淺談注漿技術在隧道塌方處理中的應用

摘要：注漿技術已經被廣泛應用于建筑施工中，尤其是在隧道塌方處理中，它的優勢性已明顯可見，為了更科學全面地認識注漿技術在處理隧道塌方中的應用，本文以具茨山隧道為例，簡單介紹在隧道塌方施工處理中如何應用注漿技術。

關鍵詞：注漿技術 隧道塌方 具茨山隧道

0 引言

鄭石高速公路NO.06合同段具茨山隧道右線與YK37+671處2006年10月26日、2006年11月4日分別發生坍方，根據圍巖類別、隧道實際布置情況，經研究采用注超細水泥漿加固地層，初期支護分別為錨噴支護、錨噴支護+鋼支撐，二次襯砌分別為素混凝土襯砌，鋼筋混凝土襯砌。安全、優質、快速地通過了困難段，保證了施工工期。

1 工程概況

1.1 塌方情況

具茨山隧道右線YK37+671處2006年10月26日、2006年11月4日分別發生坍方，涌出的大量粉砂土，估算總量已經超過2600立方米，將YK37+671～YK37+678已經施工的初期支護破壞。地面YK37+685出現沉陷、開裂，沉陷處地表標高與設計線標高相差89m，偏離設計線7m，基本上位于隧道開挖斷面左側，沉陷面積達200m2，開裂面積達300m2。

1.2 工程地質及水文地質情況為：

①地形地貌：具茨山系伏牛山系山余脈，位于新鄭西南千戶寨鄉南部，東部以山脊為界，南屬禹州，北屬新鄭。東南長14公里，南北寬3.5公里。路線穿越具茨山脈老山坪段，區內為淺山地貌，地面高程在180～370之間，此處高差在180m，山體北坡為黃土崗地，植被較好，山體南坡多為裸露巖石，植被較差。

②地層巖性：為較弱風化的白云巖灰巖及大理巖，有裂隙，為塊狀結構，局部破碎代為Ⅳ級，但寬度小于30cm，無支護時局部可產生坍塌。

③水文地質：區內地下水為裂隙水，無集水現象，補給來源為大氣降水，勘察期間勘察深度范圍內未見地下水。

2 施工中注漿的目的和設計方法

施工注漿的目的有防滲，堵水，固結等。注漿的設計方法：①調查圍巖特性確定圍巖注漿范圍。②巖體滲透性確定，確定注漿具體部位、深度、注漿排數。③確定注漿試驗具體要求并檢測試驗效果。④根據實驗效果，對具體參數進行優化設計，確定注漿材料和壓力。

3工程施工方案確定

3.1注漿加固坍碴，增強掌子面穩定性：采用挖掘機將塌體表面壓實，掛φ8鋼筋網，網格間距20×20cm，噴20cmC25混凝土及時封閉坍體，尤其是坍體與拱頂接觸部位，防止坍塌體繼續擴大。注漿固結坍體，自下向上分層布設小導管，小導管長度6m，間距為1×1m，梅花形布置，每4m一環，以提高坍體的自穩能力，防止在二次開挖過程中坍體坍塌誘發塌方規模擴大。

3.2對掌子面后方15米范圍內未坍方段進行加固，防止坍方范圍向后擴大，確保塌方處理過程施工安全：加強YK37+678～YK37+693段初期支護強度，鋼拱架間距由1.0m調整為為0.5m，并增打中空注漿錨桿（錨管），錨桿（錨管）間距1m×1m，錨桿（錨管）長度4.5m，增加噴混凝土至25cm，每側增加4根鎖腳錨桿，固定好拱腳。

3.3超前管棚配合超前小導管改良前方土體，徑向小導管注漿加固圍巖：利用跟管鉆施工φ108管棚，在管棚的棚護作用下進行二次開挖。φ108管棚伸入硬巖長度不得小于5m，φ108管棚環向間距50cm。拱頂兩側120°范圍內均勻布設，通過超前管棚預注漿加固圍巖。

開挖過程中采用雙排超前φ50花管固結注漿（傾角分別為30度和5度，防止從管棚間隙塌落沙土），超前花管長5.0米，環向間距30cm，縱向排距2m。開挖通過后及時采用φ50花管徑向加固注漿（水泥凈漿），間距0.5（縱向，即每品鋼支撐間）×0.5m（環向，即超前大管棚之間），注漿管長4米。注漿壓力根據現場施工試驗決定，終壓持續時間不小于20分鐘。

3.4 CRD工法開挖：考慮到坍塌高度較高，且坍體松散，自穩能力差，隧道斷面跨度大。采用CRD工法開挖，將開挖斷面變小，大洞小打，在開挖過程中臨時支撐于拱架可以盡早形成閉合環，開挖時首先進行掌子面右半側開挖。

3.5 加強支護：初期支護參數進行如下調整：鋼拱架Ｉ22a，拱架間距0.5m（侵限段間距0.3米），中空注漿錨桿長度4.5m，每榀拱架25根，φ8鋼筋網雙層布設，網格間距15cm×15cm，φ22連接鋼筋環向間距50cm，噴C25混凝土30cm，同時預留沉降量20cm。上述支護參數需經過設計院進行結構驗算。

3.6 在沉陷、開裂區上方增設截水溝，防止地表水進入；對原地面塌陷松散體進行回填、注漿加固處理：在沉陷、開裂區上方增設截水溝，防止地表水進入，確保施工、運營過程的安全。對塌陷的松散體進行注漿加固處理，減輕松散體對初期支護和后期二次襯砌的壓力。對塌陷的松散體回填至略高于原地面后進行封閉。待自然沉降穩定后，在對沉陷、開裂區進行漿砌片石鋪砌。并做好隔水層。

3.7 加強襯砌防水，及時施工二次襯砌：安全通過塌方段后，在二次襯砌與初期支護之間加密布置橫、縱向排水管，工作縫設置橡膠止水帶，防止運營期間滲漏水。及時施作二次襯砌，加大安全儲備，二次襯砌采用60cm鋼筋混凝土（由設計院計算后確定）。

4 施工中注漿技術具體運用

4.1 灌漿材料。采用超細水泥。超細水泥粒徑Dmax＜20μm、D50＜6μm，比表面積S＞6000cm2/g。水泥結石抗壓強度28d不低于50MPa。

4.2 灌漿方法。第一段采用下栓塞孔內循環法灌漿，其余各段為孔口封閉孔內循環的方法灌漿。

4.3 孔口管安裝。第一段灌漿結束后用濃漿(0.4：1或0.5：1)置換孔內稀漿，再下81mm無縫鋼管并深入基巖內2m，孔口外露10cm并留絲扣，以備以下各段壓水灌漿時安裝孔口封閉器，孔口管待凝72h后方進行以下各段鉆灌施工。

4.4 灌漿水灰比。灌漿水灰比采用3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1六個比級。開灌水灰比為3：1，以后逐級變漿，當某一水灰比級漿液注入400L而吸漿量無明顯減小或壓力未升高時，則變濃一級漿液灌注。

4.5 灌漿壓力。灌漿嚴格按各段設計壓力控制，對吸漿量較小孔段盡快升至設計壓力；對吸漿量較大的孔段，采取分級升壓的方式達到設計壓力。

4.6 抬動觀測。在灌漿過程中均安裝千分表(或百分表)進行抬動觀測。

4.7 灌漿結束標準。在設計壓力下，灌漿段吸漿量連續4個讀數Q≤0.3L/min時則再延續1h，但該段總灌漿時間不少于2h即可結束灌漿；如吸漿量長時間達不到上述標準，吸漿量Q＞0.4L/min但純灌漿時間已超過4h也可結束灌漿。

4.8 終孔驗收。每個孔到設計孔深后，均進行孔深、孔斜驗收，采用上海產KXP-Ⅰ型測斜儀測量孔斜。

4.9 封孔。終孔段灌漿結束后，用0.5：1濃漿置換孔內稀漿進行壓力封孔，封孔壓力與終孔段灌漿壓力相同，封孔持續時間不少于2h。

5 注漿質量檢查及資料整理

注漿段的注漿全部結束后，應進行注漿效果檢查和評定，不合格者應進行補灌。一個灌漿段注漿結束后，在鉆孔點附近鉆3～5個檢查孔，通過鉆孔內漿液滲透范圍判定注漿結果。鉆芯進行結石率和固結體強度試驗。注漿結束后，對施工中的各種原始記錄要進行綜合分析整理，對工程水文地質條件，注漿質量進行分析。

6 結語

近幾年來，隨著注漿技術理論與實踐的發展，這項技術以其獨特的優勢和功效被越來越廣泛地應用于工程界。在建筑施工防滲，堵水，固結，防止滑坡，降低地表下沉，提高地基承載力，回填，加固等方面起了重要的作用。本文以具茨山隧道塌方處理為例，簡單介紹注漿技術的應用，為以后注漿技術應用提供相關經驗。