高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術(shù)

摘要：我國高速公路建設(shè)的規(guī)模逐步擴(kuò)大，為人們的日常出行提供便利的同時，促進(jìn)了交通運輸行業(yè)的發(fā)展，使得區(qū)域間經(jīng)濟(jì)交流日益密切。在高速公路工程的施工過程中，常常會出現(xiàn)相對復(fù)雜的地形地貌，而在山體地形時通常都是建設(shè)隧道。高速公路隧道施工是整個工程建設(shè)中最重要的環(huán)節(jié)之一，由于隧道施工面臨的自然環(huán)境較為復(fù)雜，這也給施工人員帶來了一定的困難。因此，只有加強(qiáng)先進(jìn)施工技術(shù)的應(yīng)用，并明確施工技術(shù)的控制要點，才能夠?qū)崿F(xiàn)施工質(zhì)量的提升。基于此，文章就高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術(shù)相關(guān)問題進(jìn)行簡要的闡述和分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：地表深層；高速公路；注漿施工技術(shù)

前言

使用地表注漿施工技術(shù)可以改善地層的水理性質(zhì)、對軟弱地層進(jìn)行加固等作用。被廣泛應(yīng)用于高速公路隧道淺埋段的加固工作之中，對施工中的難題有效的處理，改善圍巖結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，還有著很好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。本文以某工程為例，對高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術(shù)進(jìn)行講解。

1 工程概況

某高速公路隧道位于四川省內(nèi)，全長1868米。其中DK10+700～DK10+850位淺埋段，最淺埋處深度為7.2米，設(shè)計為V級圍巖，使用CRD法開挖，開挖斷面寬度14.58米，高度12.94米，此工程專探取樣的結(jié)果如下：0～5米為粉質(zhì)黏土；5～12米時全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖芯呈堅硬密實砂土狀，遇水易軟化崩解；12～18m為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖芯多呈碎塊狀，巖質(zhì)較軟；18～35m為強(qiáng)風(fēng)化粗砂巖，粗粒結(jié)構(gòu)，巖芯多呈碎塊狀，巖質(zhì)較軟。地表植被主要為松樹、灌木，注漿施工流程如圖1。

2 注漿施工技術(shù)準(zhǔn)備

2.1 注漿材料

注漿施工前要對如水文地質(zhì)特征、周邊環(huán)境特征、工程地質(zhì)特征以及工期要求和造價等進(jìn)行了解和熟悉，鉆探隧道的淺埋段地表并抽樣分析，以便選擇漿液注入地層的方式，由于地質(zhì)原因，一般都是使用多種注漿材料的混合體進(jìn)行灌注。超細(xì)水泥的擴(kuò)散能力、普通水泥漿的價廉、雙液漿快凝性、TGRM漿高強(qiáng)度和可域性，需要由工程人員適當(dāng)選擇組成合理的注漿材料組合體系，從而滿足強(qiáng)度加固要求、實現(xiàn)控域注漿。通過分析地質(zhì)鉆探數(shù)據(jù)，可以確定注漿材料為：孔底5m范圍內(nèi)選用超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿，其它部位選用超細(xì)水泥漿。

2.2 注漿參數(shù)

在選定空位和施工加固方法之后，要對漿液進(jìn)行配比試驗，確定出漿液的相應(yīng)參數(shù)，見表1和表2。

由于此工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要是粉質(zhì)黏土層和泥質(zhì)砂巖層，所以漿液擴(kuò)散半徑為0.9米，注漿壓力值是2～44MPa，漿液凝膠控制在2′～4′這個時間范疇內(nèi)；以20～60L/min的速度進(jìn)行注漿，砂層、粉質(zhì)粘性土20～40L/min，砂礫石40～60L/min，斷層破碎帶60～120L/min；注漿的分段長度控制在0.4cm。注漿的目的為加固地表，要注意一點的是要控制好注漿量。單孔單段注漿量的計算公式如下：Q=nπR2hα（1+β）式中：Q-單孔單段注漿量（m3）；R-漿液擴(kuò)散半徑（m）；h-注漿分段長度（m）；n-地層孔隙率（裂隙度），裂隙帶取2～5%，斷層破碎帶取10～20%，砂層及充填型溶洞、巖溶發(fā)育帶取30～40%；α-地層空隙或裂隙充填率，取70～80%；β-漿液損失率，裂隙帶和斷層破碎帶取5～20%，砂層及充填型溶洞和巖溶發(fā)育帶取10～20%。通過計算，單孔單段注漿量為235～391L，壓力達(dá)到設(shè)計值時注漿速度小于5～10L/min注漿完成。

3 隧道淺埋段地表深層注漿施工

3.1 鉆孔施工

布置孔位，采用XY-100型鉆機(jī)鉆孔，鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿的垂直度；開鉆時使用套管定位，泥漿護(hù)壁成孔；鉆孔時開始低速鉆進(jìn)，待鉆機(jī)正常鉆進(jìn)（進(jìn)尺0.5m左右），鉆機(jī)速度可以調(diào)至正常速度；在溝谷地段上層鉆孔時為了避免坍孔，可以用地質(zhì)鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)，鉆機(jī)鉆頭為沖擊偏心器，并且在偏心器上裝套管，直到不易坍塌的巖石層停止，然后改換潛孔沖擊鉆頭鉆到標(biāo)高；及時清空以保證注漿通道順暢。鉆孔過程中，需要及時記錄各個鉆孔取出的巖芯和長度，分析巖樣以進(jìn)一步確定巖層厚度以及注漿長度。

3.2 安裝注漿管

本工程采用的注漿管是袖閥管，其由聚乙烯塑料制成，每根管長6m，外徑準(zhǔn)47mm，壁厚4mm，每隔33cm鉆出一組8個8mm的射漿孔，外包橡皮套，管口兩端都配有悶蓋。清孔檢查合格將管口底端加悶蓋，在管內(nèi)盛滿清水，管件之間用絲扣連接，沿套管護(hù)壁下到孔底。拔出套管后，孔底3m范圍內(nèi)用粗砂碎石等填充密實注漿管周圍；孔口3m范圍內(nèi)用水泥砂漿（加速凝劑）封堵密實，填充材料凝結(jié)到規(guī)定強(qiáng)度后，采用最大注漿壓力加清水施壓5～10min直到開環(huán)，管道暢通。

3.3 注漿及注漿特點

此工程使用的是后退式袖閥管分段注漿方式，在鉆孔內(nèi)預(yù)先下帶有射漿孔的灌漿花管，管外與孔壁間填料，灌漿管內(nèi)用雙層灌漿塞開展分段灌漿。注漿順序為約束-發(fā)散性方式。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，配置一臺75kW發(fā)電機(jī)，兩臺WB-150型雙液漿注漿機(jī)，兩臺攪拌機(jī)，由專人負(fù)責(zé)操作并隨時和現(xiàn)場施工人員保持聯(lián)系，及時根據(jù)注漿情況調(diào)整注漿的速度。注漿施工時，注漿采用跳一注一孔的施工方法。袖閥管注漿適用于50m以內(nèi)的地表注漿，也可以用在隧道內(nèi)水平注漿。由于其具有2個阻塞器，所以能將漿液限定在任一段內(nèi)進(jìn)行灌漿，實現(xiàn)分段注漿。如果需要反復(fù)灌漿，可以利用可自由移動的阻塞器調(diào)節(jié)分段注漿。鉆孔、注漿可選擇平行作業(yè)方式，以提高工作效率。鉆注平行作業(yè)時，鉆孔和注漿作業(yè)距離應(yīng)該大于6m，當(dāng)距離過小時，注漿管自然彎曲變形半徑過小漿液阻力大在注漿高壓力作用下注漿管容易爆裂，當(dāng)注漿壓力小進(jìn)漿量較大的情況時說明遇到巖層裂隙過大，可適當(dāng)調(diào)節(jié)漿液濃度，如果仍達(dá)不到終壓或者注漿流量標(biāo)準(zhǔn)時，需要間歇注漿，養(yǎng)護(hù)24h后復(fù)注，以達(dá)到設(shè)計終壓標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 注漿的注意事項

1）在進(jìn)行鉆孔的過程中，相關(guān)人員要確保鉆孔的垂直度能夠達(dá)標(biāo)，才可以下袖閥管。

2）對相應(yīng)的孔口管段進(jìn)行封堵，避免出現(xiàn)漿液流出的現(xiàn)象，從孔底注漿，單次注漿段的控制在0.4～0.8m的范圍內(nèi)。在完成首段注漿之后，要使用止?jié){工具提升至二段再進(jìn)行注漿工作。注漿時先注水2～3min，使圍巖孔隙通暢，然后注水泥漿3min左右到正常后，迅速將吸漿龍頭分別放入水泥漿桶、水玻璃桶，雙液注漿。達(dá)到注漿設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，先停水玻璃泵，后停水泥漿泵，清水清洗管路，以防止堵管現(xiàn)象。

3）根據(jù)試驗所得的漿液配比進(jìn)行注漿，也可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。

4）根據(jù)注漿工藝進(jìn)行施工，現(xiàn)場工作人員要相互配合，對注漿速度及時進(jìn)行調(diào)整，并對壓力表的情況時刻注意。

5）如果在進(jìn)行注漿時出現(xiàn)了堵管等情況，應(yīng)立即對其進(jìn)行分析和討論，找到問題的關(guān)鍵所在。可能導(dǎo)致堵管現(xiàn)象的原因有：漿液的濃度過大、泵缸體被漿液堵塞了、漿液里的固體物質(zhì)過大、漿液在灌注的過程中發(fā)生了初凝現(xiàn)象、注漿管不注意折彎了等。

6）如果出現(xiàn)串漿孔位的情況，要立即進(jìn)行封孔處理，對注漿的速度和壓力進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)孔位的次序，利用隔孔注漿的方法進(jìn)行注漿。

7）如果發(fā)生不能提升注漿管的現(xiàn)象，則要注意查看注漿管的絲扣有沒有脫落了，注漿管下方的止?jié){塞此時是不是配套，如果有問題的話要馬上進(jìn)行更換。

8）注漿施工的過程中，應(yīng)當(dāng)做好記錄并對照之前的數(shù)據(jù)，檢查、核對好每一個孔的注漿壓力以及注漿量，如果達(dá)不到設(shè)計要求的，務(wù)必要及時地做好補(bǔ)注工作，以確保注漿質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，利用地表注漿加固技術(shù)，可以減少高速公路隧道淺埋段的挖掘時間，并讓隧道施工更加安全、高效，使得高速公路能夠順利、高質(zhì)的完工，促進(jìn)了社會的快速發(fā)展。

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作者簡介：裴換銀（1987-），男，甘肅省天水市人，大學(xué)本科學(xué)歷，研究方向：工程施工，工程管理。

（作者單位：中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司）