注漿技術在鐵路隧道施工中的應用分析

梁家啟

【摘 要】在鐵路隧道施工建設中，注漿技術的出現提高了工程效率，保證了工程的可靠性。文章總結注漿技術及注漿材料的種類，并分析注漿技術工藝，希望可以對相關人員提供參考。

【關鍵詞】注漿技術;鐵路隧道;注漿方法;施工應用

【中圖分類號】U445.55 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）04-0102-03

隨著我國經濟發展進入新常態，為了加快各地區的基礎建設，我國近幾年在這些形態各異的山地進行大量的鐵路隧道建設，在施工過程中工程加固、防滲、防裂措施極為重要，對隧道的成功修建意義重大。在很長一段時間內，工程師一直在研究一種實用性和可靠性兼顧的工程技術，而隨著注漿技術的廣泛應用，這個問題也迎刃而解。注漿技術使得鐵路隧道的承載性和可靠性都有了很大的提升，保證了整體工程質量。

1 漿液的基本概念

從流變學的角度出發，流變模型可以用來分析任意的注漿材料及載體。比如，在石灰石風化區及新鮮完整的灰巖區，大多數的注漿載體都符合胡克定律;而在有斷層破碎帶及巖溶發育良好的地方，則大多屬于塑性體等。水泥漿液一般用黏性及塑性-黏性來界定，即人們常說的牛頓體和賓漢姆體。所以，注漿載體在彈性與塑性之間變化;漿液基質在黏性與黏性-塑性之間變化。注漿的實施就是這兩者變化的組合與調節。

在具體施工過程中，會使用到不同類型的注漿材料，材料的具體應用情況見表1。

2 注漿技術分類

2.1 滲透注漿

滲透注漿是通過對注漿材料進行加壓，使其注入孔洞或裂縫中，同時克服自身及環境的阻力（山石、混凝土或鋼筋混凝土體），當其凝固時就能發揮防震加固及減少滲漏的作用（如圖1所示）。滲透注漿的工作原理就是將注漿施工處看作是均勻的同性載體，比如在隧道施工中，將注漿材料注入山體鉆孔，使漿液擴散填充孔洞及裂縫，提高工程強度。

2.2 壓密注漿

壓密注漿是注漿材料使用稠密的漿液，在施工過程中進行嚴格的監測和控制，將注漿材料擠入載體，在注漿處形成一定大小的結石體，對其周圍巖石形成位移或者壓實載體。

2.3 劈裂注漿

劈裂注漿是通過鉆孔將注漿加壓，當注漿材料的壓力大于注漿設備極限承載力時，使得被灌載體發生水力劈裂產生新的縫隙，或者使原有裂縫沿最小阻力抗線方向繼續擴展、張開，從而使得注漿材料填充到空隙中實現減震加固。

3 注漿技術的作用

3.1 填補漏孔

鐵路隧道修建過程中，對工程中出現的孔洞用注漿材料進行添堵，防止隧道洞壁出現滲水、漏水現象，提升鐵路隧道的可靠性 [1]。

3.2 復位偏斜度

當隧道出現不均勻沉降時，注漿技術的應用可以使其恢復到原位。因此，在緊固鐵路隧道裂縫中適當使用注漿技術，可以提升整體工程的可靠性 [2]。

3.3 防滲

在隧道修建和使用過程中經常出現滲水、漏水現象，利用注漿技術可以降低工程中的滲透性，減少隧道滲水現象，提高整體工程的安全性。

3.4 增加隧道強度

根據工程實際情況使用不同的注漿材料，增強洞壁的力學性能，使其可以抵抗適度的地質變動，在保證隧道安全性的前提下，提高其使用年限。

4 注漿技術施工流程概述

在鐵路隧道修建過程中，為了保證安全性及經濟性，必須對注漿技術的施工流程進行分析，保證施工人員熟悉每一個流程。注漿技術工作流程如圖2所示。

4.1 打孔

根據工程需要確定基本的打孔位置，再根據設計要求測量出具體位置，轉機的轉頭也要做好調整，保證接下來的工作可以有序地完成。調整轉機的位置進行鉆孔，先要轉出導孔，之后進行注漿孔的轉取，在整個施工過程中，要不斷地校對處理，保證鉆孔符合設計要求，防止其出現偏斜的情況。鉆孔過程中也要對轉機和轉頭位置進行校對，使其可以順利地完成工作任務。

4.2 安裝注漿管

施工過程中，合理布置注漿管位置至關重要，這對整個工程的質量有著重要的影響。在安裝過程中，為保證注漿管可以安裝到設計的位置，需要對鉆孔進行清理，通常會用射水處理，避免孔洞被沙石堵塞，使注漿管可以順暢地插到預定位置。

4.3 注漿材料制備

在注漿技術應用中，廣泛使用水泥漿，因此本文主要介紹水泥漿的制備。制作水泥漿是整個工程的重中之重，配置不同的水泥漿需要使用不同類型的水泥。應根據隧道設計要求，在保證其可靠性及經濟性的情況下制備不同的注漿材料。在制作過程中，要保證其強度等級，需要施工方加大質量審查力度，及時替換不合格的材料。同時，也要考慮注漿材料的使用環境，在適合的溫度、濕度環境下進行施工作業，保證注漿材料可以最大限度地發揮工作性能。

4.4 噴射注漿處理

在注漿材料準備完成后，需要對施工隧道進行噴射注漿，這是整個工程的核心部分，施工方要保證施工質量，避免注漿中出現空腔現象。近幾年多采用高壓擺噴進行注漿，這樣可以保證注漿材料達到足夠的深度及覆蓋面，較大的壓力也避免了空腔現象的出現。在具體操作中，要將噴管布置到設計深度，同時要檢測和控制注漿材料的壓力和流量，使其達到合理的噴射范圍，通過及時調整設備使其可以完全填充孔洞。填充結束后，要對處理結果進行評估和檢查，保證施工達到鐵路隧道的設計要求。

4.5 漿液回填

當對填充處進行檢查后發現有空腔及漏噴部分，要及時補填注漿材料，這對于保證整個工程的質量非常重要。隧道施工中出現空腔會影響其力學強度，給施工安全及日后使用埋下隱患。注漿過程中，如果噴管流量突然降低，則極易發生漏噴，形成空缺，因此噴漿過程中的檢測也極為重要，當發現漏噴時，要及時回填，保證工程質量。

4.6 清洗設備

對鉆孔噴漿完成后，要及時清洗相關設備，防止注漿材料對設備造成堵塞損壞。及時清理維護也可以提高設備的工作壽命，降低故障率，保證工程進度。清洗時要重點清洗噴射設備，將殘留的注漿材料清理干凈，保證下次使用不會發生堵塞。

4.7 設備移位

設備清洗完成后，將相關的噴漿設備放置下一個注漿孔，再次進行注漿，重復上述工作。

5 應用特點及注意事項

5.1 應用特點

在鐵路隧道建設中，當支撐體不穩定或隧道洞壁巖石有松動現象時，采用注漿技術是最普遍的方法。當需要注漿時，首先要確定注漿的位置，檢測隧道結構中不穩定的部分，然后根據載體特性及施工要求鉆取合適的鉆孔，要保證鉆孔的深度及位置準確，避免出現偏斜現象，根據實際情況選用合適的注漿方法和注漿材料，制訂出一套科學的實施方案。注漿材料不但要在短時間內凝固 [3]，還要保證它具有足夠的力學強度和防滲透性，這對注漿方法和材料的選用都提出了較高的要求。注漿施工過程中，首先要確保設備性能和使用環境良好，制定合理的注漿工藝及步驟，注漿時不能改變施工順序，改變施工步驟可能會形成空腔或者達不到預期效果，進而對整個工程的質量及安全性產生危害。若要用到鋼板或其他工具襯砌，必須按照已經制定的施工步驟進行噴漿作業，嚴禁擅自更改施工順序，保證施工過程的安全性。

5.2 注意事項

在鐵路隧道施工過程中，通常可以選擇多種注漿方法，工作人員在實際操作過程中，應該結合具體的工程項目選擇合適的注漿技術。每一種注漿技術在施工之前，工作人員都需要控制注漿的參數，注漿參數對于注漿工程質量有很大的影響。在參數控制工作中需要注意以下事項。

其一，在注漿過程中，工作人員需要對壓力進行控制，因為注漿過程動力來源主要是壓力，所以壓力變化情況是能夠影響注漿質量的重要原因。在進行注漿工作的過程中，其質量結果和效果也會受到多種外界因素的干擾，其中包含地質條件、注漿方式和材料等，這些都是能夠影響注漿壓力的因素，因此在控制注漿壓力時，技術人員需要根據實際情況采用正確的控制方式。通常在對地面淺層進行注漿時，注漿壓力相對較小，滲透系數和注漿系數之間成反比關系，所以在注漿的過程中一定要控制壓力因素。

其二，在注漿中通常會出現漿液大面積擴散問題，因此技術人員要注意做好防范工作。在注漿過程中漿液擴散的面積越大，其覆蓋范圍就越廣，進而會在一定程度上增加影響注漿質量的因素，同時會給環境帶來不利影響。在注漿過程中會對注漿半徑產生影響的因素主要包括注漿壓力和注漿時間，因此在注漿過程中，工作人員應該重視控制注漿時間及壓力，并且根據實際工作情況進行適當調整，避免在注漿過程中發生漿液擴散超出特定范圍的情況，進而影響施工質量。

其三，當注漿工作完成后，工作人員需要對其凝固時間進行控制。技術人員在實際施工中，要采取合理的措施控制漿液凝固時間，可以通過加入催化劑實現對凝固時間的有效控制。此外，應盡量縮短凝固時間，進而滿足工期需求。

6 結語

近年來，我國高鐵快速發展，而鐵路隧道建設是其重要組成部分，對各地區的協調促進發展起著不可替代的作用。隨著工程人員的不斷探索與研發，注漿技術也不斷地趨于成熟，廣泛應用于鐵路隧道的建設中。注漿技術實用性高，操作簡便，對施工環境要求低，使用成本低，施工時間短，對提升隧道工程的安全性及穩定性有著積極的意義。應用注漿技術時，要結合實際情況及隧道設計要求，合理選擇注漿技術和材料，按照制訂的計劃步驟進行施工，在保證整個工程質量的前提下，提高施工效率和經濟性。工程人員要在實踐中不斷提高自身的理論水平，為我國的鐵路隧道工程建設貢獻力量。

參 考 文 獻

[1]郭磊.高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術[J].珠江水運，2019（15）：15-16.

[2]陳偉.深孔注漿技術在地鐵暗挖隧道施工中的應用[J].科技風，2019（27）：95-96.

[3]熊佳佳.隧道工程現場注漿試驗設計與實施[J].中外建筑，2019（8）：229-230.