不良地质隧道帷幕注浆加固技术应用

（中铁二十局集团第二工程有限公司，北京 100142）

1 工程概况

米亚罗3号隧道为分离式公路双线隧道，左线长4 345 m（起止桩号ZK161+755～ZK166+100），右线长4 377 m（起止桩号YK161+723～YK166+100），施工横洞长度332 m，线路纵坡2.25%～2.75%，受构造影响大，属压扭性逆断层。

断层两侧平行于主断层面的次级断裂发育，岩石受挤压破碎，呈层状碎裂结构。该工程地质条件复杂，施工期内遭遇了严重的突水突泥灾害，突涌坍塌区段围岩主要为崩坡积层（Q4c+dl）、坡洪积层（Q4dl+el）、冲洪积层（Q4al+pl），突涌坍塌区段围岩富含瓦斯，节理、裂隙发育，破碎程度高，空间分布复杂，导致坍塌原因分析及地质探查工作难度大，由于地质原因和风化作用的影响，该突涌坍塌区段围岩易破碎，稳定性、承载能力较差。

2 帷幕注浆加固方案

针对米亚罗3号隧道右洞突水突泥情况及富含瓦斯地质特点分析，考察现场实际情况，为避免施工过程中再次发生突水突泥、塌方等地质灾害，可在短时间内稳步推进，按照“全帷幕注浆加固、拱顶管棚支护、外围适当降压”的原则，右洞加固范围60 m（K163+223～K163+163）。为了保证注浆施工效率、质量，首先在2号车通做深孔注浆加固孔6个，范围全在初支内，长度为45 m。2号车通注浆全部完成后暂时不开挖，待右洞贯通初支全部完成后再开挖2号车通剩余部分。右正洞注浆范围为右正洞上中台阶开挖轮廓线外10 m，坍塌处在右正洞拱顶位置，下台阶及仰拱不予注浆处理。车通注浆的同时，从右洞（K163+223、K163+163）掌子面上台阶进行右洞上中台阶帷幕注浆，帷幕注浆完成后，正洞拱顶120°范围内施作36根管棚支护，管棚采用直径108 mm的无缝钢管，长度35 m，搭接5 m，环向间距40 cm，管棚支护后进行高位排水减压处理。注浆加固剖面如图1所示。

图1 注浆加固剖面（单位：mm）

3 帷幕注浆加固施工

由于2号车通掌子面土体内及周边围岩前期溜塌扰动，不排除右主洞有空腔，因此，无边界条件下浆液扩散控制及坍塌体内钻孔是否成孔是该方案的难点。根据现场施工情况及地质状况进行综合研究，探讨该段预加固注浆施工的重点和难点。

3.1 止浆墙施工

上台阶清渣靠近掌子面后，施作C35混凝土止浆墙，止浆墙上部厚度为2.5 m，下部厚度3 m，施工高度为4.5 m。控制止浆墙施工质量是施工的关键，尤其开挖轮廓线与止浆墙周边和底部的连接部位，采用3排直径22 mm的螺纹钢筋进行连接，止浆墙底部需向下开挖3 m宽、0.8 m深的矩形槽，拱顶部位预留3～4根直径为42 mm、长4 m的小导管。小导管前2 m加工溢浆孔，待止浆墙浇筑完成后，在止浆墙周边施工缝处进行喷射混凝土施工。混凝土浇筑须振捣密实，防止漏浆，止浆墙完成后，对小导管先实施回填注浆。

3.2 注浆加固范围

注浆加固范围为该段复杂地质区域（K163+163～K163+223），右洞每循环纵向加固不含止浆墙的长度为30 m，钻孔注浆采用意大利生产的SM-14多功能地质钻机对掌子面进行钻孔加强注浆，终孔位置在开挖轮廓线外10 m，浆液扩散半径为2 m，注浆压力4～5 MPa，终孔最后环节各孔均安装等长直径42 mm的小导管后，全孔一次性注浆。

3.3 注浆参数和注浆材料

正洞注浆参数如表1所示。

表1 正洞注浆参数

注浆采用普通水泥添加早强剂水泥浆为主，普通水泥-水玻璃双液浆、水泥单液浆为铺。

3.4 注浆顺序

注浆顺序遵循“由周边到中间、由下部至上部、隔孔注浆”的原则，以达到挤密加固、控域注浆的目的。浆液配比如表2所示。

表2 浆液配比参数

3.5 测量放线

测量班按照加固参数表的数值在止浆墙上放出相应的开孔位置。

3.6 钻孔注浆

（1）先用钻机进行开孔，直径为Φ114 mm，孔深1.5 m，安设固结孔口管，孔口管直径Φ108 mm，长度1.5 m。

（2）通过孔口管钻设Φ90 mm注浆孔，钻到5 m深时实施注浆施工。

（3）钻孔注浆施工采用复合式分段注浆工艺，在对其进行注浆时，施工长度4～6 m为宜。每向前钻进4～6 m，注浆一次，如此循环，当前进注浆到10 m后，一次性钻孔到该循环注浆设计里程，采用后退分段注浆工艺完成该孔作业。依次循环，一直到注浆完成。

注浆加固终孔交圈如图2所示。

图2 注浆加固终孔交圈（单位：mm）

（4）若在钻孔过程中发生突水、涌泥等异常情况，应立即停止钻孔，进行加固注浆。待开挖轮廓线外注浆孔完成后，再一次性安装等长的直径42 mm小导管。

（5）控制好浆液胶凝时间是注浆施工的关键，可通过调节注浆泵两个注浆口水泥浆与水玻璃浆的注入比例。施工过程中，通过经常测试保证浆液胶凝时间的准确性。当浆液配合比或浆液浓度调整后，应重新取样试验测定胶凝时间，同时在施工现场泄浆口处接浆测定的实注胶凝时间，避免异常情况发生。

（6）注浆的结束标准按照注浆压力和注浆量进行双控。在恒定压力下进行注浆，注浆完成后，打开泄浆阀，关闭入浆阀，最后使用清水冲洗注浆管后，方可停机。

4 管棚支护

正洞拱部在120°范围内沿开挖轮廓线布置超前大管棚，2号车通不施工大管棚，该循环在注浆结束后开始施工大管棚。采用无工作间管棚施工工法，共布设36根管棚，环向间距40 cm，纵向长35 m，外插角8～11°，管棚安设完成后进行全孔一次性注浆。

5 效果检查及评定

米亚罗3号隧道自左线于2018年7月11日顺利贯通，右线开挖剩余229 m，注浆效果决定开挖施工方案的选择。

（1）根据现场钻孔的地质情况，注浆完成后，应结合注浆过程中P-Q-t曲线、计算注浆后地层料浆液填充率，对其结果开展分析，以判断最终效果是否符合要求。

（2）根据注浆量分析浆液对地层裂隙的填充率，当水泥浆液填充率达到100%，说明围岩的固结效果较好；当浆液填充率达到80%，满足洞身开挖要求（该地层以含水率作为地层裂隙进行计算）。

（3）注浆工作完成后，对易产生不良情况的薄弱部位进行钻孔检查，例如检查孔不塌孔、不涌泥等，涌水量不大于0.2 L/（m·min），则满足要求。通过量测分析，开挖后拱顶沉降均在5 cm以内，符合要求。实践证明，注浆效果达到了预期目标，为安全掘进提供了技术保证。

6 结语

（1）应做好洞内外围岩的收敛、沉降量测工作。

（2）考虑施工具体情况，采用合适的注浆参数及工艺，对其应用效果进行深入分析，根据现场情况进行动态调整，确保符合要求。

（3）帷幕注浆技术的应用，减少了开挖工序与注浆交换次数，减少了作业的循环次数，加快了工程进展，保障了施工安全。对突水突泥等不良地质、地下水丰富的断层破碎带的成功穿过具有借鉴意义。