一孔雙管隧道徑向注漿施工技術

摘 要：傳統徑向注漿由于施工方法、施工設備落后等因素影響，存在注漿質量差、工期長、效果不明顯等問題。結合G6京藏高速扎麻隆至倒趟河公路蒙古道隧道，對傳統的施工方法進行改進，采用一孔雙管高壓注漿加固方式，解決隧道注漿周期長和注漿效果差等問題，在質量控制上達到高速公路隧道施工質量驗收標準，在京藏高速公路蒙古道隧道徑向注漿施工中取得顯著效益。

關鍵詞：隧道富水破碎地層；一孔雙管高壓注漿；止水

中圖分類號：U415.6" " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）03-0011-03

0 引言

三車道大斷面小凈距隧道穿越富水破碎地層時，洞身開挖會切斷巖層水系，造成地下水通過裂隙流入隧道內，使得巖層承載力降低，同時還會破壞原有水系，影響周邊生態環境。這種情況下可以采取徑向注漿進行隧道圍巖加固封堵，以提高圍巖承載力，恢復原有水系。

隧道徑向注漿是在隧道開挖完成后沿隧道洞身徑向鉆孔注漿的施工技術，通過一定壓力向巖體內注入水泥漿液，使之擴散達到填充巖體裂縫，固結開挖輪廓線一定范圍內的破碎圍巖及裂隙水的流出，使之形成整體，既能達到堵水效果，又能防止圍巖塌方及變形，保持圍巖內部的整體受力，提高圍巖自穩能力。而傳統注漿采用注漿鋼花管不僅浪費材料，施工循環周期長，注漿效果不理想。為加快施工進度，提高徑向注漿效果，對既有徑向注漿技術進行改進必不可少。

1 工程概況

G6京藏高速扎麻隆至倒淌河公路改擴建工程蒙古道隧道，位于青海省西寧市湟源縣境內，路線近東向西穿越山脊，設計為曲線型分離式隧道，技術標準為雙向六車道。左右洞起訖樁號為ZK50+110/YK50+115～ZK50+740/YK50+680，右線全長565 m，左線全長630 m，為中隧道，隧道底板最大埋深125 m，裂隙水較發育，日間最大涌水量約為976 m3/d。隧道建筑限界凈寬14.0 m、凈高5.0 m。全隧Ⅴ級圍巖斷層破碎帶占隧道全長比例82%，設計均為全斷面徑向注漿加固破碎巖體及封堵裂隙水。

2 一孔雙管徑向注漿工藝

2.1 工藝特點

在鉆孔中安設2根打孔注漿管，其中一根為低壓注漿管，一根為高壓注漿管，高低壓注漿管示意圖如圖1所示。連接接頭采用快速接頭方式，工藝操作簡單。

低壓管為裂隙封堵注漿、高壓管為高壓破裂注漿加強，對節理裂隙發育圍巖及破碎圍巖有很好的加固效果，對提高圍巖巖體自穩力、承載力，控制初期支護沉降、圍巖結構變形效果明顯。壓注漿按照注漿量進行控制，高壓管按照壓力進行控制，以減少注漿材料浪費。

2.2 工藝原理

采用YT-28型風動鑿巖機進行鉆孔，孔徑42～50 mm，孔深3～5 m，成孔后預埋兩個φ20 mm注漿管，采用高強錨固水泥封堵孔口。當孔口強度達到設計值85%或強度達到25 MPa后進行注漿，先使用短管開始進行低壓注漿，再使用長管開始進行高壓注漿，工藝原理示意圖如圖2所示。注漿擴散半徑達5 m，止水效果好。徑向注漿由注漿機、注漿管路、注漿接頭裝置及閥門、封堵口及注漿預埋管組成。

2.3 施工工藝流程及操作要點

施工工藝流程圖如圖3所示。

2.3.1 二次襯砌工序之間關系

先進行初初期支施工，噴射混凝土施工，按照設計要求進行徑向注漿，驗收完畢后進行二次襯砌施工。

2.3.2 注漿工序技術要求

在注漿施工前，采用高壓送風清理注漿孔道，再插入注漿管。注漿應由高處向低處，隔孔進行注漿。低壓注漿管采用注漿量進行控制，高壓管按照注漿壓力進行控制，巖溶段注漿壓力不超過4.0MPa。

2.4 操作要點

2.4.1 施工準備

對隧道初支基面進行處理，對松散混凝土表面進行補噴，保證初支面密實不漏漿。

2.4.2 測量定位

根據設計施工圖，利用激光斷面儀，測量放樣出徑向注漿施工點位，誤差控制在±50 mm范圍內。

2.4.3 鉆孔

仰拱隧底開挖完成后，并完成初期支護噴射混凝土，利用履帶式潛孔鉆機鉆孔。開挖輪廓線邊墻及拱部位置采用錨桿鉆機或YT-28型風動鑿巖機進行鉆孔，先鉆一序孔，再鉆二序孔。鉆孔完成后采用高壓水沖洗干凈無雜物。洗孔自上而下進行，防止污染清洗完成孔。隧底采用潛孔鉆機鉆孔，鉆孔孔徑60 mm。

2.4.4 清孔

清孔采用高壓風進行清孔，通過高壓風進行反復清孔，使孔內無石削等雜物，以防止安裝注漿管時卡住管體。

2.4.5 安裝注漿管

注漿管采用具有一定硬度及可撓性的PV-R型管材，耐壓值需達到≥4.0 MPa。單孔埋設兩根注漿管，高壓注漿全孔下管，低壓注漿下管長度為孔深的1/2，同時高低壓注漿管要外漏30～50 cm長，管身打5 mm 梅花孔，間距10 cm，并采用膠帶摻繞封閉。

2.4.6 孔口封堵

注漿管安裝完成后，利用速凝高強度錨固劑，對孔口以內20cm進行密實封堵。

2.4.7 注漿

注漿采用快速接頭，快速接頭插入預埋注漿管中，為保證連接接頭緊密密實，無漏氣漏漿現象，采用旋緊固定密封裝置，同時保證插入深度要達到20 cm。

開始正式注漿之前，要在試驗室內根據設計配合比完成漿液的施工配合比試驗。施工現場要選擇具有代表性的注漿孔2～6個孔位，進行注漿前試驗，確定施工參數，充分保障注漿后漿液填充圍巖裂隙的填充飽滿度，以及注漿終壓、注漿擴散半徑等注漿參數。

注漿首先進行低壓短管的注漿，同時按設計圖注漿量的100%進行注漿量控制。注漿過程中，全程監控注漿壓力和注漿量，將低壓短管注漿壓力需控制在1.0 MPa以內。當注漿壓力達到1.0 MPa或有竄漿溢漿現象發生時停止注漿。

低壓管完成注漿后，需檢查孔口封堵效果，進行長管高壓注漿。長管高壓注漿時，注漿壓力值需達到設計規定值或2.0 MPa，達到充分填充因水泥漿凝固收縮過程中出現的圍巖裂隙填充不飽滿現象，再進一步加固注漿措施。

水泥漿液以設計圖紙為準，注漿過程中根據注漿壓力值進行調整，注漿壓力一般為1.0～2.0 MPa。注漿順序按照間隔孔位進行注漿，單孔注漿過程要連續，中途不得停止。

注漿結束判定標準是滿足設計注漿壓力2.0 MPa及注漿量，根據設計圖紙要求進行持壓。設計未規定時按8 min進行持壓控制，不在進行泄壓。保證漿液注入巖體內縫隙，充分進行填充。

2.4.8 檢查驗收

檢查驗收主要項目包含注漿完成后的圍巖裂隙填充情況以及觀察孔內是否存在繼續圍巖裂隙水流出。圍巖裂隙填充情況的檢查，使用取芯鉆機進行巖心取樣，室內試驗進行判定。檢查測量孔內的涌水量：嚴重破碎帶應小于0.2 L/min·m，且某一處漏水小于10 L/min·m；一般地段應小于0.4 L/min·m，且某一處漏水小于10 L/min·m。

3 施工人員、機械、設備配備

3.1 人員配備

本方法配備管理人員5人，作業工人24人，勞動力需求見表1勞動力組織一覽表。

3.2 材料配備

本工法采用的材料見表2主要材料表所示。

3.3 主要設備

本方法使用的設備機具如表3設備機具配置表所示。

3.4 自主研制設備

為了檢驗注漿效果，研制巖石注漿質量檢測儀。該儀器有水泵、穩壓罐、數顯流量表、壓力控制器及配電箱。接通進水管、連接前端檢驗管，開啟設備，開始向驗證孔注水，當壓力達到設定壓力1.0 MPa時，數顯流量表流量為在單位額定壓力下的注水量。額定壓力下流量小于規定值即為合格。

4 質量控制

質量控制具體有以下6點：①鉆孔開孔時要保證橫向及縱向滿足設計及規范要求，當出現卡鉆時，檢查是否遇到破碎巖體同時停止鉆孔，利用高壓風對孔道進行清理，清理后在進行鉆進。②注漿開始時，如遇注漿壓力快速升高時，檢查注漿漿液是否過濃，同時檢查注漿設備及注漿管是否存在堵塞現象，清除機械及人為因素后再進行注漿。③當注漿量達到設計注漿量的80%以上，且注漿壓力無持續上升現象時，需根據注漿段落圍巖巖體的節理裂隙、風化程度動態調整水泥漿配合比。④注漿過程中，安全員要密切觀測初期支護噴射混凝土表面有無變化，是否存在開裂、漏漿等現象。當出現初期支護噴射混凝土表面開裂及漏漿，應停止注漿。增加水泥用量，從新配置漿液再進行注漿。⑤注漿時如有各孔口跑漿或者竄漿，則關閉串漿孔的閥門后再繼續注漿，采用間隔跳孔的注漿方式。⑥注漿過程中，注漿壓力值和注漿漿液量是控制性關鍵參數。一般規律如下：初始階段注漿壓力較低，注入量較大；正常階段壓力和注入量呈小的波浪式起伏狀態，但總的比較平穩；壓密注滿階段注入量迅速遞減而壓力迅速升高；在注漿中根據設計注漿量和壓力，按照上述規律進行控制[1]。

5 結語

隧道徑向及超前注漿施工中，傳統工藝為單孔單管熱軋無縫鋼管及鋼球閥共同組成注漿裝置。該種方式主要弊端為浪費材料用量，孔口封堵不嚴密，注漿壓力達不到設計要求，巖體裂縫填充不飽滿、密實，漿液擴散半徑小，達不到設計注漿效果。同時孔口安裝工序繁瑣，尤其在隧道拱部安裝時費時費力，造成施工成本增加。

采用一孔雙管注漿法，每環大量節約孔口管、球閥、水泥等材料。采用該工法注漿效率是傳統工法1.2倍，能達到提前工期的目的。采用一孔雙管高壓注漿加固工法，解決了隧道注漿周期長和注漿效果差等問題。注漿效果得到了廣泛的認可，希望為同領域及相似施工提供施工借鑒作用。

參考文獻

[1] 高明玉.XPM納米注漿工藝[J].華北科技學院學報，2007，4（3）： 45-46.