試分析隧道施工中的注漿堵水技術(shù)

張琛

（甘肅萬泰建設(shè)工程有限公司，甘肅 蘭州 730010）

0 引言

在公路的隧道施工的建設(shè)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些比較復(fù)雜的地形或者較為糟糕的地質(zhì)情況，尤其是在隧道施工的過程中，就經(jīng)常會(huì)遇到一些突然發(fā)生的問題，這些突然發(fā)生的問題所帶來的危害就會(huì)對(duì)相關(guān)工作人員的生命安全造成嚴(yán)重的威脅。為了保證公路的隧道施工工作開展的順利，對(duì)于一些具有危險(xiǎn)巖石以及巨大縫隙的地區(qū)，就需要進(jìn)行合理的堵水工作。而注漿堵水技術(shù)的有效應(yīng)用在隧道施工的過程中就顯得尤為重要。因此，本文就隧道施工中注漿堵水技術(shù)進(jìn)行分析，以此來確保隧道施工的質(zhì)量和效率，進(jìn)而有效的促進(jìn)我國(guó)隧道工程的發(fā)展和建設(shè)。

1 隧道施工中注漿堵水技術(shù)的概述

1.1 注漿堵水技術(shù)所具備的重要作用

注漿堵水技術(shù)在隧道施工過程中是比較常見一種施工工藝，主要應(yīng)用在處理地下積水、加固隧道基層等方面[1]。注漿堵水技術(shù)是提高隧道施工質(zhì)量和保證隧道施工安全的重要施工工藝。對(duì)于注漿堵水技術(shù)而言，其主要的目的就是堵水防滲還有加固增強(qiáng)。具體來說，注漿堵水技術(shù)具有以下作用。

（1）惰性填充。在漿液凝固之后，對(duì)于巖石內(nèi)部的縫隙就需要進(jìn)行填充，以此來使得巖石土體的外力支撐有效的提高，并且使得巖石的形變得到有效的改善。

（2）化學(xué)膠結(jié)。對(duì)于化學(xué)膠結(jié)而言，這屬于一種化學(xué)反應(yīng)，具體來說就是在地層當(dāng)中注入化學(xué)漿液和水泥漿液，然后這兩者會(huì)在其中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以此來使得巖土的強(qiáng)度得到有效的提高。

（3）壓密擠密。在注漿的過程中，注漿所產(chǎn)生的壓力會(huì)對(duì)地層造成擠壓，這時(shí)就會(huì)對(duì)其中存在的孔縫還有裂隙進(jìn)行擠壓壓實(shí)，以此來使得地層的力學(xué)性能以及密實(shí)度得到有效的提高。

1.2 注漿的滲透原理

在地層當(dāng)中，漿液通常都是以紊流的狀態(tài)存在的，并且會(huì)隨著注漿量的增加而逐漸的增多，而在注漿的規(guī)模增大的情況下，滲透的斷面也會(huì)隨之增加，這樣就會(huì)減少壓力，使得流動(dòng)的速度減慢[2]。而在地層的深層部分，漿液在沉積后會(huì)變成為阻滯流和層流的狀態(tài)，隨著時(shí)間的變化，漿液也會(huì)逐漸的凝固，進(jìn)而逐漸的形成具備較高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。這個(gè)形成的結(jié)構(gòu)不斷可以阻止?jié){液的流動(dòng)，同時(shí)對(duì)于地下水的流動(dòng)也具備阻止的作用。對(duì)于注漿滲透的原理來說，其實(shí)就是在機(jī)械充塞還有水化反應(yīng)的作用來使得漿液擴(kuò)散，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)充塞。其中的機(jī)械充塞其實(shí)就是在機(jī)械作用下使得漿液可以繞著地層當(dāng)中的縫隙進(jìn)行流動(dòng)。而水化則是指水和材料在注漿的過程中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以此來實(shí)現(xiàn)地層縫隙的注漿。

1.3 適用范圍

在隧道施工建設(shè)的過程中，不可避免的一種災(zāi)害就是涌突水，一旦發(fā)生涌突水災(zāi)害那么就會(huì)對(duì)施工的安全造成直接的影響，所以為了可以更好地解決涌突水問題，就需要科學(xué)合理的應(yīng)用注漿堵水技術(shù)。對(duì)于涌突水而言，對(duì)其進(jìn)行控制的方式主要就是堵和排。所謂的堵就是對(duì)地下水的流路進(jìn)行阻隔，以此來防止涌水問題的發(fā)生。而排則是指對(duì)掌子面的地下水進(jìn)行排水，以此來使得地下水位縮減[3]。在隧道施工的過程中，在使用排水方式的時(shí)候，一定要采取成本低并且容易施工的方式。但是如果施工區(qū)域的地下水水量比較大的時(shí)候，或者是減少地下水位的難度比較大的時(shí)候，那么在堵水的時(shí)候就應(yīng)該要針對(duì)實(shí)際的情況來采取合適的堵水技術(shù)。對(duì)于隧道的涌突水來說，注漿施工是比較常見的堵水技術(shù)。在運(yùn)用該技術(shù)的時(shí)候，將漿液注入到地層當(dāng)中，以此來形成固結(jié)土，這樣可以使得地層的透水性得到合理的削弱，并且還可以圍巖的穩(wěn)定性得到有效的保障。運(yùn)用注漿堵水技術(shù)來實(shí)現(xiàn)完全止水的關(guān)鍵就是形成弱透水，并以此來全面的提高圍巖的止水性能。在隧道施工的過程中，施工人員如果遇到了涌突水等問題，那么對(duì)于注漿堵水技術(shù)一定要進(jìn)行科學(xué)合理的使用。

2 隧道施工注漿堵水技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 注漿堵水技術(shù)的參數(shù)控制

2.1.1 凝膠的時(shí)間

在對(duì)凝膠的時(shí)間進(jìn)行確定的時(shí)候，對(duì)于泵壓力還有進(jìn)水量一定要進(jìn)行綜合的考慮，這樣才可以保證所確定的凝膠時(shí)間是合理的[4]。一般來說，當(dāng)泵壓小幅度的上升，而進(jìn)水量比較大的時(shí)候，那么凝膠的時(shí)間為1～2min，而當(dāng)泵壓短時(shí)間大幅度升高的，并且進(jìn)水量比較小的時(shí)候，那么凝膠的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)到5～6min。

2.1.2 進(jìn)漿量

在判斷進(jìn)漿量的時(shí)候，一般是以這幾個(gè)值為依據(jù)：首先當(dāng)泵壓小幅度升高并且進(jìn)漿量的值超過300L/min 的時(shí)候，那么就可以采取大進(jìn)漿量；而當(dāng)泵壓平穩(wěn)的升高，并且該值在100～300L/min之間，那么進(jìn)漿量就是正常的；而當(dāng)泵壓短時(shí)間內(nèi)大幅度升高，且值在100L/min 的時(shí)候，則應(yīng)該采取小進(jìn)漿量。

2.1.3 注漿壓力

當(dāng)漿液順利的進(jìn)入到土層的縫隙當(dāng)中時(shí)，就可以在注漿壓力的推動(dòng)作用下將其注入到縫隙當(dāng)中[5]。而在這個(gè)過程中應(yīng)該要控制注漿壓力，并且對(duì)于漿液的性能還有土層縫隙的規(guī)模等進(jìn)行充分的考慮，然后在設(shè)置注漿壓力值的應(yīng)該要依據(jù)隧道施工項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行。

2.1.4 注漿結(jié)束

當(dāng)注漿的壓力也和所設(shè)計(jì)的最終壓力保持一致的情況，將注漿作業(yè)結(jié)束。

2.2 注漿過程

2.2.1 漿液的配置

在漿液進(jìn)行配置的過程中，一定要按照從稀到濃稠的基本原則進(jìn)行配置，在整個(gè)配置的過程中要靈活的調(diào)整，并以進(jìn)漿量作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于漿液的關(guān)鍵參數(shù)（如濃度、體積比還有凝膠時(shí)間等）要進(jìn)行合理的控制。

2.2.2 注漿

在注漿施工的過程中，對(duì)于注漿的壓力一定要給予高度的重視，如果該值升高的速度比較慢的時(shí)候，那么進(jìn)漿量參數(shù)就應(yīng)該要合理的減少，以此來使得各個(gè)參數(shù)的均衡性得到有效的保障。

2.2.3 設(shè)置注漿段的長(zhǎng)度

在設(shè)置注漿段長(zhǎng)度的過程中，對(duì)于設(shè)備工作的性能（也就是注漿能力）、施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件還有水文情況等都應(yīng)該要綜合的進(jìn)行考慮[6]。在注漿作業(yè)之后，還應(yīng)該要挖掘止?jié){帶，以此來為之后的注漿堵水施工奠定基礎(chǔ)。

2.2.4 孔口管的埋設(shè)

在孔口管埋設(shè)的過程中，空口和管壁之間的縫隙可以運(yùn)用麻絲來進(jìn)行填充，這樣才可以使其緊密性得到有效的保障，接著再將漿液注入到孔口管當(dāng)中。在注漿堵水施工的過程中，關(guān)鍵的一個(gè)裝置就是孔口管，因?yàn)槠渚邆渲鴮?dǎo)向作用，所以在其埋設(shè)的過程中，對(duì)于外插角一定要精準(zhǔn)的控制。

2.2.5 布置注漿孔

對(duì)于注漿孔而言，其布置的效果會(huì)對(duì)注漿堵水施工的效果造成直接的影響[7]。所以，在對(duì)其進(jìn)行布置的過程中一定要對(duì)于水層和土層縫隙的實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，以此來使得注漿孔布置的合理性得到有效的保障。在這個(gè)過程中，如果巖石層當(dāng)中具備的裂縫比較豐富，并且規(guī)律性不夠明顯，很難進(jìn)行注漿孔布置的時(shí)候，那么可以將注漿孔均勻的布置到含水層上。而為了使得注漿堵水的施工效果可以得到有效的提高，那么注漿孔應(yīng)該要穿過縫隙，并且按照長(zhǎng)短相結(jié)合的基本原則來對(duì)注漿孔進(jìn)行合理的布置。

2.2.6 鉆孔

在鉆注漿孔的時(shí)候，應(yīng)該要先將注漿孔的孔位確定好，在確定完成之后使用紅色的油漆在指定的工作面標(biāo)記好。接著將其作為鉆孔作業(yè)的基點(diǎn)，調(diào)整鉆頭的位置，移動(dòng)鉆機(jī)，然后與孔位對(duì)齊[8]。在初期鉆孔的時(shí)候，一定要遵守速度慢、加壓輕的基本原則進(jìn)行，并且有關(guān)的施工人員還應(yīng)該要涌水位置、起止的時(shí)間還有涌水量等信息進(jìn)行完整的記錄。

2.2.7 注漿的速度以及順序

在注漿的過程中，一定要先完成外圈的注漿作業(yè)，然后在完成內(nèi)圈的注漿，而對(duì)于同一圈進(jìn)行注漿的時(shí)候，應(yīng)該要按照從上至下的基本原則來進(jìn)行。而對(duì)于注漿的速度來說，應(yīng)該要依據(jù)鉆孔的涌水量來確定。當(dāng)涌水量大于等于50L/min 的時(shí)候，那么比較合適的注入速度為80～150L/min；而當(dāng)涌水量小于等于50L/min時(shí)，那么就應(yīng)該要在這個(gè)注入的速度的基礎(chǔ)上減少，一般來說比較合適的速度為35～80L/min。

2.3 注漿堵水施工質(zhì)量的檢測(cè)

一般來說，注漿的角度誤差應(yīng)該要小于等于0.5°，成型注漿帷幕的厚度應(yīng)該要大于等于6m，注漿孔的深度誤差一定要小于等于五厘米，注漿的每段長(zhǎng)度一定要小于等于32m。而在分段注漿施工開始之前，鉆孔注漿的長(zhǎng)度應(yīng)該要控制在五米左右。在施工現(xiàn)場(chǎng)中，如果有持軟弱破碎帶或者是斷層存在時(shí)，那么一定要及時(shí)的運(yùn)用相應(yīng)的安全處理措施，以此來有效的防止發(fā)生安全事故。在完成注漿之后一定要對(duì)注漿的實(shí)際壓力進(jìn)行測(cè)量，確保其已經(jīng)滿足設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于注漿的每一個(gè)注漿孔而言，都應(yīng)該要滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，并且不能夠有漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，在隧道施工的過程中，運(yùn)用注漿堵水技術(shù)可以使得圍巖力學(xué)性能還有物理性能得到有效的改善，并且還可以得到比較良好的加固圍巖效果以及堵水效果。因此，在施工的過程中，對(duì)于注漿方案還有注漿材料等應(yīng)該要依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來進(jìn)行合理的選擇，以此來確保鉆孔注漿施工的效果以及質(zhì)量，進(jìn)而為之后的隧道施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，促進(jìn)我國(guó)隧道工程的建設(shè)和發(fā)展。