胡家灣隧道進口軟弱圍巖帷幕注漿試驗段施工技術

陳 浩

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概況

胡家灣隧道地處彰縣殪虎橋鄉境內，全長2862m，為雙線隧道，洞身最大埋深420m。地質狀況屬于軟弱圍巖，洞身處于f6、f7、f7-1 三個斷層及其破碎影響帶內。隧道開挖后圍巖為黑色碳質泥巖，地層自穩能力差，巖體極為破碎，擠壓后產狀凌亂，揉被、褶皺明顯，節理發育，極易坍塌掉塊，且遇水軟化、泥化現象明顯，擾動后呈稀糊狀。初期支護后圍巖變形非常大，初期支護變形、混凝土開裂及坍塌現象時有發生。

2 施工難題

胡家灣隧道軟弱圍巖開挖后揭示地層主要為黑色碳質泥巖夾壓碎巖，施工中最突出的問題是碳質泥巖、壓碎巖防坍塌，初期支護背后脫空引起支護結構的下沉、開裂和變形。該地層施工極其困難，風險大、成本高。

3 帷幕注漿施工技術

目前正在按照試驗段施工方案進行施工。試驗段方案立足于傳統鉆爆法，以帷幕注漿預加固為前提，以“快挖、快支、快封閉”為施工組織原則。開挖采用三臺階七步法開挖；采用帷幕注漿大管棚結合小導管超前支護；初期支護采用I25b型鋼鋼架噴C25 混凝土進行支護；二襯采用55cm 厚C35 鋼筋混凝土。在掌子面周邊采用帷幕注漿超前預加固，掌子面采用超前導管加固的方案，三臺階七步法開挖。各隧道口在施工過程中嚴格遵循二次襯砌與掌子面距離＜70m、仰拱與掌子面距離＜30m 的規定。

胡家灣隧道試驗段方案為帷幕注漿預加固法。帷幕注漿超前預加固法主要是通過CSJ-40 施工Ф108 管棚對掌子面進行超前注漿預加固，施工理念是“軟巖隧道重在加固”。

4 施工原理帷幕注漿鉆孔及注漿工藝

4.1 帷幕注漿鉆孔、注漿設備及方式

（1）鉆孔設備鑿孔及清孔：采用CSJ-40 鉆機。

（2）鉆孔方式：采用沖擊回旋。鑿孔前3m 時采用CSJ-40 鉆機帶Φ90 沖擊器及安裝上Φ110 鉆頭；鑿孔3m 后采用CSJ-40 鉆機或DZ-60 鉆機帶Φ90 沖擊器及安裝上Φ90 鉆頭。

（3）注漿設備：采用KBY-30/120 雙杠雙液注漿泵。

（4）注漿方式：水泥單液漿和水泥—水玻璃雙漿液混合使用；水泥單漿液水灰比為0.6～1.0，水泥—水玻璃雙漿液水泥與水玻璃體積比為0.3：1～1∶1。

4.2 帷幕注漿鉆孔及注漿工藝

鉆孔工藝：根據帷幕注漿的由下往上和由外到內的布置原則[1]。圖1為帷幕注漿鉆孔及注漿孔位布置示意圖。

圖1 帷幕注漿鉆孔及注漿孔位布置示意圖

注：①鉆孔、注漿方式采用分段前進式（防止出現塌孔），每段段長為10m，鉆孔孔徑為110mm；注漿孔間距1.0m×1.0m（豎向×橫向），注漿原則從下往上，從外往里。②預留3m厚的止漿巖盤；以上B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8～K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8孔的偏角、仰角、長度與A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8相同。

（1）孔位布置。測量班采用全站儀對每個孔口位置進行定位，并用紅油漆對每個孔口進行標識，并把每個孔的孔號、偏角和長度標識在每個孔口上，每一循環孔位現場布置好后，及時用書面材料對每一個孔進行書面技術交底。

（2）鑿孔鉆機就位。鑿孔鉆機就位采用相對坐標法。把鑿孔鉆機（CSJ-40）帶上兩根鉆桿并且帶上Φ110 沖擊器及安裝上Φ110 鉆頭，讓鉆頭準確的垂直（鉆桿與注漿面垂直）對準孔口位置，用水平儀測量鉆桿，必須使鉆桿和鉆機保持水平，再用尺子測量鉆頭到鉆機最尾端的長度L cm（L40），根據每個孔的偏角計算出鉆機最尾端向上或向下鉛垂擺動的距離、向左或向右水平擺動的距離。

根據計算出的擺動距離對鉆機進行定位，用地質羅盤根據每孔的偏角對鉆機進行核對，偏角誤差≤±1°，當鉆機準確就位后立即采用腳手架和扣件進行對其加固，防止鉆機在鑿孔過程中移動，否則鑿孔位置就會不準確。

（3）鑿孔控制。根據分段前進式注漿的原理，并結合該帷幕注漿面的實際地質情況。

1 號鉆機對A1 孔進行鑿孔（設計孔長為6.7m），該序孔前3m 時采用CSJ-40鉆機帶Φ90 沖擊器及安裝上Φ110 鉆頭進行鑿孔，然后把鉆桿退出來，采用Φ108無縫鋼管安裝注漿孔口管（安裝孔口管參照注漿工藝見后），更換成Φ90 鉆頭進行第一次累計鉆孔到6.7m（止漿巖盤3m，注漿分段長3.7m）后，再把鉆桿退出來，把該鉆機移至C1 孔位進行就位（依照從下往上，從外往里的原則，采用單液漿時，鉆孔順序跳孔進行），然后立即注漿。2 號鉆機對A3 孔（設計孔長18.4m）進行鑿孔，前3m 按照1 號鉆機對A1 孔方法進行鑿孔，第一次鉆孔累計長度到10m 時（該孔注漿段長為7.5m），把鉆桿退出來，把該鉆機移至下一個孔位進行就位，然后安裝孔口管進行注漿，漿液終凝后。

根據帷幕注漿順序原則，參照上一步方法以此類推完成所有孔道第一次注漿段長注漿，注漿壓力控制在2MPa，并做好每孔注漿過程記錄。

（4）清孔工藝（第二次段長注漿）。清孔鉆機就位時，根據上述（2）鑿孔鉆機就位步驟進行就位。每序孔清孔按照上述（3）中的清孔段長進行清孔，并每段（≤10m）的注漿，清孔至每孔的設計長度后，最后作全長的注漿。

（5）注漿工藝.當鑿孔或清孔到上述（3）中的深度時，退出鉆桿，及時安裝孔口管和連接注漿各種管道，安裝孔口管和連接注漿管道必須由專人負責，確保孔口管牢固，注漿壓力不斷上升時孔口管不被飛出來；確保注漿管道的暢通及連接牢固，保證注漿通暢。

當所有管道都連接完好后，先向孔道內注清水試驗5min，其潤滑注漿管道和檢驗孔道的可注性及止漿巖盤的止漿效果，當止漿巖盤沒有出現明顯的漏水或孔道通暢、水沒有從另外孔道中流出時，此時漿液應采用水泥單漿液，當可注性良好時應采用較小水灰比的漿液，當可注性一般時應采用較大水灰比的漿液。

當注完清水時，止漿巖盤出現漏水或從另外孔道串水時，此時漿液應采用水泥—水玻璃雙漿液進行封堵，無明顯漏漿或串漿時，立即采用水泥單漿液進行注漿，直到達到設計注漿壓力。

注水泥單漿液時，當注漿量超過該單孔段長設計注漿量的2 倍時，注漿壓力仍然沒有達到設計壓力，應立即停止水泥單漿液的施作，更換為凝膠時間較長的水泥—水玻璃雙漿液進行注漿，直到達到設計注漿壓力。

5 結束語

綜上所述，胡家灣隧道各隧道口按照以上試驗段施工方案進行施工，取得了階段性的進展和突破，隧道各口在確保安全質量的前提下施工穩步推進，隧道口施工平均月進度由以前不足20 成洞米增加到40 成洞米，保證了施工質量和安全性，并加快了進度、降低了成本。