深孔預注漿在明月山隧道施工中的應用

昝廷東

（中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院，貴州 貴陽 550001）

1 概述

重慶忠墊高速公路明月山隧道重慶境施工至YK5+398時，拱部發生坍方，形成長6m，寬10m，高2-10m的坍腔;拱部右側掌子面發生突水，水量達39m3/min,水質較渾濁，水流夾帶泥灰巖、碎石流出，粒徑5-10cm。該段處于雷口坡組與嘉陵江組的接觸帶，即將進入富水性好、巖溶發育的嘉陵江組。隧道由南向北，穿越一由東向西水平徑流帶，徑流帶水通過斷層及前后破碎帶300m范圍向隧道補給地下水，影響范圍小為7～8公里，大至44.3公里，該段圍巖涌水更為復雜和嚴峻。初步判斷該段涌水為巖溶管道水，補給量大，短時間內無法干涸，并對左洞施工有較大影響，為確保隧道施工順利進行參建各方對明月山隧道的實際情況進行了現場研究，確定了對隧道左洞K5+374（右洞YK5+398）段涌水實施注漿堵水，對右洞已開挖的部份地段實施加固注漿（掌子面50m范圍）后，對掌子面實施全斷面深孔預注漿堵水;對左洞已開挖的部份地段實施加固注漿（掌子面40m范圍）后，對掌子面實施全斷面深孔預注漿堵水的方案。

2 涌水段周邊地質構造

2.1 F1斷層

在該地區地表沿斜軸部發育一條走向斷層（F1），在三疊系雷口坡組下段灰巖地層中并向深部延伸，傾角NW46～55°屬小型層間擠壓斷層，為逆斷層，隧道與該斷層相交。

2.2 擠壓破碎帶

在K5+515～+773和YK5+527～+782為斷層破碎帶及擠壓破碎帶，受構造作用十分嚴重，圍巖巖體碎裂、呈角礫狀、土狀、鱗片狀松散結構，穩定性差;位于斷層下盤強烈擠壓帶屬巖溶較強發育帶，富水性好，地下水影響嚴重，隧道開挖后地下水易沿破碎帶上下層間接觸帶涌出，局部地下水呈股狀或大股狀產出，遇巖溶管道、溶洞將產生較大涌水或突水、突泥。該段圍巖穩定性極差，易于坍塌，當遇有地下水活動時，特別是涌水時，會發生大坍塌或滑移，側壁失穩坍塌。

3 注漿目的、要求

注漿的目的是封堵地下水，加固隧洞周邊破碎圍巖及填充對隧洞結構有影響的溶洞、溶蝕裂隙，并確保施工期安全。

4 注漿材料選擇

一般注漿工法應根據注漿施工目的和地層的情況來選定漿液類型。選定恰當的漿液，不僅對取得滿意的注漿效果至關重要，而且還直接影響注漿造價。所以必須在考慮堵水、加固等目的和受注地層的狀態的同時，考慮滿足所需目的而選定最適合的漿液。結合本工程灰巖地層溶蝕裂隙、溶洞發育、巖石較破碎，地下水豐富的特點，考慮采用水泥系漿液富滲透性，既能充填大孔隙，又能填充微細空隙，強度較高，堵水效果好；并具有價格便宜，易操作的特點最終決定采用水泥漿液。

5 漿液的配合比

地層裂隙較寬、巖溶發育，為使漿液完好地充填孔洞和裂隙并與巖層較好的結合以達到預期的加固堵水效果，因而在漿液配比設計上，根據所注地層情況，漿液濃度(W／C)采用了 1：1、0.8：1、0.5：1 三個等級。

6 注漿孔布置

隧道掌子面深孔預注漿時，考慮現場施工場地限制，注漿孔布置由工作面向開挖方向呈傘形輻射，內外環按梅花形排列，達到注漿充分、不留死角為目的。注漿孔的間隔約0.5～1.0m，布置方式如圖1所示。

7 注漿壓力確定

為了注入漿液，注漿壓力必須高于周邊地層水壓力。但兩者之差不宜太大。注漿壓力太高時，漿液就會注入注漿處理范圍以外，增加不必要的注漿投資。現場測得凈水壓力為0.8MPa，考慮注漿處理的范圍及目的，最終確定注漿終壓為1.5MPa。

8 注漿方案設計

注漿范圍：開挖輪廓線外5m；注漿段長：30m；注漿孔深；30-32m；注漿孔徑：75mm；注漿終壓：1.5MPa；漿液擴散半徑：2.5m；終孔間距：1m～5m；開挖段長：25m。

止漿墻：預留5m已注漿段作止漿巖盤，第一次注漿循環采用砌筑6m厚C30砼作止漿墻。

注漿方式：采用分段前進式注漿，段長為5～10m。

注漿結束標準：單孔注漿壓力達到設計終壓，當注入率≤10L/min時，延續10min，即可結束。

9 注漿設備

9.1 鉆孔設備：采用杭探SGZ-IIIA型鉆機。

9.2 注漿設備：采用杭探SGB9-12型灌漿泵，其壓力為 0～10MPa。

9.3 攪拌機：采用JJS-2B型漿液攪拌機。

9.4 其它：有儲漿桶，清水桶，孔口法蘭。球閥和泄漿閥等。它們與上述設備配套成注漿設備系統。

10 注漿工藝流程

10.1 注漿工藝流程(見圖2)；

10.2 鉆孔注漿施工操作要點

10.2.1 注漿孔定位、定向。采用經緯儀、水平儀等在混凝土止漿墻上按設計的孔口坐標參數定好相應的孔位，并標注孔口。

10.2.2 注漿作業順序：先外圈。后內圈間隔鉆孔注漿。上方的大水區域先鉆孔注漿封堵，再鉆孔注漿封堵小水區域或無水區域。

10.2.3 異常情況的處理：在注漿鉆孔過程中發生突水及跑漿、竄漿現象。主要對策是：外部封堵結合間歇注入，并輔以改變漿液配比及加入摻合料；對竄漿孔則須重新鉆孔注漿。

10.3 注漿效果檢查、分析；

10.3.1 依據注漿壓力、注入量、注入時間和跑、竄漿情況，綜合分析和判斷單孔注漿效果。

10.3.2 全段注漿完畢后作鉆孔檢查，依據前述標準并結合各鉆孔鉆注作業狀況來分析和判斷檢查注漿質量。

10.3.3 注漿段開挖后進行直觀檢查，了解漿液在地層的擴散、充填和固結狀況，以及堵水和加固效果。

10.4 注漿后開挖要求：嚴格控制注漿后的開挖，是鞏固注漿效果的最后一“關”。

10.4.1 必須采用對圍巖弱擾動的開挖方法。

10.4.2 必須留足下段止漿巖墻厚度（5～6m），嚴禁超長度開挖，以防止下段注漿達不到設計壓力。

11 注漿拖工注意事項

注漿結束后的耐久效果在很大程度上取決于漿液的水灰比。水是漿液流動必不可少的條件，但如果過量，部分水分就會從漿液中析出，導致水泥充填物連續性的中斷，形成空囊、水泡及泌水通道。這種裂隙的不完全充填會導致泌水通道不停的滲水，以至存在漿體被逐漸沖刷掉的危險。最佳水灰比的選擇應基于經驗與現場觀察，一旦注漿開始，隨后的配比稠度取決于該孔的吸漿情況。根據經驗，當裂隙相對較寬，起始水灰比通常為1：1。當注漿開始后。必須考慮漿液配比是否需要變稠。如果起始漿液的灌注較慢。則很明顯。更稠的漿會過早的堵塞裂隙。所以此時應堅持注起始漿液；直至不能再注入漿液為止。然而，如果孔內進漿速率適中。則下步應采用較稠的漿液，如果表明有大裂隙或孔洞，那下幾步則要用更稠的漿液。

按照常規間隔時間，每隔15min進行吸漿量的比較，理想情況是吸漿量逐漸減少，直到吸漿停止。若情況不是這樣，則會有：

(1)延時等量進漿，最初15rain的進漿量連續不變，如三段時間內不見減少，則應穩定地注較稠的漿液，這樣灌漿質量會更好(更好的耐久性)。

(2)進漿量突然減少，則要檢查注漿管路是否堵塞。

(3)吸漿量突然增加，除了及時采用變稠漿液以外，還應根據地勘資料及時判斷出是否因為漿液注到溶洞、溶孔、溶槽中了，否則應減少注漿壓力。

12 施工對注漿效果的檢驗

在該段開挖施工中，發現斷層破碎帶段注漿漿體成脈狀，充填密實，漿液在寬縫中滲透的距離較遠，窄縫中滲入的較近；溶槽、溶洞、溶孔段充填注漿效果良好，強度較高。施工中有少量滲漏水，巖體經注漿加固后，自穩性較好。該隧道現已順利通車。

結束語

在工程實踐中，作者認為注漿施工的關鍵：①要有準確的地質勘查報告；②漿液和注漿工法的合理選用；③良好的注漿施工管理；④注漿效果的檢查和分析；⑤嚴格控制注漿后的開挖支護。在巖溶地區隧洞施工中，由于巖層的不均一性，注漿加固堵水的實際范圍很難做到與設計一致；巖層的吸漿量也很難準確預估；實際注漿的效果檢查通過儀器也只能進行個別點的檢查，很難在注漿過程中準確、全面了解注漿的真正效果，只能依靠工程經驗。要做到經濟合理、準確地達到預定目標的注漿施工還需要做很多工作。

[1]常師斌，深孔注漿技術在軟弱圍巖隧道施工中的應用[J].