公路隧道工程淺埋段地表深層注漿施工技術研究

孟學文

山西路眾道橋有限公司 山西太原 030032

1 項目背景

此公路隧道工程項目的全線長度是3．588km，起訖樁號是K158+300--K160+500。通過調查公路隧道工程實際情況發現，現場地表植被比較少，覆蓋層較厚，且地形起伏比較大，具體高程范圍處于905m 至1168m 間，埋深極值大約為138m，最小值是3m。此公路隧道與臨近既有隧道的間隔距離大約為37m，隧道出口位置150m 范圍之內的線間距由起初的26m 縮短至13m。隧道洞口位置埋深大約為3m，此隧道與臨近隧道出口之間的距離比較近，同時既有隧道出口位置建立了通風橫洞[1]。此公路隧道工程施工現場裸露地層基本為黏質黃土和砂巖夾頁巖，且包含了大量黏質或是砂質黃土，層厚大約是10m。隧道圍巖級別分別是V 級、IV 級、III 級，隧道進口位置覆蓋層埋深比較淺的區域是V 級圍巖，而土質屬于紅黏土；隧道其他位置是IV 級圍巖或者是V 級圍巖，其中IV 級圍巖大部分是頁巖夾砂巖；III 級圍巖大部分是砂巖、頁巖。其中V 級圍巖主要處于K158+860 至K159+200 段，此路段覆土層的厚度比較小，同時隧道埋深比較淺，局部≤3m。本文結合公路隧道工程項目實際情況，重點研究了淺埋段地表深層注漿施工技術。

2 注漿參數及范圍

2.1 注漿范圍

此公路隧道工程采用注漿施工技術的路段起訖樁號是K159+100--K600+530，路段長度是136m，需要結合工程現場具體狀況確定注漿加固深度，而孔位需要選擇隧道上方進行布設，嚴格根據孔底與開挖線間隔距離為0．6m 標準進行孔深控制。

2.2 漿液類型

此次注漿加固選擇的是漿液是普通硅酸鹽水泥（級別是PO52．5，為單液漿），水灰比是1：1，水泥漿濃度范圍是1．25：1至0．8：1，同時漿液擴散半徑＞50cm。

2.3 注漿量及壓力

從本質上分析，注漿壓力的影響要素比較多，例如擴散半徑、地層結構、漿液黏性以及孔徑等，同時工程現場地下水情況也會影響注漿壓力。所以需要結合公路隧道工程實踐工作經驗確定注漿壓力，然后在施工階段不斷地進行優化與調整。

注漿量（單孔）應采用下述公式進行計算：

此公式中：Q 代表的是注漿量/m；R 代表的是擴散半徑/m；L 代表的是珠江深度/m；n 代表的是空隙率；α 代表的是漿液充填率，一般范圍處于0．3 至0．9； β 代表的是漿液損失率。

在注漿施工階段，一序孔的實際注漿量與理論計算得出的注漿量基本一致；二序孔實際注漿量接近為理論計算得出的數值80%。淺埋段地表注漿施工主要采用≥二序孔，然后按照跳孔核心原則進行順序式注漿施工。一序孔則需要根據 “定壓+ 定量” 相融合的方式嚴格控制，二序孔則根據 “定壓” 原則進行注漿施工。事實上，一序孔與二序孔由跳孔順序而定，首先開始的是間隔跳孔（即一序孔），而序孔間布設的是多序孔（即二序孔）。公路隧道淺埋段地表深層注漿施工時一般要把注漿壓力控制為1MPa 至2MPa 之間。

3 地表深層注漿施工技術

3.1 確定注漿施工范圍

根據設計規定基本要求以及圖紙優化具體狀況，在公路隧道淺埋段地表深層施工現場以樁的方式標記注漿加固施工范圍。

3.2 清表

選擇挖掘機和裝載機對施工現場范圍之內的浮土、碎石等雜物清理干凈，并運輸到規定區域，禁止在工程現場進行堆放，以保證注漿施工質量。

3.3 布設孔位

當確定注漿施工具體范圍之后，按照1m×1m 的間隔距離布設注漿孔，采用的形狀類型是梅花形。在孔位布設施工結束之后，由項目監理工程師負責檢查，保證無誤之后才可以開始下一道施工工序。

3.4 鉆孔施工

測量技術人員按照設計參數以油漆的方式標記詳細的鉆孔位置，并標記鉆孔相應編號。不同位置的鉆孔其深度也各有不同，所以必須結合具體狀況而定。孔徑需要控制在42mm 左右，而在進行鉆孔施工時要保證交替進行。鋼管與鉆孔位置的接觸區域選擇麻絲或錨固劑實施封閉處理，將管端的外露長度控制在0．2m 至0．3m之間，提前用絲扣將注漿器相連，然后就可以進行注漿施工。

3.5 注漿施工

正式注漿施工之前，需要進行壓水試驗，認真、嚴格檢查管路連接的密封性與牢固性，管路耐壓性是否符合標準規定要求，是否出現了漏水等問題；同時檢驗注漿各項參數，檢測巖層吸水量，確定具體的漿液指標，例如初始濃度和凝膠時間等；提前對壓實損失進行測定，然后確定最優注漿壓力，利用注漿把巖層裂隙內填充物清理干凈，或者是排出施工范圍以外。

3.6 過程控制

在進行施工時注漿量基本是通過泵機排量實現控制。為了能夠防止注漿泵快速地升壓，保證注漿施工效果符合工程規定要求，則需要將注漿速度控制在50L/min 內，同時采用雙孔注漿施工方式。單注漿孔的注漿量需要稍微＞理論數值，同時終壓數值要符合設計規定基本要求，選擇雙重指標實現注漿量的合理化控制。

3.7 結束標準

單孔注漿施工的結束標準。當注漿壓力持續地升高，且達到了設計規定要求的終壓數值，則需要保持10min 以上；在注漿施工結束之時，各注漿孔的進漿范圍是20L/min 之內。

全段注漿施工結束標準。各注漿孔均符合單孔注漿施工的結束標準，同時無漏注等問題；開展壓水試驗，壓力數值處于1MPa，注漿孔的進水量為2L/min 之內。

4 檢測結果

當注漿施工結束之后，選擇套管方式完成取芯，然后檢測結實體的強度，并進行壓水試驗。由于受到條件的限制，注漿施工之后通過單管單洞形式進行抽芯檢查。結合檢測數據結果可知，取芯率大＞70%，芯樣的強度≥20MPa，而吸水率＜0．5L/min。由此表明，采用注漿施工技術能夠保證圍巖結構的完整性，提升地層密實性與承載力。

5 結語

此公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術的應用，有效填充了隧道邊墻裂隙，提高了隧道圍巖結構的整體性，解決了開挖施工中可能會發生的冒頂與坍塌等安全性事故，切實保證了公路隧道工程施工質量與安全。