公路隧道工程浅埋段地表深层注浆施工技术研究

孟学文

山西路众道桥有限公司 山西太原 030032

1 项目背景

此公路隧道工程项目的全线长度是3．588km，起讫桩号是K158+300--K160+500。通过调查公路隧道工程实际情况发现，现场地表植被比较少，覆盖层较厚，且地形起伏比较大，具体高程范围处于905m 至1168m 间，埋深极值大约为138m，最小值是3m。此公路隧道与临近既有隧道的间隔距离大约为37m，隧道出口位置150m 范围之内的线间距由起初的26m 缩短至13m。隧道洞口位置埋深大约为3m，此隧道与临近隧道出口之间的距离比较近，同时既有隧道出口位置建立了通风横洞[1]。此公路隧道工程施工现场裸露地层基本为黏质黄土和砂岩夹页岩，且包含了大量黏质或是砂质黄土，层厚大约是10m。隧道围岩级别分别是V 级、IV 级、III 级，隧道进口位置覆盖层埋深比较浅的区域是V 级围岩，而土质属于红黏土；隧道其他位置是IV 级围岩或者是V 级围岩，其中IV 级围岩大部分是页岩夹砂岩；III 级围岩大部分是砂岩、页岩。其中V 级围岩主要处于K158+860 至K159+200 段，此路段覆土层的厚度比较小，同时隧道埋深比较浅，局部≤3m。本文结合公路隧道工程项目实际情况，重点研究了浅埋段地表深层注浆施工技术。

2 注浆参数及范围

2.1 注浆范围

此公路隧道工程采用注浆施工技术的路段起讫桩号是K159+100--K600+530，路段长度是136m，需要结合工程现场具体状况确定注浆加固深度，而孔位需要选择隧道上方进行布设，严格根据孔底与开挖线间隔距离为0．6m 标准进行孔深控制。

2.2 浆液类型

此次注浆加固选择的是浆液是普通硅酸盐水泥（级别是PO52．5，为单液浆），水灰比是1：1，水泥浆浓度范围是1．25：1至0．8：1，同时浆液扩散半径＞50cm。

2.3 注浆量及压力

从本质上分析，注浆压力的影响要素比较多，例如扩散半径、地层结构、浆液黏性以及孔径等，同时工程现场地下水情况也会影响注浆压力。所以需要结合公路隧道工程实践工作经验确定注浆压力，然后在施工阶段不断地进行优化与调整。

注浆量（单孔）应采用下述公式进行计算：

此公式中：Q 代表的是注浆量/m；R 代表的是扩散半径/m；L 代表的是珠江深度/m；n 代表的是空隙率；α 代表的是浆液充填率，一般范围处于0．3 至0．9； β 代表的是浆液损失率。

在注浆施工阶段，一序孔的实际注浆量与理论计算得出的注浆量基本一致；二序孔实际注浆量接近为理论计算得出的数值80%。浅埋段地表注浆施工主要采用≥二序孔，然后按照跳孔核心原则进行顺序式注浆施工。一序孔则需要根据 “定压+ 定量” 相融合的方式严格控制，二序孔则根据 “定压” 原则进行注浆施工。事实上，一序孔与二序孔由跳孔顺序而定，首先开始的是间隔跳孔（即一序孔），而序孔间布设的是多序孔（即二序孔）。公路隧道浅埋段地表深层注浆施工时一般要把注浆压力控制为1MPa 至2MPa 之间。

3 地表深层注浆施工技术

3.1 确定注浆施工范围

根据设计规定基本要求以及图纸优化具体状况，在公路隧道浅埋段地表深层施工现场以桩的方式标记注浆加固施工范围。

3.2 清表

选择挖掘机和装载机对施工现场范围之内的浮土、碎石等杂物清理干净，并运输到规定区域，禁止在工程现场进行堆放，以保证注浆施工质量。

3.3 布设孔位

当确定注浆施工具体范围之后，按照1m×1m 的间隔距离布设注浆孔，采用的形状类型是梅花形。在孔位布设施工结束之后，由项目监理工程师负责检查，保证无误之后才可以开始下一道施工工序。

3.4 钻孔施工

测量技术人员按照设计参数以油漆的方式标记详细的钻孔位置，并标记钻孔相应编号。不同位置的钻孔其深度也各有不同，所以必须结合具体状况而定。孔径需要控制在42mm 左右，而在进行钻孔施工时要保证交替进行。钢管与钻孔位置的接触区域选择麻丝或锚固剂实施封闭处理，将管端的外露长度控制在0．2m 至0．3m之间，提前用丝扣将注浆器相连，然后就可以进行注浆施工。

3.5 注浆施工

正式注浆施工之前，需要进行压水试验，认真、严格检查管路连接的密封性与牢固性，管路耐压性是否符合标准规定要求，是否出现了漏水等问题；同时检验注浆各项参数，检测岩层吸水量，确定具体的浆液指标，例如初始浓度和凝胶时间等；提前对压实损失进行测定，然后确定最优注浆压力，利用注浆把岩层裂隙内填充物清理干净，或者是排出施工范围以外。

3.6 过程控制

在进行施工时注浆量基本是通过泵机排量实现控制。为了能够防止注浆泵快速地升压，保证注浆施工效果符合工程规定要求，则需要将注浆速度控制在50L/min 内，同时采用双孔注浆施工方式。单注浆孔的注浆量需要稍微＞理论数值，同时终压数值要符合设计规定基本要求，选择双重指标实现注浆量的合理化控制。

3.7 结束标准

单孔注浆施工的结束标准。当注浆压力持续地升高，且达到了设计规定要求的终压数值，则需要保持10min 以上；在注浆施工结束之时，各注浆孔的进浆范围是20L/min 之内。

全段注浆施工结束标准。各注浆孔均符合单孔注浆施工的结束标准，同时无漏注等问题；开展压水试验，压力数值处于1MPa，注浆孔的进水量为2L/min 之内。

4 检测结果

当注浆施工结束之后，选择套管方式完成取芯，然后检测结实体的强度，并进行压水试验。由于受到条件的限制，注浆施工之后通过单管单洞形式进行抽芯检查。结合检测数据结果可知，取芯率大＞70%，芯样的强度≥20MPa，而吸水率＜0．5L/min。由此表明，采用注浆施工技术能够保证围岩结构的完整性，提升地层密实性与承载力。

5 结语

此公路隧道浅埋段地表深层注浆施工技术的应用，有效填充了隧道边墙裂隙，提高了隧道围岩结构的整体性，解决了开挖施工中可能会发生的冒顶与坍塌等安全性事故，切实保证了公路隧道工程施工质量与安全。