地表深層注漿技術(shù)在公路隧道淺埋段的施工運用

許 躍 飛

(中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000)

地表深層注漿技術(shù)在公路隧道淺埋段的施工運用

許 躍 飛

(中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000)

以某高速公路隧道工程為例，從準備工作、技術(shù)要點兩個方面，介紹了地表深層注漿技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用，并指出注漿注意事項。結(jié)果加固了隧道的圍巖結(jié)構(gòu)，提高了隧道施工過程中的安全性，值得在類似工程中推廣應(yīng)用。

高速公路隧道，淺埋地段，地表深層注漿

0 引言

地表注漿施工技術(shù)是近年高速公路隧道施工采用的新興技術(shù)，將注漿漿液注入圍巖孔隙或巖石裂縫中，改善土體的物理力學(xué)性能，具有加固軟弱底層、改善底層性質(zhì)的特征。將該技術(shù)用于高速公路隧道淺埋段施工中，不但能有效解決施工難題，還能改善隧道圍巖結(jié)構(gòu)狀態(tài)，且具備良好的經(jīng)濟指標?；诖?，本文以某地區(qū)的高速公路隧道為例，探討了深層注漿施工技術(shù)的應(yīng)用。

1 工程案例

某高速公路隧道長達1 750 m，淺埋段為DK10+710～DK10+850。其中，淺埋段深度、高度、斷面寬度分別為6.5 m,12.5 m,14.8 m，圍巖屬于Ⅴ級，開挖采用CRD法。該公路隧道鉆探取樣結(jié)果包括：0 m～6 m為粉質(zhì)粘土；6 m～12 m為全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖芯是由堅硬、密實的砂土組成，遇到水體后容易發(fā)生崩解；13 m～20 m為強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖芯以碎塊狀為主，巖質(zhì)比較軟；20 m～34 m為強風(fēng)化粗砂巖，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)粗粒，巖芯以碎塊狀為主，地表植被為灌木、松樹等。

2 注漿施工前準備工作

2.1注漿材料

注漿施工前需全面了解工程特征，比如：工程的地質(zhì)條件，周圍的環(huán)境特征，水文地質(zhì)，工程工期。在淺埋段地表鉆探取樣時，要科學(xué)選擇注漿形式。一般情況下，注漿材料是由多種材料組成，要求施工人員選擇合適的注漿材料，滿足加固需求。

2.2注漿孔

高速公路隧道施工中，應(yīng)保證注漿孔均勻分布，形狀類似于梅花形。以上述工程為例，在隧道兩側(cè)17 m的地表處，進行注漿處理；在洞頂位置，處理至拱頂開挖線的50 cm左右；隧道兩側(cè)，處理至仰拱3.5 m。

2.3注漿參數(shù)

待明確孔位、施工加固方法后，進行漿液的配比實驗，確定漿液參數(shù)，詳見表1。

表1 漿液配比參數(shù)

因該工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)為泥質(zhì)砂巖層、粉質(zhì)粘土層，故將漿液的擴散半徑控制在0.9 m以內(nèi)，注漿壓力控制在2 MPa～4 MPa之間，以20 L/min～60 L/min的速度進行注漿處理，其中，粉質(zhì)粘性土、砂層20 L/min～40 L/min，斷層破碎帶60 L/min～120 L/min，砂礫石40 L/min～60 L/min。同時，分段注漿時，將每段的長度控制在0.3 cm。為了實現(xiàn)加固地表的目的，施工時對注漿量進行準確控制，其計算公式為：Q=nπ2hα(1+β)。其中，Q為注漿量；R為漿液的擴散半徑；h為注漿分段長度；n為裂隙度；α為底層空隙；β為漿液損失度。通過上述公式計算得知，注漿量處于235 L～390 L之間。

3 注漿施工技術(shù)要點

3.1注漿試驗

分析施工現(xiàn)場的環(huán)境條件，注漿試驗點位的布設(shè)，應(yīng)該選擇具備代表性的斷面。首先鉆孔作業(yè)，然后取出巖芯，最后進行清洗。壓水試驗期間密封管口周圍，根據(jù)結(jié)果確定施工配合比，詳細記錄底層基注漿的壓力值、擴散半徑等數(shù)據(jù)，為后續(xù)注漿施工提供依據(jù)。

3.2注漿施工

1)鉆孔施工。

確定鉆孔位置時，首先移動鉆機就位，然后調(diào)整鉆桿的垂直度。開鉆時，使用套管進行定位，并用泥漿護住巖壁；低速鉆孔，鉆機正常鉆進后，將鉆機速度調(diào)至正常；為預(yù)防上層鉆孔坍孔，可用地質(zhì)鉆機跟管鉆進，并在偏心器上安裝套管，直到巖石層不再坍塌，再更改為潛孔沖擊鉆頭。同時，鉆孔過程中要及時清空漿液，避免堵塞注漿通道；詳細記錄鉆孔取出的巖芯長度，為巖層厚度分析打下基礎(chǔ)。

2)注漿及注漿特點。

該工程采用后退式袖閥管分段施工，鉆孔時提前帶有射漿孔的灌漿管，其內(nèi)部用雙層的灌漿塞分段灌漿。同時，根據(jù)工程的實際情況，還可為其配置合適的發(fā)電機、攪拌機、雙液漿注漿機，由專人操作，并及時關(guān)注注漿情況、調(diào)整注漿速度。

一般來講，袖閥管注漿多用于50 m以內(nèi)的地表，也可用于隧道內(nèi)。因其具備2個阻塞器，故需將漿液限定在任一時段灌漿處理，實現(xiàn)分段灌漿目的。若需要反復(fù)、多次的灌漿，可選用自由移動的阻塞器注漿。注漿、鉆孔操作期間，應(yīng)選擇平行作業(yè)的方式，提高工作效率。另外，鉆注操作時，需保證注漿、鉆孔距離在6 m以上，一旦距離過小，將導(dǎo)致注漿管彎曲、變形。當(dāng)注漿壓力小，進漿量大時，說明巖層裂隙比較大，應(yīng)及時調(diào)整漿液濃度。若相關(guān)操作后仍無法達到標準，可調(diào)整為間歇注漿，養(yǎng)護1 d后再復(fù)注，進而達到設(shè)計標準。

3)安裝注漿管。

高速公路隧道施工中的注漿管以袖閥管為主，由聚乙烯塑料組成，長度為6 m，壁厚4 mm，外有橡皮套包裹，兩端有悶蓋。清孔檢查合格后，首先在底端加悶蓋，然后在管內(nèi)裝滿清水，使用絲扣連接兩管件。待套管拔出后，用粗砂碎石填充注漿管周圍，孔口3 m左右用水泥砂漿封堵，填充材料強度滿足需求后，選用最大的注漿壓力添加清水后施加10 min開環(huán)，保證管道通暢。

4)注漿注意事項。

a.施工人員鉆孔處理時，需控制鉆孔垂直度，便于下袖閥管；b.孔口管段封堵后，為避免漿體外流，應(yīng)從孔底注漿處理，將單次注漿段控制在0.4 m～0.7 m之間。首段注漿結(jié)束后，選用相應(yīng)工具開始二段注漿，直到全部注漿完成。注漿時先注2 min～3 min的水，使孔隙暢通，然后再注水、注漿3 min，將水玻璃桶、水泥漿桶分別放入吸漿龍頭，雙液注漿；c.合理設(shè)置漿液配比，并根據(jù)現(xiàn)場施工情況進行調(diào)整；d.嚴格執(zhí)行注漿工藝，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該積極配合，對注漿量、注漿速度進行調(diào)整，監(jiān)測壓力表的變化；e.若注漿期間出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象，應(yīng)立即找尋發(fā)生原因。一般來講，造成管道堵塞的原因有漿液濃度大、漿液里存在物質(zhì)較大的固體等；f.若出現(xiàn)串漿孔位現(xiàn)象，及時封孔，調(diào)整注漿速度和壓力，隔孔注漿施工；g.注漿期間，詳細記錄數(shù)據(jù)，并和之前數(shù)據(jù)比對，認真、仔細的核對各孔注漿量、注漿壓力，若不滿足設(shè)計要求，應(yīng)及時補注處理，保證注漿質(zhì)量；h.若施工期間無法提升注漿管，要檢查注漿管的絲扣是否脫落，檢查注漿管下方的止?jié){塞是否配套，發(fā)現(xiàn)問題立即更換。

4 結(jié)語

地表深層注漿施工技術(shù)作為公路施工的新型技術(shù)，具有加固結(jié)構(gòu)的特征。將其用于高速公路隧道淺埋段的施工中，能有效加固隧道圍巖結(jié)構(gòu)狀態(tài)，改善圍巖的不勻衡性形成整體，提高隧道施工過程中的安全性，切實降低施工風(fēng)險，地表深層注漿施工技術(shù)在公路隧道施工的應(yīng)用前景將會十分廣泛。

[1] 楊秀星.高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術(shù)的分析[J].低碳世界,2017,14(7):165-166.

[2] 馮志紅.高速公路隧道穿越特淺埋段施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)開發(fā),2017,44(1):48-49.

Theapplicationofsurfacedeepgroutingtechniqueinshallowburiedsectionofhighwaytunnel

XuYuefei

(MediumtoaPublicOfficeXiamenEngineeringCo.,Ltd,Xiamen361000,China)

This paper, taking a highway tunnel project as an example, introduces the field application of surface deep grouting technology from two aspects of preparation and technical points, and points out the notes of grouting. The results reinforce the surrounding rock structure of the tunnel, improve the safety of tunnel construction, and deserve to be popularized in similar projects.

highway tunnel, shallow buried lot, surface deep grouting

TU753

A

1009-6825(2017)26-0161-02

2017-07-08

許躍飛(1978- )，男，工程師