高速公路隧道浅埋段地表深层注浆施工技术

摘要：我国高速公路建设的规模逐步扩大，为人们的日常出行提供便利的同时，促进了交通运输行业的发展，使得区域间经济交流日益密切。在高速公路工程的施工过程中，常常会出现相对复杂的地形地貌，而在山体地形时通常都是建设隧道。高速公路隧道施工是整个工程建设中最重要的环节之一，由于隧道施工面临的自然环境较为复杂，这也给施工人员带来了一定的困难。因此，只有加强先进施工技术的应用，并明确施工技术的控制要点，才能够实现施工质量的提升。基于此，文章就高速公路隧道浅埋段地表深层注浆施工技术相关问题进行简要的阐述和分析，以供参考。

关键词：地表深层；高速公路；注浆施工技术

前言

使用地表注浆施工技术可以改善地层的水理性质、对软弱地层进行加固等作用。被广泛应用于高速公路隧道浅埋段的加固工作之中，对施工中的难题有效的处理，改善围岩结构的状态，还有着很好的经济技术指标。本文以某工程为例，对高速公路隧道浅埋段地表深层注浆施工技术进行讲解。

1 工程概况

某高速公路隧道位于四川省内，全长1868米。其中DK10+700～DK10+850位浅埋段，最浅埋处深度为7.2米，设计为V级围岩，使用CRD法开挖，开挖断面宽度14.58米，高度12.94米，此工程专探取样的结果如下：0～5米为粉质黏土；5～12米时全风化泥质粉砂岩，岩芯呈坚硬密实砂土状，遇水易软化崩解；12～18m为强风化泥质粉砂岩，岩芯多呈碎块状，岩质较软；18～35m为强风化粗砂岩，粗粒结构，岩芯多呈碎块状，岩质较软。地表植被主要为松树、灌木，注浆施工流程如图1。

2 注浆施工技术准备

2.1 注浆材料

注浆施工前要对如水文地质特征、周边环境特征、工程地质特征以及工期要求和造价等进行了解和熟悉，钻探隧道的浅埋段地表并抽样分析，以便选择浆液注入地层的方式，由于地质原因，一般都是使用多种注浆材料的混合体进行灌注。超细水泥的扩散能力、普通水泥浆的价廉、双液浆快凝性、TGRM浆高强度和可域性，需要由工程人员适当选择组成合理的注浆材料组合体系，从而满足强度加固要求、实现控域注浆。通过分析地质钻探数据，可以确定注浆材料为：孔底5m范围内选用超细水泥-水玻璃双液浆，其它部位选用超细水泥浆。

2.2 注浆参数

在选定空位和施工加固方法之后，要对浆液进行配比试验，确定出浆液的相应参数。

由于此工程的地质结构主要是粉质黏土层和泥质砂岩层，所以浆液扩散半径为0.9米，注浆压力值是2～44MPa，浆液凝胶控制在2′～4′这个时间范畴内；以20～60L/min的速度进行注浆，砂层、粉质粘性土20～40L/min，砂砾石40～60L/min，断层破碎带60～120L/min；注浆的分段长度控制在0.4cm。注浆的目的为加固地表，要注意一点的是要控制好注浆量。单孔单段注浆量的计算公式如下：Q=nπR2hα（1+β）式中：Q-单孔单段注浆量（m3）；R-浆液扩散半径（m）；h-注浆分段长度（m）；n-地层孔隙率（裂隙度），裂隙带取2～5%，断层破碎带取10～20%，砂层及充填型溶洞、岩溶发育带取30～40%；α-地层空隙或裂隙充填率，取70～80%；β-浆液损失率，裂隙带和断层破碎带取5～20%，砂层及充填型溶洞和岩溶发育带取10～20%。通过计算，单孔单段注浆量为235～391L，压力达到设计值时注浆速度小于5～10L/min注浆完成。

3 隧道浅埋段地表深层注浆施工

3.1 钻孔施工

布置孔位，采用XY-100型钻机钻孔，钻机就位后，调整钻杆的垂直度；开钻时使用套管定位，泥漿护壁成孔；钻孔时开始低速钻进，待钻机正常钻进（进尺0.5m左右），钻机速度可以调至正常速度；在沟谷地段上层钻孔时为了避免坍孔，可以用地质钻机跟管钻进，钻机钻头为冲击偏心器，并且在偏心器上装套管，直到不易坍塌的岩石层停止，然后改换潜孔冲击钻头钻到标高；及时清空以保证注浆通道顺畅。钻孔过程中，需要及时记录各个钻孔取出的岩芯和长度，分析岩样以进一步确定岩层厚度以及注浆长度。

3.2 安装注浆管

本工程采用的注浆管是袖阀管，其由聚乙烯塑料制成，每根管长6m，外径准47mm，壁厚4mm，每隔33cm钻出一组8个8mm的射浆孔，外包橡皮套，管口两端都配有闷盖。清孔检查合格将管口底端加闷盖，在管内盛满清水，管件之间用丝扣连接，沿套管护壁下到孔底。拔出套管后，孔底3m范围内用粗砂碎石等填充密实注浆管周围；孔口3m范围内用水泥砂浆（加速凝剂）封堵密实，填充材料凝结到规定强度后，采用最大注浆压力加清水施压5～10min直到开环，管道畅通。

3.3 注浆及注浆特点

此工程使用的是后退式袖阀管分段注浆方式，在钻孔内预先下带有射浆孔的灌浆花管，管外与孔壁间填料，灌浆管内用双层灌浆塞开展分段灌浆。注浆顺序为约束-发散性方式。根据现场实际情况，配置一台75kW发电机，两台WB-150型双液浆注浆机，两台搅拌机，由专人负责操作并随时和现场施工人员保持联系，及时根据注浆情况调整注浆的速度。注浆施工时，注浆采用跳一注一孔的施工方法。袖阀管注浆适用于50m以内的地表注浆，也可以用在隧道内水平注浆。由于其具有2个阻塞器，所以能将浆液限定在任一段内进行灌浆，实现分段注浆。如果需要反复灌浆，可以利用可自由移动的阻塞器调节分段注浆。钻孔、注浆可选择平行作业方式，以提高工作效率。钻注平行作业时，钻孔和注浆作业距离应该大于6m，当距离过小时，注浆管自然弯曲变形半径过小浆液阻力大在注浆高压力作用下注浆管容易爆裂，当注浆压力小进浆量较大的情况时说明遇到岩层裂隙过大，可适当调节浆液浓度，如果仍达不到终压或者注浆流量标准时，需要间歇注浆，养护24h后复注，以达到设计终压标准。

3.4 注浆的注意事项

1）在进行钻孔的过程中，相关人员要确保钻孔的垂直度能够达标，才可以下袖阀管。

2）对相应的孔口管段进行封堵，避免出现浆液流出的现象，从孔底注浆，单次注浆段的控制在0.4～0.8m的范围内。在完成首段注浆之后，要使用止浆工具提升至二段再进行注浆工作。注浆时先注水2～3min，使围岩孔隙通畅，然后注水泥浆3min左右到正常后，迅速将吸浆龙头分别放入水泥浆桶、水玻璃桶，双液注浆。达到注浆设计标准时，先停水玻璃泵，后停水泥浆泵，清水清洗管路，以防止堵管现象。

3）根据试验所得的浆液配比进行注浆，也可以根据实际情况进行调整。

4）根据注浆工艺进行施工，现场工作人员要相互配合，对注浆速度及时进行调整，并对压力表的情况时刻注意。

5）如果在进行注浆时出现了堵管等情况，应立即对其进行分析和讨论，找到问题的关键所在。可能导致堵管现象的原因有：浆液的浓度过大、泵缸体被浆液堵塞了、浆液里的固体物质过大、浆液在灌注的过程中发生了初凝现象、注浆管不注意折弯了等。

6）如果出现串浆孔位的情况，要立即进行封孔处理，对注浆的速度和压力进行调整，根据孔位的次序，利用隔孔注浆的方法进行注浆。

7）如果发生不能提升注浆管的现象，则要注意查看注浆管的丝扣有没有脱落了，注浆管下方的止浆塞此时是不是配套，如果有问题的话要马上进行更换。

8）注浆施工的过程中，应当做好记录并对照之前的数据，检查、核对好每一个孔的注浆压力以及注浆量，如果达不到设计要求的，务必要及時地做好补注工作，以确保注浆质量。

4 结语

综上所述，利用地表注浆加固技术，可以减少高速公路隧道浅埋段的挖掘时间，并让隧道施工更加安全、高效，使得高速公路能够顺利、高质的完工，促进了社会的快速发展。

参考文献

[1] 黄志栋. 隧道浅埋段施工安全质量控制[J]. 工程建设与设计. 2016（10）

[2] 白增明. 隧道浅埋段施工预防坍塌研究及综合处理技术研究[J]. 价值工程. 2018（33）

[3] 叶利邦. 公路隧道浅埋段开挖致使周边边坡失稳的处理措施[J]. 中国水运（下半月）. 2017（08）

作者简介：裴换银（1987-），男，甘肃省天水市人，大学本科学历，研究方向：工程施工，工程管理。

（作者单位：中铁二十三局集团第四工程有限公司）