隧道軟弱圍巖大變形段注漿加固施工技術

殷月欣

（中鐵十八局集團第二工程有限公司，河北唐山063611）

隧道軟弱圍巖大變形段注漿加固施工技術

殷月欣

（中鐵十八局集團第二工程有限公司，河北唐山063611）

以實際工程為例，根據工程地質情況，采用注漿加固的方法對隧道軟弱圍巖進行加固，取得良好的加固效果，解決了巖體坍塌的問題。

隧道軟弱圍巖；大變形段；注漿加固

1 工程概況

大前石嶺隧道進口巖堆體植被茂密，少部分裸露巖堆為石英砂巖，石塊直徑0.3～1.2 m，呈塊石狀，裸露表布青苔，松散，腳踩晃動。植被上部覆蓋有碎石土、角礫土、塊石土，縫隙之間使用粘土進行填充、對現場進行調查以后證明，巖體的孔隙度比較大、結構松散，厚度達到了26.3～48.3 m，植被發育區域土質無粘結，下部地層屬于弱風化石英砂巖。根據本工程的具體情況，在進行開挖施工之前需要對圍巖大變形段進行注漿加固施工。

2 工程特點難點

（1）本隧道的Ⅵ級圍巖是該工程的高風險地段，洞口巖堆自穩時間短，對爆破等動載作用敏感，極易失穩，造成隧道塌方或落石傷人。對隧道施工造成相當大的難度。

（2）進出口段山坡陡峭，出入口均有大雅河穿過，出洞口與河床高差達44 m，進洞口與河床高差達39 m，施工便道困難。

（3）隧道內作業空間小，工期要求緊，質量要求高，地質情況差、安全隱患多，環保要求嚴，施工干擾大。

3 圍巖大變形段注漿加固方案

（1）地表注漿試驗設計。地表注漿試驗布置。試驗段共設計注漿孔130個，注漿加固范圍為拱頂以上7 m，仰拱底一下5 m，注漿擴散半徑100 cm，同一排注漿孔向間距2 m，排與排之間注漿孔間距為1 m，梅花型布置，如圖1所示。

圖1 孔位平面示意圖

（2）注漿試驗技術參數。根據現場地質條件、以往工程經驗和本工程特點，本試驗段外圍注漿孔和內部注漿孔底部3 m范圍內采用普通水泥-水玻璃雙液漿，形成注漿帷幕；內部注漿部位試驗采用普通水泥和硫鋁酸鹽水泥單液漿[1]。水泥-水玻璃雙液漿配合比為：普通水泥單液漿水灰比0.8～1∶1，水泥漿與水玻璃體積比為1∶1；設計注漿壓力為0.8～1.2 MPa，綜合對施工現場的試驗結果確定相應的施工參數。試驗后設定參數，擴散半徑1 m，注漿終壓0.8～1.2 MPa，注漿速度10～100 L/min，漿液配比（水∶灰）0.8～1∶1，套殼料配比（水∶灰∶土）1.61∶1，水泥-水玻璃雙液漿體積比1∶1，袖閥管注漿分段長度0.5～1 m。根據工程地質特性，巖堆體地層空隙率＞40%，漿液有效注入率應＞90%，漿液損耗率可能會＞2%，注漿試驗確定實際漿液有效注入率和損耗率，在試驗過程中應著手解決漿液損耗率，提高漿液的有效利用率。

4 隧道軟弱圍巖大變形段注漿加固施工技術

4.1 鉆孔工藝流程及施工方法

根據工程地質情況及設計要求鉆孔選取直徑127 mm偏心潛孔錘拖管鉆進工法，潛孔錘套管跟進工法是在砂卵石地層鉆孔施工的一種工藝，因為在該地層條件下，石質堅硬，砂石松散，采用普通潛孔錘鉆進不能成孔，注漿管無法下入到地層內。因此采用拖管跟進工藝進行施工，在施工的谷草中，首先將氣動沖擊器安裝到套管內，然后將鉆機和沖擊器后部鉆桿連接到一起，使用偏心鉆錘頭進行施工，將外錘頭安裝到管最前部，并利用絲扣連接好。將內錘頭和外錘頭相互連接到沖擊器上，使用氣動沖擊器偏心錘頭對砂石進行破碎，并將套管帶入。終孔后退出偏心錘頭、沖擊器及鉆桿，下入袖閥管，然后利用鉆機或拔管機將套管拔出，使注漿鋼管留在地層內[2]。該工藝的缺點是操作復雜，施工進度較慢，對鉆機機長等工人的業務水平要求較高。鉆機在鉆孔前用角度尺復核鉆機仰角，確保鉆進角度符合設計要求，鉆到設計深度后，下入袖閥管并將套管拔出。

4.2 注漿方案工藝流程及施工方法

在對施工方案進行對比后，本工程在對巖堆體加固時采取安全性和可靠性比較高的袖閥管注漿工藝進行施工。注漿作業分分層、分次開展，因為地下工程施工過程中，顆粒粒徑、地質條件、透水性地層之間互相層疊，砂漿在各類地層中的可住注入性也有所不同，注漿后產生的結果也有所差異，在注漿過程中，可以根據地層情況，對注漿終壓、漿液配比等進行調整，并對地層中存在的空隙進行填補，以保證注漿效果達到要求。施工后對經檢查不能滿足設計要求的進行補注漿，確保施工質量。注漿工藝具有5個特點。

（1）施工過程中，可以根據注漿工程的具體要求，將注漿范圍和注漿位置確定出來。

（2）施工過程中容易產生薄弱區以及注漿盲區，適合進行高風險注漿施工。通過止漿塞停留的時間可以實現空隙的地層多注，密實的地層少注。

（3）注漿位置可根據實際情況上下調整、靈活變動，通過止漿塞的移動就能輕易實現。

（4）在同一個注漿點，可以根據工程具體情況使用不同的漿液配比和注漿材料開展注漿作業。

（5）注漿完成后，要結合地層的具體情況，再次將漿液注入，提高注漿的施工質量。

4.3 止漿施工工藝

袖閥管施作完成后，下入水囊式止漿塞，向注漿管周邊孔內投入套殼料，使用膨潤土和水泥混合液作為套顆料，設計配合比，水泥∶膨潤土∶水=1∶1∶1.5。當套顆料填至孔口1 m高的位置時，改為向孔壁內灌注水泥漿，可以在水泥漿中加入適量的速凝劑，并封堵住注漿管上部1 m范圍內的孔口，避免出現冒漿。當套殼料和孔口水泥強度值達到一定要求后才可以進行注漿作業，通過下入注漿芯管和止漿塞實現后退式分層注漿。注漿達到標準后，停止注漿，然后開展下一階段的注漿作業。另外，注漿完成后閥套有收縮的情況，會將套管抱緊，可以避免漿液向剛性袖閥管中導流，需要再次注漿作業時，可以在套管中合適的位置將注漿塞重新下入后進行注漿。

4.4 注漿順序

注漿機械采用KBY70/16液壓式雙液漿注漿機，將止漿塞和注漿芯管連接起來。注漿過程中采用后退分段注漿的方法進行施工。注漿速度保持在10～100 L/min，注漿孔間隔距離50～100 cm，設計注漿壓力0.8～1.2 MPa。為保證注漿效果可以達到要求，要對注漿工序進行科學安排，采用跳孔注漿的方法進行施工，首先進行外圍注漿孔的施工，然后做內部注漿孔，先注入水泥-水玻璃漿液，再注入普通硅酸鹽（硫鋁酸鹽）水泥單液漿，使整個加固范圍內漿液擴散更加均勻有效。注漿過程中將注漿量和注漿壓力控制好，如果出現每步注漿量可以達到設計要求，而注漿壓力無法達到設計值的情況，可以適當縮短注漿膠凝時間或采用間隙注漿的方式進行施工[3]。當地層注入率比較高時，為保證注漿效果，可以將漿量增加到設計值的2倍。

5 鉆孔注漿施工注意事項

（1）在鉆孔作業過程中，當碰到溶腔無法開展正常鉆進作業時，為保證鉆桿的穩定，需要使用雙液漿對溶腔進行填充。

（2）在進行鉆孔時，隨著鉆進深度不斷增加，鉆具阻力也會隨著增加，會對鉆孔效果造成影響，為了保證施工效率，需要采用分段注漿鉆進鉆孔過程中隨著鉆孔深度的增加，鉆具阻力會增大，鉆孔功效會受到一定的影響，為提高施工效率，必要時可采取分段注漿鉆進工藝。

（3）孔間串漿。當有串漿的情況出現后，要先調整注漿參數，并根據情況減少注漿速度和注漿壓力，先進行間歇式注漿，然后進行跳孔注漿，采取定量注漿控制單孔注漿量等措施防止串漿發生。

（4）注漿壓力不升高。在進行注漿過程中，注漿壓力不升高主要是因為漿液膠凝時間太長、漿液濃度過低、碰到溶腔、注漿方法不對等原因造成的，對于這種情況，可以通過對漿液凝結進行調整或者采用間歇注漿的方法進行施工，如果依然達不到要求，可以部分使用雙液漿進行控制。

6 結論

在隧道工程中使用分階段、間隔注漿的方法對圍巖進行加固，取得良好加固效果，方法具有易操作、施工簡單等優點，可保證施工質量。

［1］岳健，冷伍明，趙春彥.聯合超前支護技術在水下淺埋軟巖公路隧道中的應用[J].水文地質工程地質，2011，（5）：63-69.

［2］王航，韓磊.淺埋大跨隧道下穿既有公路施工技術[J].公路，2012，（8）：267-272.

［3］時常悅.軟弱圍巖隧道大變形控制技術研究[D].西安：長安大學，2014.

〔編輯 利文〕

U445

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.36