超前帷幕預注漿技術在隧道軟弱圍巖段施工中的應用

陽 龍

（合誠工程咨詢集團股份有限公司，福建 廈門 361009）

1 工程概況

1.1 總體概況

廈門第二西通道（海滄隧道）位于廈門市海滄區馬青路與海滄大道交叉口附近，西向東，在海警三支隊北側進入廈門西海域，穿西海域后在象嶼碼頭14號泊位附近至本島。

1.2 風化深槽影響段地質情況

風化深槽影響段位于海域潮間帶，覆蓋層厚度8 m～18.3 m，主要為流塑狀淤泥、松散狀中粗砂及軟～可塑狀粉質黏土。基巖為花崗巖、變粒巖，并見有輝綠巖脈侵入；基巖受構造及風化影響，全～強風化層發育，厚度一般為6.7 m～34 m不等，巖體結構面結合度大多一般，部分很差，巖體透水性大部較弱、局部可能為中等，中風化巖多呈碎裂結構，巖體破碎，巖質硬，微風化巖巖體大部呈塊（石）碎（石）狀鑲嵌碎裂結構，巖質軟硬不均，巖體較完整。變粒巖發育段巖體多呈碎裂結構，節理裂隙極發育，不分段可能夾泥質軟弱夾層，圍巖自穩能力普遍較差。

1.3 現場掌子面地質情況

當隧道開挖至BZK12+265時，掌子面圍巖以中～強風化花崗巖為主，局部夾雜輝綠巖脈，巖質較軟，遇水易軟化。掌子面右側為中風化花崗巖夾輝綠巖脈，灰白色、灰黑色，巖體較破碎，掌子面左側為強風化輝綠巖夾少量強風化花崗巖，節理較發育，地下水較發育，掌子面左側線狀出水，局部股水。掌子面圍巖自穩能力差。

1.4 超前探孔地質預報情況

根據超前探孔超前地質預報情況，初步探明BZK12+265～+295段圍巖巖性以中～強風化輝綠巖、花崗巖，灰黑色、褐黃色，巖體較破碎～破碎，地下水較發育。

2 超前帷幕預注漿施工工藝和方法

2.1 超前預注漿施工

進行超前預注漿時，根據超前地質預報相關資料及掌子面圍巖出水情況綜合判定隧道地下水豐富、地質條件差，在超前水平鉆等超前探測過程中，發現掌子面前方發育空洞、空腔等不利構造時，采用洞內超前預注漿形成止水帷幕的施工工藝，達到改良地層，防止突水涌泥的目的。

施工方法如圖1所示。

2.1.1 止漿墻施作

超前帷幕注漿施工前先施作止漿墻，止漿墻采用50 cm厚雙層鋼筋網噴射砼。止漿墻施工工藝為：基底虛碴雜物清理干凈→掌子面及周邊打設連接筋（采用φ22螺紋鋼，鋼筋長度2 m，間距0.8 m。）→掛設鋼筋網（采用φ8雙層鋼筋網片，第一層緊貼巖面、第二層距離第一層25 cm。） →噴射砼止漿墻（噴砼強度等級采用C25，厚度為50 cm。）止漿墻施作過程一定要保證噴砼質量防止漏漿[2]。

2.1.2 注漿孔設計

圖1 局部帷幕超前預注漿工藝流程圖

注漿采用局部注漿加固方案，原則15孔，共2圈，分外圈8孔、內圈7孔，間距80 cm；為保證上半斷面注漿效果，在作業平臺與臨時仰拱范圍增設2個注漿孔（開孔位置為上臺階底部）；其中注漿斷面高度3 m，注漿加固范圍為開挖輪廓線外6 m。單孔注漿擴散半徑為2 m。注漿段長度為15 m，擬定開挖10 m，預留5 m不開挖（具體開挖長度和預留止漿巖盤的長度根據開挖揭示情況確定，最長不超過2 m），作為下一注漿段的止漿巖盤。鉆孔布置及角度按圖2布置，根據角度進行施作。

圖2 鉆孔孔位及角度布置圖

2.1.3 安裝孔口管

在孔口管距法蘭盤端部30 cm安裝止漿塞封閉孔口管的孔隙，防止漏漿。鉆孔內放入錨固劑或快凝水泥砂漿，將孔口管頂入孔內。

2.1.4 注漿順序

注漿順序按“由外到內、由下到上、間隔跳孔”的總體原則進行，注漿量先大后小，注漿壓力由小到大至終壓，以達到控域注漿，擠密加固的目的，首先進行8號孔注漿，然后進行1號孔注漿，依次類推外圈注完成后進行內圈注漿，最后進行16、17號孔注漿。

2.1.5 注漿結束標準

2.1.5.1 單孔注漿結束標準

注漿壓力逐步升高至終壓0.5 MPa～2.0 MPa，并穩定10 min，注漿結束時的進漿量小于20 L/min。

2.1.5.2 全段結束標準

所有注漿孔均已符合單孔結束條件，無漏注現象；注漿后涌水量小于2m3/m·d。

2.1.6 注漿效果檢查及評定

注漿段的注漿孔全部注完后，應進行注漿效果檢查和評定，檢查方法有2個。1）對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析，注漿壓力和注漿量變化是否合理，是否達到設計要求。2）設檢查孔，如果檢查結果合格，則不需要逐孔設檢查孔，如效果不好則每圈在兩孔之間設檢查孔，檢查孔鉆進速度均勻，并達到中風化鉆孔速度，同時測量檢查孔內涌水量，檢查孔涌水量小于0.2 L/m·min，不合格則應補充注漿直至注漿效果檢驗合格.

2.2 注漿材料及參數選擇

2.2.1 注漿參數

注漿設計參數詳見表2。

2.2.2 注漿材料

根據相關工程經驗和室內試驗，結合該工程特點及設計注漿材料，初步選擇普通水泥單液漿、超細水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿等作為注漿材料[1]。根據不同地質選用不同注漿材料，其中裂隙發育破碎巖層少水地段注漿以水泥單液漿為主，水灰比（W∶C）為1∶1；強風化和滲透性較差圍巖段，先選擇超細水泥單液漿作為前期注漿，水灰比（W∶C）為1：（0.6～1.2），用以沖開致密巖體中的裂隙，而后注入普通水泥漿液;水量大的地段采用普通水泥-水玻璃雙液漿，水灰比（W∶C）為1∶（1～1.5），體積比（C∶S）為1∶（0.6～1），水玻璃濃度為30～45Be'主要用于堵水、封閉。

表2 注漿設計參數表

3 結論

通過實踐證明，采用超前帷幕預注漿效果顯著，有效地封堵了海滄隧道該段風化槽裂隙水，提高了隧道內圍巖的強度和自穩性，避免了隧道內突泥、涌水情況的發生，確保了施工的安全性，為海滄隧道安全、快速穿越風化槽軟弱圍巖段落創造了有力條件，實現了安全、快速穿越的目標，可以為類似隧道工程施工提供一定的經驗，作為借鑒與參考。