特长大断面隧道使用SJP 材料注浆堵水施工工法

黄 湘

（中建国际投资（福建）有限公司）

0 前言

随着我国经济高速发展，交通网络覆盖面渐广，特长大断面隧道在越来越多的公路修建过程中出现，特长大断面隧道常由于跨度大、埋深大、断面大、地质构造复杂，受地下水的不利影响极其严重。

1 工程案例

本工程为福州104 国道连江至晋安段改线工程，路线全长约29 公里，其中鼓岭隧道长5359 米，单洞洞宽16m，高9m，断面面积117m2，最大埋深600m，属特长大断面隧道，该隧道穿越多条较大构造带，施工过程中出现较大的突涌水现象，高峰期掌子面涌水量可达550m3/h～750m3/h（1.32～1.8 万m3/d），在全省范围均属罕见，曾试用常规注浆工艺进行封堵，未得到预期效果，同时隧道坐落于福州鼓岭生态保护区，为二级水源保护地，无法进行钻孔引流，为克服这一技术难题，本项目通过引进SJP 粘度时变浆液等专利技术，对涌水段进行注浆堵水，达到消除安全隐患、快速通过突涌水层的目的。

2 工法特点

本工法主要采用一种新型注浆材料——SJP 粘度时变浆液，其是由SJP 灌浆材料加水泥浆组成，使用配比为水泥质量的2～5%。具有加量小，效果显着的特点，同时该材料为有机材料，符合环保要求，可行性高。配置成功的SJP 粘度时变浆液具有初配流动性好，在可泵期内粘度随时间逐渐缓慢增长，在10～50min 内可调，可泵期后数小时内达到终凝，同时后期结石体强度比同龄期普通水泥浆结石体高15～25%，结石率达到95%。

3 SJP 材料注浆堵水施工工法流程

施工工艺流程：钻孔就位——成孔、安装注浆塞——注浆——封孔待凝——检测——下一道工序。

4 操作要点

4.1 施工顺序

按配合比配置好浆液后，径向注浆先施工边墙、拱顶，再施工底板；突水裂隙超前帷幕注浆，钻孔按照从外环到内环加密进行钻孔。

图2 浆液检验与配合比验证

4.2 钻孔方法

根据涌水部位及涌水量进行有针对性的治理，治理施工方法如下：

（1）由洞内向洞外布控，试验区按照环间分序、环内加密原则进行钻孔灌浆施工。

（2）径向注浆按照裂隙透水封堵灌浆设计方案和图纸先对一序环进行钻孔施工，钻孔完毕先对边墙进行灌浆，再对顶拱进行灌浆，最后对底板进行灌浆。

（3）超前裂隙透水封堵注浆，钻孔按照从外环到内环加密进行钻孔、灌浆。

4.3 布孔及注浆

（1）钻孔布置方法

在全断面径向注浆的防渗、堵水灌浆中，采用多排注浆，以梅花型错开布置，每排按Ⅱ序布置。施工时单排先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，逐排施工。当Ⅱ序孔施工完还有涌水现象，采用局部注浆法进行局部治理。

（2）钻孔参数设计

隧洞注浆堵水分为径向注浆堵水和超前注浆堵水，以下设计参数以104国道连江至晋安段改线工程为例。

1）径向注浆裂隙透水封堵

结合现场实际情况，孔深5.Om偏小，6.Om比较合适。底板φ50孔实施困难，φ90～120孔、孔深8.Om比较合适。

2）超前注浆裂隙透水封堵

超前注浆环距、孔距各1m，一个掌子面放射状布置110个孔，外扩角平均约8°，孔深30m（按隧道宽16m、高9m）。孔径为φ90～120mm，钻孔具体深度依据实际裂隙分布情况及涌水量进行调整。

钻孔工程量：105mxll0孔=11550m，钻孔工程量根据裂隙现场调整。

灌浆工程量：30mxll0孔=3300m，灌浆量以实际为准。

4.4 涌水流量及涌水压力测定

（1）涌水流量测量方法

堵水灌浆施工前会同设计、监理工程师共同进行流量测试，方法如下：

集中出水量的测试方法：在出水点位置布孔，将分散的渗滴水汇流到钻孔中，通过分流孔集中流出，在孔内卡模袋塞，用量筒逐孔测定单位时间内量筒的接水量，从而计算出集中出水孔流量的大小，然后取平均值。

（2）涌水压力测量方法

流量测定完毕后，关闭所有分流孔模袋阀门，在集中出水孔模袋的外管上安装压力表，测定涌水压力。

4.5 注浆参数设计

（1）注浆压力

注浆压力的选择可以依据注浆实验各种代表性地层达到拟定效果时的注浆压力。施工时，综合压力的计算公式如下：

PZ= PQ±0.01Hr浆- O.O1PW

式中：PZ——综合注浆压力，MPa；

PQ——注浆孔口压力，MPa；

H——注浆段长度，m；

r浆——浆液密度，g/cm3；

PW——涌水压力，MPa。

十几年了，我们先后来到这片谷地，切磋砥砺，数寒暑，共患难，虽然平日信念不一，艺业不同，彼此谈话交往也寥寥可数，但心里却是有默契在的，一份同生在天地之间的手足之情，温温热热，平日倒也觉察不出，说起来，也像这北斗七星吧，散居在各自的一块小天地，但是在浩瀚的天河中，它们是一起的，它们的转动，带来了天地的变化。

通常情况在全段面径向注浆时，对于注浆压力的设计主要控制Ⅱ序孔，最大注浆压力1.5～2.OMPa。

（2）注浆量

根据注浆试验获得的单位米注入浆液量或水泥量计算：

Q= Lq/Nn

式中：Q——单孔浆液注入总量(m3)；

L——注浆孔长度(m)；

q——单位长度注浆段注入的浆液量(m3/m)；

n——浆液的解释率(%)。

在一般性裂隙注浆中，注浆量应该根据具体涌水和地质情况而定，当单孔注浆量过大，应进行待凝并调整浆液配方，具体注浆量根据实际情况进行调整。

在断层带或大涌水量段注浆时，预计单孔注浆量较大，但具体施工时，注浆量应该根据具体涌水和地质情况而定。

（3）注浆段长度

由于全断面径向注浆的孔深较浅，根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》的规定，全孔注浆，采用孔口卡塞全孔注浆方式。

4.6 堵水注浆质量检查

对于全断面径向注浆的效果检查很简单，主要能够满足如下两个条件就可以确认注浆质量合格：一是全部漏水点注浆后无漏水，或漏水量大大减少；二是井壁没有再增加新的漏水点。如果出现新的漏水点，应采用局部注浆法对新增漏水点进行二次注浆，直至洞壁无涌水点结束。

5 结束语

SJP材料注浆堵水施工工法在特长大断面隧道中有着良好的堵水效果，适合进一步的推广应用。