M5砂浆对孔口管四周进行封闭，以确保注浆作业时不出现漏气现象。

3.4.5 钻孔

钻孔采用地质钻机进行，其钻孔顺序为先外后内，同一环钻孔时应间隔进行。成孔后其孔径要求为：开孔直径不小于108 mm，终孔直径不小于90 mm。钻孔完成后及时用高压风和高压水对成孔进行清扫，清除孔内石碴和灰土。

3.4.6 注浆

（1）注浆材料：普通硅酸盐水泥单液浆（W：C=（0.8?1.2）：1），普通水泥-水玻璃双液浆（W：C=（0.8?1.2）：1；C：S=1：1）。

（2）注浆加固顺序：先终孔断面孔，后补孔断面孔，每个断面孔采用先外后内，先上后下，间隔跳孔的原则。

（3）注浆结束标准

①单孔结束标准：采用定压定量相结合原则。

定压标准：根据地质条件，注浆终压暂定为：4?5Mpa，单孔单段注浆压力达到设计终压可结束该孔。

定量标准：根据地层孔隙率，单孔每延米注浆量不小于设计注浆量的80%，如果注浆压力长时间不上升，注浆量达到设计注浆量的1.5-2倍后结束注浆。

②全段结束标准

设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。

按总注浆孔的5?10%设计检查孔，检查孔满足设计要求。

（4）注浆施工工艺

前进式分段注浆：钻孔注浆施工过程，原则每次钻深5?10m后，退钻进行注浆施工，注浆达到设计结束标准后，再钻进5?10m，并进行注浆，如此循环直到钻注到设计深度。施工中可根据地质情况适当调整钻注分段长。

4结论

4.1达朵隧道全长2.3 km，根据地表出露围岩及设计地质钻孔推测，该隧道覆盖层及堆积层较厚，下覆基岩为白云质灰岩，岩石破碎，节理裂隙发育，围岩级别预估多为Ⅳ级、Ⅴ级，在施工穿越软岩与硬岩接触带岩发现承压水时，采取全断面超前帷幕注浆，以此截断水流，达到防渗堵漏、安全施工。

4.2注浆是一个精细的施工过程，由于地质情况的多样性和难预见性，要根据前方实时地质数据，结合钻注设备能力制定注浆方案，并在实施过程中不断优化，对钻注方案实行动态管理，确保注浆质量，提高注浆工效。

4.3每一隧道类型遇到的地质情况不同，在超前帷幕注浆段，应针对断面情况合理设计钻孔数量及排布、选择注浆材料及各项参数，并对施工中遇到的各突发情况做好预案，确保施工安全和工程有序进行。

参考文献

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（作者单位：中铁开发投资集团有限公司）