寒區隧道徑向注漿防凍脹施工技術

于浩

Radial Grouting Anti-frost Heaving Construction Technology in Cold Zone Tunnel

摘要： 某特大橋為雙塔雙索面混合梁半漂浮體系斜拉橋，邊跨主梁運用等截面預應力混凝土連續箱梁結構，經多方案比選，輔助墩0號塊采用鋼管支架法施工，安裝、拆除方便，所占用的周轉材料相對較少，具有良好的社會經濟效益。本文針對輔助墩0號塊施工控制技術進行闡述，以期為同類橋梁施工提供一定的參考。

Abstract： A special bridge is a double-tower dual-cable surface mixed beam semi-floating system cable-stayed bridge. The equal-prestressed concrete continuous box girder with equal section is used for the side girder. Through multiple schemes comparison， the auxiliary 0# block adopts the steel pipe support method. The construction， installation and dismantlement are convenient， the occupied turnover materials are relatively small， and it has good social and economic benefits. This article describes the construction control technology for auxiliary 0# block， in order to provide a certain reference for the construction of similar bridges.

關鍵詞： 寒區隧道；徑向注漿；防凍脹；施工技術

Key words： cold zone tunnel；radial grouting；anti-frost heaving；construction technology

中圖分類號：U455.49 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0121-02

0 引言

隧道的徑向注漿技術是在隧道開挖后沿隧道徑向鉆孔注漿的工藝，通過注漿的壓力擴散使巖石裂隙充分填充，使隧道周邊初支背后幾米范圍內的軟弱區形成注漿巖盤，既完成堵水又提高圍巖的承載力和自穩力。隨著對注漿技術認識的提高和對注漿配套裝備的改良，現場施工處置的技術水平得到長足發展，現場對圍巖加固和堵水效果得到大幅提升。

對于寒區隧道而言，初支后采取徑向注漿技術，對圍巖的密貼程度、圍巖的承載力和自穩力提高以及控制隧道初期支護結構沉降和變形、止水等均能起到較好效果，能夠實現“御水于隧道輪廓線以外”理念。

1 工程概況

天山某隧道某號斜井是一座控制性工程，全長2.8km，位于天山北坡，進口設計高程 2408m，進口段為崩積、洪積卵漂石層，表部較為松散，下部密實，進口邊坡開挖時可能出現局部坍塌。右側分布溪流，水面標高高于隧道洞口，施工時常伴有線狀出水，集中降雨狀態下洞室會線狀、涌泉狀出。

該隧道斜井地質條件較差，V級段落圍巖裂隙發育，存有較多滲水段落。開挖過程中，多次出現掉塊和股狀水流出情況，初支完成幾天后，初支表面局部區域出現水漬現象，滲水部位成點狀或塊狀分布，有些還形成線狀滴出，分析原因認為：該段裂隙發育，裂隙水孔道相互連通，在初支混凝土封閉圍巖表面后，有水的部位會造成混凝土與圍巖結合不緊密，裂隙水會從薄弱處集中滲出。經連續觀測未出現大的收斂變形和沉降，決定采用徑向注漿進行封堵處理。

2 材料、配比、設備

2.1 材料及配比

現場對注漿孔位置進行測量放線，通過雙液漿及單液漿注漿試驗進行分析、對比，確定采用雙液漿堵水效果優于單液漿。雙液漿主要成分由普通硅酸鹽水泥P.O 42.5；水玻璃：濃度：35Be，模數：2.6～2.8組成。配比：水泥漿水灰比0.8：1～1：1；水泥：水玻璃（體積比）=1：（0.6～1.0）。

2.2 設備

根據注漿工藝需要，現場主要設備為雙液注漿泵3臺，以及配套的設備和風鉆等。

3 實施方案

3.1 注漿段規劃

首先對初支滲水部位的現場進行調查，定出隧道初期支護進行徑向注漿施工的范圍，注漿斷面縱向距離根據現場進行調整。其次，結合試驗取得擴散效果等參數，滲水小的段落，每3m設置一環，滲水較嚴重的段落，每隔2m設置一環。每環共打設5個注漿管，分別設在拱頂、拱腰、拱腳處；根據斷面弧長平均分為5段進行注漿。

3.2 注漿順序

注漿順序按照由拱腰向拱頂、從下坡方向向上坡方向、從兩端向中間壓漿的原則進行。注漿管布置示例如圖1。

現場注漿管的規格和長度根據前期試驗段效果定制，根據圍巖水量大小及實際試驗結果，確定長度主要采用L=1.2m、L=1.4m和L=1.8m三種規格Φ42小導管。具體使用情況如下：

注漿管垂直打入初支內，初支面外部留20cm，打入圍巖70cm、90cm、120cm。鋼管尾部焊接？準6鋼筋加勁箍，前部鉆注漿孔，孔間距15cm，孔徑為8mm，呈梅花形布置。為便于注漿管插入圍巖內，鋼管前端做成尖錐狀。1.8m管長示例見圖2。

3.3 施工工藝

3.3.1 鉆孔

①施工人員在鉆孔之前必須詳細領會技術交底內容，在作業前檢查機械狀況是否良好。

②根據測量點位確定鉆孔位置，鉆機垂直于噴射混凝土面進行施工，正常施鉆前先用低擋位反復在混凝土表面進行鉆槽，當鉆頭不會左右擺動后再正常鉆進。

③鉆進過程中注意鉆孔的深度，以注漿管外露20cm為準。

④鉆孔完畢后檢查孔深，并安裝加工好的小導管，孔口導管與孔壁之間間隙用速凝劑封堵密實。

3.3.2 注漿

注漿施工前，首先完成各種機械設備的檢查、儀器儀表的檢驗或標定，完成漿液材料的性能試驗，確定合格后進行注漿作業，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa。

注漿所用的水泥為袋裝P.O42.5水泥，試驗室按照設計配合比配置水泥漿，配置完成后在攪拌桶內攪拌均勻。攪拌過程中同時將水玻璃抽入水玻璃攪拌桶內進行攪拌，均勻后同時輸入KBY雙液注漿泵內混合，形成雙液漿注入滲水部位。

水泥漿攪拌桶、水玻璃攪拌桶距離KBY雙液注漿泵管線長度為10m，雙液漿注漿泵距離注漿管長度為30m，注漿壓力為0.5～1.0MPa，KBY90/15～22雙液注漿泵排量為90L/min，水泥漿和水玻璃凝結時間為30s。注漿示意圖如圖3。

注漿過程中，壓力由小到大，注漿壓力宜控制在0.5～1.0MPa，不大于1.5MPa，如果注漿過程中壓力控制在1.0MPa，持續20分鐘后停止注漿，觀察是否存在滲水現象，如果漏水，繼續注漿，不漏即可停止注漿。將外露的小導管切除后采用水泥砂漿抹平。

4 控制要點

通過前期試驗段和正式實施過程中出現問題的分析，總結控制要點如下：

①配制漿液嚴格按照制漿要求按順序投料，不得隨意增減數量；

②水泥漿攪拌好放入儲漿桶后，在吸漿過程中要不停地攪動，注意觀察，防止漿液離析，影響配比參數；

③注漿過程中，若巖層吸漿量很大時，注漿壓力長時間不上升，可通過調整漿液配比，縮短漿液凝膠時間，以達到控制注漿范圍的目的；

④注漿過程中，如注漿壓力突然上升，立即停止注漿泵工作，打開泄漿閥泄壓，找明原因后再決定該孔是否繼續注漿，如是管路堵塞，則清除故障后繼續注漿，如管路未堵塞，接管注漿時仍舊出現壓力突然上升，可結束該孔注漿；

⑤注漿過程中，如跑、漏漿現象嚴重時，可通過間歇注漿技術或通過調整漿液配比縮短凝膠時間的方法進行封堵，但若無效時，可暫停該孔注漿，分析原因，采取其它措施；

⑥注漿過程中，要保持注漿管路暢通，防止因管路堵塞而影響注漿結束標準的判斷，注漿連接件；

⑦嚴格按照設計的段長進行分段注漿，不得任意延長分段長度，必要時可進行重復注漿，以確保注漿質量。

5 結語

該隧道斜井初支滲水段在徑向注漿施工完畢后，經過現場逐段排查，壓漿段初支表面滲水現象完全消失，證明這種防水效果是明顯的。又放置一周后檢查，初支表面也未能出現任何潮滲現象。之后在收斂觀測穩定情況下施做了二襯。又經過半年觀測（經過1個雨季考驗），沒有一處出現異常。證明施工中通過嚴格工序把關，采用這種處理方式是可靠的。雖然施工中增加了工序，但是通過合理安排，不會對二襯混凝土施工進度造成任何影響。

綜上所述，本文主要通過對初支滲水段采用徑向注漿技術，對解決寒區隧道防止凍脹問題進行了深層次的實踐，并對注漿過程施工中的細節難題進行了分析研究，形成質量控制要點，從而為后期施工積累了成功經驗。

參考文獻：

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