隧道工程帷幕注漿施工技術應用探討

張凱

摘要：為了有效解決富水區隧道開挖出現特大突泥涌水這一問題，文章以成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-10標鄧家灣隧道DK381+458～DK381+428段為依托工程，探討了隧道工程帷幕注漿施工技術方法，以供同類工程參考。

關鍵詞：隧道工程；帷幕注漿；施工技術

一、工程概況

本工程位于成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-10標鄧家灣隧道DK381+458～DK381+428段。隧道洞身穿越地層單一，為早震旦系（r22）花崗巖，除構造破碎帶外，巖體較完整，工程地質條件好。微風化～未分化層屬Ⅵ級堅石，工程地質條件較好。隧道出口處埡口村斷層破碎帶寬約200～250m，其余斷層破碎帶不明顯，但因各斷層破碎帶受構造影響嚴重，巖體破碎，地下水豐富，拱頂、側壁易坍塌，易產生坍塌及大的集中突水。埡口村斷層：為一東傾高角度逆斷層，與安寧河斷裂相平行，為一南北向直線型斷層，線路于DK381+280附近與該斷裂相交，交角約為35～40°，位于隧道洞身段。該斷裂為一區域性的大斷裂，為壓扭性深斷裂，隧道區范圍內走向約為近南北向，傾向東，傾角65～80°，斷層破碎帶寬度200～250m，以斷層角礫為主。

二、隧道工程帷幕注漿施工技術應用要點

2.1注漿段長和注漿孔的布置

根據鉆機性能，選用每循環注漿段30m，帷幕注漿就是要使漿液擴散到注漿帷幕范圍內的所有巖層裂隙中，所以注漿孔的布置要以漿液擴散不出現空白為原則，據此根據設計注漿孔數量以隧道斷面中軸為中心呈放射狀布置。

2.2注漿方式

采用全孔一次壓入式注漿。當鉆孔過程中未遇見夾泥層或涌水，就一鉆到底，全孔一次壓入式注漿。

2.3注漿量的確定

每循環長度為30m，單孔有效擴散半徑為2.0m，注漿范圍為隧道開挖輪廓線外5m。注漿壓力：正常注漿壓力為靜水壓力+0.5Mpa，注漿終壓不大于2.5倍的靜水壓力，施工中根據現場注漿試驗進行調整。 漿液的注入量：指單孔注入量，按假設漿液在地層中均勻擴散公式為： 注漿壓力及單孔擴散半徑：終孔壓力為靜水壓力的2.5倍，單孔注漿有效擴散半徑為2.0m。 漿液單孔注漿量：Q=π·R2·L·n·α·β 式中：Q—單孔注漿量（m3）；R—漿液有效擴散半徑（m）取2.0m；L—注漿段長度（m）；n—圍巖孔隙率，取2-3%；α漿液充填系數，取0.9，；β—損失率，取1.1；

2.4止漿巖盤

一個止漿巖盤止漿效果的好壞，將直接關系到帷幕注漿成功與否。本隧道根據注漿段圍巖情況預留5m止漿巖盤，這樣既確保注漿效果，又避免每個注漿循環重新噴射砼作為止漿墻這道工序，可以加快施工進度。 止漿墻位置的隧道斷面應適當擴大50～100cm，必要時可安裝少量的徑向錨桿，確保止漿墻的穩定。止漿墻施工時，可在周邊及拱部預埋注漿管，正式注漿開始時，首先進行注漿填充空隙，待止漿墻混凝土強度達到設計強的75%以上后方可開始鉆孔注漿施工。

2.5孔口管及防塌孔措施

固結牢固密實，保證不漏漿，不竄漿的孔口管是決定注漿效果好壞的重要因素，其埋設方法：先用XY-2PCG型鉆機鉆5m深，再將Ф127孔口管插入，外露20～30cm，管壁與孔口接觸處用錨固劑填塞，再向孔口管內注漿固結?？卓诠芷鹬鴮蜃饔?，鉆孔安裝時要控制好外插角度。安裝孔口管后，測量水壓力及涌水量，并按表格填寫記錄，主要內容有孔號、進尺、起始時間、巖石裂隙發育情況、出現涌水位置、涌水量和涌水壓力等。

2.6鉆孔

先根據設計圖孔位，鉆孔參數，在工作面上放出鉆孔位置，并用油漆標定，調整鉆桿的仰角和水平角，移動鉆機，將鉆頭對準所標孔位。將棱鏡放在鉆桿尾端，用全站儀檢查鉆桿的姿態并調整。鉆機安裝應平整穩固，保證鉆桿中心線與設計注漿孔中心線吻合，在鉆孔過程中要經常檢查校正鉆桿方向。注漿孔的孔底偏差應不大于孔深的1/40孔深，檢查孔的偏差應不大于孔深的1/80孔深。

鉆孔按先內圈，后外圈的順序進行，先無水孔后有水孔施工。內圈一排鉆孔完成后，及時進行此段落注漿，注漿完成后，進行下一外圈鉆孔施工。外圈鉆孔可參照內圈鉆孔順序，后序孔檢查前序孔的注漿效果。逐步加密注漿一方面可根據鉆孔的情況調整注漿參數，另一方面如果鉆孔情況注漿效果已達到設計要求，即可進行下一圈孔的鉆進。減少鉆孔的工作量，加快施工進度。鉆孔時，還要嚴格作好鉆孔記錄，包括孔號、進尺、起止時間、巖石裂隙發育情況，出現涌水位置、涌水量。鉆孔過程中、若單孔出水量小于30L/min，可繼續施鉆；若單孔出水量大于30L/min，立即停鉆進行注漿。

2.7漿液配制

（1）單液水泥漿

按照注漿工藝性試驗確定的配合比，單液水泥漿采用水灰比：1：1。先在機內放入定量清水進行攪拌，然后放入水泥，連續攪拌3分鐘即可。

（2）水泥水玻璃雙液漿

采用水泥-水玻璃漿液。水泥漿與水玻璃體積比1：0.8；水泥漿水灰比1：1；水玻璃濃度40波美度。

為了保證漿液質量，配料時制漿材料必須計量準確。水泥固體材料采用重量稱量法，水采用體積稱量法，其中水泥、水稱量允許偏差不大于1%。嚴格按照配比加料，攪拌時不得將繩頭、紙片等雜物放入攪拌機內，攪拌后的漿液必須經過篩網過濾后方可進入注漿機。攪拌時間不得少于3min，以免漿液攪拌不均勻。

2.8注漿準備

注漿管路聯接，通過壓水檢查注漿管路的密封性，同時沖洗巖石裂隙，擴大漿液通路，增加漿液沖塞的密實性。

2.9注漿方式方法

注漿順序為先外圈后內圈，同一圈孔間隔施工，各孔均應采取注漿，若巖層破碎易造成塌孔時，可采用前進式注漿。

2.10注漿速度

注漿速度的控制根據不同的情況采取不同的控制措施，注漿速率主要取決于地層的吸漿能力（即地層的孔隙率）和注漿設備的動力參數，按照設計圖紙注漿速率范圍取5～110L/min，施工中根據實際情況進行調整。

2.11注漿結束標準

單孔結束標準：

a.注漿壓力逐步升高至設計終壓，并繼續注漿10min以上；

b.注漿結束時的進漿量小于初始進漿量的1/4；

c.檢查孔涌水量小于0.2L/min；

d.檢查孔鉆取巖心，漿液充滿飽滿。

全段結束標準：

a.所有注漿孔均已符合單孔結束條件，無漏注情況；

b.注漿后隧道預測涌水量小于1m3/m.d；

c.注漿有效注入范圍大于設計值。

2.12注漿效果驗收

注漿完成后，應鉆取檢查孔進行驗證，檢查孔數應滿足總鉆孔數的3%-5%，且不得小于5孔（1-1'、2-2'、3-3'、4-4'、5-5'），2孔位于開挖范圍內，3孔位于開挖范圍外，檢查孔每孔長25m，均取芯，用于校驗單孔出水情況，巖體注漿的飽滿程度。

結語

帷幕注漿工程不僅是一項施工技術問題，且涉及大量的管理問題，應該把它看成是一個復雜的系統工程。它涉及到工程施工方法及質量、地質及水文地質條件的再分析、方案設計及確定、各種參數選擇及在施工過程中因素多變而進行參數的合理調整、施工人員的組織與素質、鉆注設備和器材的選擇、加工等方面，必須應用全面質量管理方法，進行質量控制才能達到效果好、工期短的目的。不斷深入研究該地層中的注漿機理、優化注漿方案 ，選擇更合理的材料、工藝、機械設備、注漿參數及效果評判方法 ，進一步完善這些部位的注漿效果 ，最大限度地加固地層 ，仍是需要努力的方向。

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