齊岳山特長隧道某段全斷面帷幕注漿技術

時偉生

（中鐵十五局集團有限公司，河南 洛陽 471003）

齊岳山特長隧道某段全斷面帷幕注漿技術

時偉生

（中鐵十五局集團有限公司，河南 洛陽 471003）

齊岳山特長隧道是宜萬線重點控制工程之一，地質條件極其復雜，圍巖破碎，地下水發育，單孔涌水量達到90m3/h。從里程DK365+353開始進入F11斷層影響帶，通過地質鉆探等綜合地質超前預測預報手段和涌出物分析，決定采取全斷面帷幕注漿技術進行封堵，有效地堵住了地下水，并對圍巖進行了加固，保證了施工安全，恢復了正常施工。

特長隧道；超前鉆探；硫鋁酸鹽水泥；全斷面帷幕注漿

1 注漿設計

1.1 注漿方案的確立

根據超前鉆探過程中的涌水狀況和TSP預報情況，從安全性考慮，結合該段實際情況，針對平導相對應段出現的地質情況，制訂了“以堵為主”的施工原則，采用“注漿堵水，加固破碎地層”的施工方案，對本段選用全斷面帷幕注漿堵水措施。

1.2 注漿材料

注漿材料采用水泥單液漿、水泥－水玻璃雙液漿，漿液中的水泥基材料采用快硬硫鋁酸鹽水泥（水泥強度等級為42.5），注漿材料配合比見表1-1。

表1 -1 注漿材料配合比

1.3 注漿參數

具體注漿參數見表1-2。

表1 -2 注漿參數表

1.4 注漿結束標準

1.單孔注漿結束標準

⑴注漿壓力逐漸升高至設計終壓，并繼續注漿10min以上；

⑵注漿結束時的進漿量小于初始進漿量的1/4，檢查孔涌水量小于0.2L/min。

2.全段注漿結束標準

⑴所有注漿孔均已符合單孔結束條件，無漏注現象；

⑵注漿后隧道預測涌水量小于1m3/(m.d)；

⑶檢查孔鉆取巖芯，漿液充填飽滿。

2 注漿施工

2.1 注漿前輔助工程及設備準備

1) 在掌子面施作止漿墻，止漿墻厚2.5m，止漿墻嵌入周邊圍巖0.5m，并采用周邊小導管措施做好止漿墻與周邊圍巖的封閉與連接，小導管采用Φ42mm、壁厚為3.5mm的熱軋無縫鋼管，長3.5m，環向間距1.0m，小導管嵌入止漿墻0.5m；

2) 對不同水灰比、摻加不同摻和料和不同外加劑的漿液進行試驗，選擇合適的漿液和配比，按照配比準確計量，嚴格按順序加料，攪拌后的漿液必須經篩網過濾后方可進入注漿機。

3) 具體設備見表2-1。

表2 -1 設備表

2.2 注漿工藝

采用分段前進式注漿方式進行鉆孔注漿施工，鉆一段，注一段，設置止漿塞，止漿塞可采用氣囊、水囊或橡膠止漿塞，并能承受注漿終壓的要求。如鉆孔過程中沒有卡鉆或沒有涌水，則采用全孔一次性注漿方式進行，以保證注漿質量和減少掃孔作業，增加作業時間和效率，注漿工藝流程見圖2-1；

孔口位置采用地質羅盤準確定位，每鉆進一段，檢查一段，及時糾偏；

注漿孔開孔直徑為89mm，終孔直徑不小于65mm；

鉆孔注漿原則：由外向內，由下往上，同一排孔采用間隔跳孔注漿，相鄰排孔呈梅花型施工，同時結合涌水水源點位置和水流方向，按由有水孔到無水孔的順序施工；

鉆孔過程中遇到破碎帶容易造成坍孔或者出現大的出水時，立即停鉆進行注漿；

一個孔段的注漿作業連續進行直到注漿結束，不宜中斷，盡量避免因機械故障、停電、停水、器材等問題造成被迫中斷。對于因實行間歇注漿，串漿冒漿等中斷注漿的情況，則先掃孔至設計深度以后進行復注漿措施；

因本段突水壓力較大，為便于測水壓、水量及退鉆桿需要，在孔口管處安裝φ150變徑閘閥。

單孔注漿量根據公式2-1計算：

其中：Q－注漿量；R－漿液擴散半徑；L－注漿長度； n－地層孔隙率（裂隙度）；α－漿液充填系數；β－漿液損失率；則單孔注漿量：0.38～4.24m3/m。

圖2-1 前進式分段注漿工藝流程

2.3 注漿過程控制

注漿過程中，隨時注意泵壓及流量變化，若吸漿量很大或壓力突然下降，注漿壓力長時間上不去，應查明原因，如工作面漏漿，可采取封堵措施，如跑漿可通過調換漿液種類，調整漿液配合比和調整漿液凝膠時間等措施，必要時采用間歇注漿，以達到注漿目的，如串漿，按定量注漿進行控制，必要時進行多孔同時注漿，或調整注漿參數，加大跳孔間距離；

當注漿壓力突然升高，則只注純水泥漿或清水，待泵壓恢復正常時，再進行雙液注漿。

對注漿過程中發現有大的空洞等，可首先注水泥砂漿或混凝土，后進行注漿；

在注漿過程中對局部單循環孔壓力不上升，可停注，對雙循環孔進行注漿，后對單循環孔復注；

注漿過程中，應保持注漿管路暢通，防止因管路堵塞而影響注漿結束標準的判斷。

2.4 注漿效果檢查與評定

注漿效果評定是保證安全施工，確保注漿質量的關鍵。本段注漿效果檢查評定的方法主要采用的是檢查孔觀察法、檢查孔取芯法和檢查孔P-Q-T曲線法。

2.4.1 檢查孔觀察法

圖2 -2 檢查孔觀察照片

圖2-3 檢查孔 取芯照片

檢查孔觀察法是通過對檢查孔進行觀察，查看檢查孔成孔是否完整，是否有涌水、涌泥、涌砂，檢查孔放置一段時間后是否有坍孔，是否產生涌水、涌泥、涌砂，通過觀察，定性評定注漿效果。不得發生上述現象，否則應進行補充注漿。圖2-2為本段全斷面帷幕注漿檢查孔揭示圖，因此可以判定，注漿效果良好，能滿足安全開挖要求。

2.4.2 檢查孔取芯法。由圖2-3所示：檢查孔巖心漿液充填飽滿，漿液完全固結，可以判定注漿效果良好。

2.4.3 檢查孔P-Q-t曲線法。對檢查孔注漿過程中P-Q-t曲線進行分析，要求達到設計終壓。注漿速度小于5L/ min，并且P-t曲線呈上升趨勢，Q-t曲線呈下降趨勢；

圖2 -4 檢查孔注漿P-Q-t曲線圖

由圖2-4來看：開始隨著時間的進行，注漿壓力和注漿速度基本保持不變，這主要起到補充注漿的作用，維持5分鐘后，注漿壓力突然上升，同時注漿速度急劇下降，當注漿壓力達到4.5MPa時，地層基本注不進去漿液，而此時注漿量遠小于設計注漿量，可見檢查孔區域已飽和，達到了注漿設計要求。

結論

本段注漿從2008年7月16日開始至2008年8月14日結束，歷經29天，注漿結束后，堵水效果良好，有效的加固了地層，12個檢查孔注均無水、無砂，成孔良好，充分說明了此次采用硫鋁酸鹽水泥作為注漿材料注漿是非常成功的。通過此次注漿，深刻的體會到注漿技術在地下工程中的應用，對加固地層，充填軟弱地層、破碎帶起到了一定作用，為后段的注漿技術起到了先鋒指導作用。

[1]宜萬施.33標隧通（2008）字第08號.鐵四院宜萬鐵路建設指揮部，2008.恩施.

[2]鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業指南.中國鐵道出版社，2007.北京：TZ231-2007

[3]張民慶.圓梁山隧道深埋充填粉質粘性土溶洞注漿加固技術.鐵道工程學報，2004(1)：99-104.

TU279.7+2

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