地表注漿加固在不良地質隧道施工中的應用

摘要：針對麻昭高速公路大樹子隧道出口洞口段覆蓋層薄，主要為碎石、塊石、粉狀黏土等組成的堆積體，且洞口存在偏壓，屬于淺埋偏壓不良地質段。施工中采用地表注漿方案對堆積體進行預加固處理，有效保證了進洞安全，經實踐證明該方案可行。

關鍵詞：隧道施工 注漿 預加固

1 工程概況

大樹子隧道是麻昭高速公路上的一座中長隧道。隧道為雙向4車道分離式隧道，右洞長733m，左洞長726m。隧道設計建筑限界寬10.25m，高5.0m；內輪廓凈寬11.0m，凈高7.1m。設計圍巖類別全部為Ⅳ、Ⅴ級。

隧道右線出口位于山前斜坡地段，地面縱、橫坡均較陡，洞口存在一定偏壓。地勘資料顯示該段地處中山峽谷地貌區，不良地質主要為巖堆體，洞口圍巖段主要為強風化泥質灰巖及少量中風化灰巖、中風化泥質灰巖，強風化泥質灰巖節理裂隙發育，巖體破碎，巖質軟；巖層傾向對隧道排水不利，集中降雨狀態下洞室內可能呈淋雨狀或涌流狀出水；同時隧道洞頂距洞口約20m處有施工便道；對洞口施工極為不利，進洞難度大。經專家論證，決定采用地表注漿加固施工輔助措施。

2 注漿加固方案設計

在充分研究和分析地質條件的前提下，本著經濟合理、安全高效的原則，地表注漿加固方案設計如下：

2.1 注漿加固范圍

（1）縱向范圍：K27+843～K27+813。

（2）橫向范圍：K27+843～K27+833段為開挖輪廓線水平向外延伸8m；K27+833～K27+813段為開挖輪廓線水平向外延伸5m。

（3）豎向范圍：K27+843～K27+833段開挖輪廓線外為地面以下15m范圍，開挖輪廓線內為地面以下8m范圍；K27+833～K27+813段均為地面以下8m。

2.2 注漿方式

采用高壓注漿泵全孔壓入式注漿，注漿壓力不小于2MPa。

2.3 地表止漿

地表止漿墻采用采用20cm厚C25噴射混凝土，內設Φ8鋼筋網，網眼尺寸20*20cm。

2.4 注漿加固材料

地表注漿加固采用兩種規格型號的鋼管，K27+843～K27+833段開挖輪廓線外采用Φ89，壁厚5mm鋼花管注漿加固，間距為2.0*2.0m，梅花型布置；K27+843～K27+833段開挖輪廓線內及K27+833～K27+813段采用Φ42，壁厚4mm鋼花管；間距為2.0*2.0m，梅花型布置；漿液采用水灰比1：1水泥漿，并摻入3%的水玻璃作為速凝劑；注漿結束后Φ89鋼管用M30水泥砂漿填充。

2.5 注漿結束標準

注漿結束標準以注漿終壓和注漿量進行綜合控制判定，以保證注漿效果，在注漿量已達到設計量或者注漿壓力達到設計最大注漿壓力后經分析確定達到設計要求即可停止注漿。

3 施工工藝

3.1 施工場地準備及測量放樣

（1）平整場地：首先對要注漿的施工場地有影響的植被進行清除后，對場地進行平整。

（2）施工放線：按照設計對注漿段測設橫斷面，在橫斷面圖上對每個鉆孔進行放樣，標明每個斷面上點位的鉆孔深度。

3.2 鉆孔及清孔

鉆孔采用潛孔風鉆，按照先兩邊、后中間的施工順序，先施工最遠一排孔，然后施工最內一排孔，最后施工中間一排加強孔。在同一排，為防止相臨施工孔之間擾動塌孔，采用間隔施工法，施工孔間距為3孔，即：先進行1#、4#、7#、10#……孔施工，再進行2#、5#、8#、11#……孔施工，按此順序，直到全排孔施工完畢。在鉆進過程中利用中空鉆桿將高壓風持續送至孔底起到排渣和清孔的作用。

3.3 注漿管安裝

鋼花管用熱軋無縫鋼管以絲扣連接而成。鋼花管同一截面內的接頭數不超過管數的50%，相鄰鋼管的接頭至少需錯開1m。鋼花管由按要求加工好的3～5m鋼管連接而成，由機械配合人工交叉放入鉆孔內。

3.4 止漿墻施工

在鋼花管安裝完成后，分片噴射混凝土止漿墻，施工止漿墻時先封閉注漿管口，防治混凝土堵塞注漿管。

3.5 注漿

（1）止漿墻達到設計強度后即對孔內注漿，注漿漿液由高速制漿機拌制，在漿液攪拌均勻倒入儲漿桶是，必須經過篩網過濾。

（2）注漿順序與鉆孔順序一樣：按照先兩邊、后中間的施工順序，先施工最遠一排孔，然后施工最內一排孔，最后施工中間一排加強孔。在同一排，為防止相臨施工孔之間竄漿，采用間隔施工法，施工孔間距為3孔，即：先進行1#、4#、7#、10#……孔施工，再進行2#、5#、8#、11#……孔施工，按此順序，直到全排孔施工完畢。

4 施工注意事項

（1）由于本方案中地表注漿孔的鉆孔深度不盡相同，施工時應嚴格放樣并編號，嚴格控制鉆孔平面位置和垂直度，防止鋼花管與相鄰的鋼管或超前管棚發生相撞和立交。發現誤差超限及時糾正，若至終孔仍超限者應封孔，原位重鉆。

（2）每班注漿開始前須對施工機具、管路、儀表以及水電線路等進行必要的檢查和試驗，每班施工結束時應對施工機具和設備進行清洗、檢查和保養。

（3）注漿過程中，認真觀測和記錄注漿壓力的變化和注漿量，同時加強對注漿孔附近區域以及注漿管路的巡視檢查，如果發現跑漿或者壓力快速上升等異常情況應立即停止注漿，待查明原因或者處理完問題后再開始。

5 施工效果

本隧道工程歷時2個月全部完成設計注漿孔的施工，通過實施地表注漿輔助施工措施，取得了如下效果：

（1）確保了施工質量：通過實施地表注漿加固，有效的控制了圍巖松弛范圍和巖堆體的穩定，提高了圍巖自身承載能力，改善了巖體的物理力學性能，提高了整體結構的安全性。施工中經對地表沉降、拱頂下沉和水平收斂等相關指標進行量測和分析，量測數據累計值以及變化速率均在設計及規范要求范圍以內，結構安全穩定。

（2）確保了施工安全：大樹子隧道出口施工點已經順利進洞并安全通過了淺埋巖堆體段，施工過程中未出現任何安全事故，所有施工監測數據正常，保證了工程施工的順利進行，實現了安全進洞的目標。為后續施工創造了良好的條件。

6 結語

本案例中地表注漿是利用鉆孔機械打孔，安裝鋼管，并用一定的壓力向土體孔隙、強風化巖體裂隙中，碎石土孔隙、巖土層的界面、巖土的裂隙以及細顆巖體內注入具有充填、膠結的漿液材料，經過漿液的充填、壓密、滲透、劈裂等作用后，使巖土體洞穴、孔隙、裂隙被漿體充填，增強覆土強度、穩定性和防水性；同時利用鋼管較高的抗剪強度和其錨固作用，將淺層堆積體膠結并錨固在基巖上，確保淺埋段的穩定。

實踐證明：在隧道洞口淺埋、巖堆體等不良地質段施工中采用地表注漿加固的方法施工成功可行，且安全可靠、質量可控、經濟合理，值得今后在類似工程施工中采用。

參考文獻：

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（作者單位：中鐵十二局集團第二工程有限公司）

作者簡介：張家宇（1985.4.26），男，湖北宜昌人，工程師，本科，現從事高速公路施工管理工作。