隧道涌水段帷幕注漿施工處理的探討

曾添樂

(廣州誠信公路建設監理咨詢有限公司)

隧道涌水段帷幕注漿施工處理的探討

曾添樂

(廣州誠信公路建設監理咨詢有限公司)

主要針對隧道涌水段帷幕注漿的施工處理展開了探討，通過結合具體的工程實例，對帷幕注漿處理技術作了詳細的論述，并對施工效果及體會作了說明，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

隧道涌水;帷幕注漿;施工技術

1 工程概況

選取一單線路的雙洞隧道作為研究對象，該隧道左線有18 095 m長，埋深最大值和最小值分別為915 m和14 m;右線比左線斷15 m，埋深最大值和最小值分別為920 m和14 m。整個隧道平坦，只有少數部位有寬緩背斜，褶曲軸部發育，形成一個較為寬張的裂隙，裂隙內含有水分，并且水分較多，具有較好地承壓特性，因此能夠補充較多水分，具有較為復雜的地質。整個隧道一共設置了三個輔助性質的坑道，第一個輔道同正洞存在一個3#左右的斜井，存在于DK580+ 135處，第二個輔道同正洞存在一個2#左右的斜井，存在于DK594+650處，第三個輔道同正洞存在一個1#左右的斜井，存在于DK587+000處。自隧道開建時，各個工區都有一定程度的涌水，其涌水量之大遠超預期。比如2010－6－7開始進行斜井施工時，左側的拱腳出現0.9萬m3/d的涌水。2010－11－24－2011－01－03開始進行斜井施工時，正洞出現3.6萬m3/d的涌水四次。2012－09－04開始進行斜井施工時，左線和右線出現5.7萬m3/d的涌水，有0.25 MPa的動水壓力。

2 處理帷幕注漿使用的技術

2.1 有關鉆孔布置的方案

(1)注漿加固的范圍

通常情況下，對于帷幕注漿進行加固的區域需要根據涌水的壓力和涌水的量來確定。當帷幕注漿運行時，需要嚴格保證地下水涌出水的壓力可以被圍巖加固層抵擋，從而確定最終滲水量滿足排放水方面的規定。對隧道的地質構造等相關特點進行分析，使用半徑在2 m左右的循環單孔進行注漿工作，保證5 m以上的隧道開挖加固范圍。布置一個A序的注漿孔，保證5米的外圈孔距，布置一個B序的注漿孔，保證0.6 m的外圈孔距。將管棚注漿孔數量增加，保證2.5 m的外圈孔距。盡量提升整體巖層的強度，合理降低注漿盲區的數量，將距離隧道12 m和18 m的位置額外添加一個斷面進行補孔，保證5 m的外圈孔距。

(2)設置注漿布孔

在施工設計方案中，總設計了67個鉆孔，包括44個用于注漿，20個用于管棚，3個用于檢查。對D序孔進行施工的過程中，可以發現其串漿程度較高，出水量較多，需要對D序孔額外添加8個鉆孔，因此，最終施工設計方案中，總設計了75個鉆孔，包括52個用于注漿，20個用于管棚，3個用于檢查。

2.2 注漿相關信息

一般來講，我們使用的注漿材料大多是能夠凝固補充相關地質，如圍巖破裂和孔隙等，因此對于注漿材料的選取標準多考慮漿液的持久程度以及對離散情況的控制程度兩方面。為了隧道堵水更加堅固，需要使用穩定性較大的硫鋁酸鹽聯合普通水泥－水玻璃進行加固。施工時，還需要合理考慮涌水量及地址情況，綜合參考，再考慮當地的地理條件，進行漿液的選取。一般情況下，對于15 m以內的注漿孔而言，可以使用凝結時間短且能夠進行控制的水泥－水玻璃的漿液，從而緩解漿液的大量流失，保證其使用半徑擴散面積以及堵水作用的效果。對于10 m以內的注漿孔而言，可以使用擴散充分的硫鋁酸鹽水泥的漿液，從而確保漿液能夠及時有效的填充到底層中。注漿液規格有(1)42.5R的硫鋁酸鹽水泥，其特點為早強快硬。(2)42.5R的硅酸鹽水泥，其特點較為普通，具體參數包括濃度為38°Be'的水玻璃，以及2.4～2.8的模數。在進行具體的施工時，依據當地的地理條件以及水質等情況合理進行調整。

依據注漿量通用計算公式(見公式1)，能夠對注漿量Q的每循環量進行估算:

式中:V為加固體的體積，n為地層的孔隙程度，本次工程n等于0.2，α為當地地層進行填充的系數，多數情況下為0.9，β為工程漿液的損失情況，多數情況下為1.5。

2.3 注漿工藝參數的相關控制

目前使用的注漿工藝大體上為前進式的分段注漿，對于工藝上的要求包含以下幾點。(1)當確定現場的注漿孔位置和角度以后，使用規格為125 mm的鉆頭開一個2 m打的注漿孔，并安置一個孔口管，管位需要嚴格進行設計，允許誤差在5 cm范圍內，角度必須符合要求。鉆孔隨時進行檢查，確保其準確性，最終控制偏差在30 cm范圍內。(2)使用規格為Φ108 mm、δ=3 mm的鋼管進行加工，保證管外能夠有50～80 cm長的紡錘形麻絲進行纏繞，固定在孔口管上，為保證牢固不漏漿，可以使用水泥和錨固劑。(3)注漿順序為由表及里，一圈的注漿孔需要分為兩道工序進行施工，第一道工序是使用定量，第二道工序是使用定壓。(4)當鉆進時出現涌水，或者有破碎的巖層阻礙鉆孔工作的進行，需要對其進行情況，保證鉆孔工作能夠持續進行，對孔內有關 倒塌、堵鉆狀況進行徹底記錄，保證水量適宜。(5)對鉆孔注漿時相關的分段法則:主要依據水量進行分段，如10 m長度水量在0～10 m3/h，5 m長度水量在10～30 m3/h，超過30 m3/h水量時，不宜鉆孔，將原孔加固后，再進行相關的鉆孔工作至預設深度為止。

2.4 施工步驟

施工時，需要將頂水注漿，同時段進行發散－約束型注漿，注漿順序為內外，上下，隔孔，具體有八個步驟。將掌子面的漏水處使用注漿孔進行封堵;注漿孔施作A;注漿孔施作B;注漿孔A二;注漿孔B二;2－2斷面補孔施作C;3－3斷面補孔施作C;J1施作補孔D13～D20檢查孔，J2施作管棚孔，J3施作跳孔。注漿時，當串漿較為嚴重的時候，也可以使用隔斷注漿法，預設孔口管，避免待工。

2.5 注漿結束

(1)單孔結束標準單孔定壓的注漿方式，滿足以下三條的任意一條，就可以結束注漿:①當注漿的壓力為6 MPa時，提升終末設計壓力，并能夠有效持續十分鐘以上。②完整進行基巖的注漿，或者注漿多次后，孔口的壓力在7.0 MPa以上。③珠江范圍被現實的冒漿點超出5 m以上。當遵循上訴標準時，有以下注意事項:②注漿孔的壓力應當保持在6 MPa上下，能夠維持半小時為宜，這一條件為目前判定終止注漿的常用標準，能夠將注漿的壓力及流量進行定期的記錄。②當滿足上述結束條件三時，需要結合當地土質注漿孔壓力以及相關裂隙發育的綜合情況進行判定，而非硬性的滿足超過米數就停止注漿。

(2)全段標準

全段結束注漿的標準包括兩點:①單孔注漿全部結束，并未發現漏注情況。②根據注漿量的情況，將薄弱孔的注漿效果進行檢查，保證注漿效果能夠達到要求。

2.6 評定注漿效果

對注漿效果進行評定，主要根據以下幾個方面:(1)對施工過程中的注漿過程進行衡量，特別是觀察其數量、壓力、量等是否能夠滿足預設值。(2)根據現場情況，對鉆孔地質進行觀察，注意結束注漿時，的曲線和堵水率等，保證等級區域分析結果滿足要求，保證注漿地層的漿液可以達到預設值。(3)綜合各注漿孔內的注漿量，對地質較為薄弱的注漿孔進行檢查，保證總注漿孔10%左右都被注漿，并對孔內注漿后的效果進行檢查，是否出現出水、成孔和坍塌，使用玻璃纖維材質的錨桿對孔底進行深入的檢查。

使用以上方法可以有效檢查填孔和滲水相關情況，當滲水量低于0.2 L/(m·min)時，以及漿液的填充不能夠符合設計標準，需要對鉆孔進行再次注漿，從而保證其注漿的效果。

3 施工效果體會

使用帷幕注漿的辦法可以對裂隙進行合理的鞏固，對水通道存在的裂隙進行準確的阻斷，并保證裂隙水可以被阻擋在洞身的外面。根據此次工程的相關用水情況，不難看出左線注漿前的最大涌水量為2.46萬m3/d，水量減至1.6萬m3/d時，情況基本穩定。右線注漿前的最大涌水量為3.1萬m3/d，注漿后的最大涌水量為1.0萬m3/d，前后差距有2.1萬m3/d。因此可以總結出注漿后的最大涌水量變低，對應的，掌子面較為濕潤，在裂隙內能夠看到漿液只有少部分水被滲出，因此此次注漿效果總體水平較為理想，能夠將洞內的抽排水壓力減少，以及對水溝排水設計相關的壓力降低，從而對施工情況進行有效保證。

4 結語

綜上所述，使用帷幕灌漿的辦法，優點在于不需要較大的施工場地，具有簡便的施工辦法，能夠在低于地下水位的地方進行注漿等。因此帷幕灌漿被廣泛應用在隧道涌水段進行相關施工時。為保證隧道施工的質量，特別是涌水段的施工情況，需要我們進行不斷研究，從而將帷幕灌漿技術進行充分的掌握，保證整體隧道施工的基礎。

［1］ 任文祥.帷幕注漿處理隧道內涌水施工技術［J］.國防交通工程與技術，2007，(4).

［2］ 齊東亮.帷幕注漿止漿巖盤施工技術［J］.山西建筑，2009，(18).

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