淺埋輸水隧洞穿河段地表注漿加固施工技術

【摘要】淺埋輸水隧洞段位于清原縣境內。考慮隧洞埋深較淺，圍巖風化嚴重且在渾河主河床下方通過，地表注漿是否成功是本段開挖順利進行的關鍵點之一。本文結合工程實例，探討和研究了地表注漿加固施工工藝并總結了一些施工技術要點，為未來工程提供信息幫助。

【關鍵詞】輸水隧洞；淺埋段；地表注漿

1、工程概況

1.1 工程概述

遼寧省重點輸水工程洞長130.884km；縱坡i=0.3115‰，成洞洞徑7.28m。穿越渾河段樁號為96+095～96+205，穿越長度為110m，隧洞斷面為馬蹄形，采用鉆爆法暗挖通過。河床內有2條DN800供水管道，位于渾河右側，距離右岸40m，管道埋深2.0m，為清原縣城市供水管道。隧洞洞頂埋深7.9～11.0m，圓礫層厚約3.2～6.0m，上覆巖體厚度4.1～6.3m。

1.2 工程地質情況

本段洞室的圍巖巖性判定為強風化為主的凝灰質砂巖、凝灰巖。圍巖類別以V類為主。基巖面較低，為地下水主要匯集區之一，且上覆巖體一般破碎～較破碎。洞頂及洞室部位巖體中等透水，推測開挖期間地下水多呈線流或涌水狀態。地質勘察孔HH13于12.1-12.4m見斷層泥，巖體破碎。

1.3 隧洞圍巖加固處理的目的

由于隧洞穿越渾河處圍巖破碎，地下水豐富，且洞頂之上有渾河河道經過，如果不對洞室圍巖進行加固處理，會存在很大的施工風險。根據實際地形與地質條件，對洞室周邊圍巖加固采用地面注漿方案、洞內采用管棚施工方案。

2、施工范圍及主要工程量

（1）地面注漿加固施工范圍為：對距離隧洞開挖邊線左右兩側各3m范圍的圍巖進行注漿，注漿孔間距2.5m，注漿孔布置范圍寬度17.5m，沿隧洞軸線長度84m。注漿深度范圍為：隧洞開挖斷面外兩側深度為隧洞開挖洞底以下3.0m，隧洞洞頂以上為巖石分界線1.0m以下的范圍。地表注漿前，先確定河床內供水管道的位置，并對管道進行保護。地面注漿鉆孔布置情況詳見圖1。

（2）根據前面所述施工現狀計算的主要工程量為：對洞頂及洞壁采用水泥灌漿處理，總孔數約280個，其中洞壁兩側深孔140個，洞頂孔140個。覆蓋層φ127mm跟管進尺1260m，鉆φ91mm巖石孔進尺280m，下設φ89mm孔口管1540m，鉆灌φ75mm孔巖石進尺各2839.2m及相應的5%檢查孔，具體數量及孔深以現場實際為準。

3、施工方案的實施

3.1 鉆孔及鉆灌工藝

3.2 制漿與灌漿

（1）灌漿材料：水泥采用大伙房牌強度PO42.5級的普通硅酸鹽水泥。水采用滿足灌漿用水要求的渾河水。

（2）制漿：采用1200r/min的高速攪拌機進行純水泥漿拌制， 攪拌時間30s。每罐漿液應均勻攪拌且及時進行漿液密度量測，各種水灰比漿液密度參照表2執行。

（3）灌漿設備和機具：選用灌漿能力與制漿能力相適應的100/6型多缸柱塞式灌漿泵，容許工作壓力為4Mpa。灌漿管路為能承受1.5倍灌漿壓力的鋼絲編織膠管，并需滿足漿液順暢流通； 注漿泵和孔口位置安設壓力表，以便于注漿過程中對壓力及進漿量的監控；注漿塞應具備良好的耐壓、膨脹性，使其牢固地固定在所需施灌的孔段內，并且易于安裝和卸除。

（4）灌漿：①灌漿方法和灌漿方式。采用小孔徑閉孔循環法，射漿管頂端與孔底相差不大于50cm；射漿管主要采用鉆桿，也可采用1寸塑料管為射漿管。灌漿順序為由外及內，分序施工，先施工周邊孔，再施工內側孔；分兩序孔施工，相鄰先序孔施工完即可施工后序孔。采用一次鉆孔至底，隧洞開挖線范圍外的部分自上而下分段、閉孔循環灌漿工藝。開挖范圍內（洞頂范圍）全孔一次注漿。灌漿孔段長度按5m控制，單孔最后的注漿段按實際長度進行施灌。每孔注漿段的注漿要求必須滿足施工要求。每段灌漿結束后不待凝。孔口管為Φ89mm無縫鋼管；孔口管待凝24h后，方進行第二段的鉆孔和灌漿工作。②灌漿壓力。灌漿壓力為：第一段0.8Mpa，以下各段為0.8～1.2Mpa。灌漿過程中漿液的變換應按照2：1、1：1、0.8：1、0.5：1四個比級逐級進行。③灌漿漿液變換應滿足規范和施工技術要求。

（5）特殊情況處理：①竄漿：現場當串漿孔具備同時注漿漿條件下，注漿孔與串漿孔可同時進行注漿，否則應將串漿孔進行封堵。②注漿中斷：注漿過程應持續不斷進行，如發生突然中斷，應盡快排查原因恢復施工，否則應根據實際情況，對注漿孔進行重新掃孔后恢復注漿；恢復注漿后的水灰比和灌注壓力可采用中斷前數值。 ③先期外圍注漿段注入量大，各注漿段無法結束時，應采用限流、限壓、限量、間歇灌漿等措施灌注，持續灌注（灰）量可按照O.lt～0.2t/m控制。

3.3 封孔

當每孔的終孔段注漿完成后，采用灌漿泵向導管內泵入0.5：1比級的漿液，直至孔口返出濃漿為止。當進行封孔灌漿時的注入量大于1L/min時，應按正常灌漿過程進行灌漿，直至達到要求的結束條件。

3.4 質量檢查

檢查內容和方法如下：本次注漿成果使用簡易壓水試驗來判定是否合格。壓水試驗在所有灌漿段全部結束后一周后實施，數量定為總孔數的5%。

4、總結

（1）灌注過程中，灌注壓力應由小逐漸提高，流量由大變小。

（2）在遇到壓力上不去，進漿量很大的情況下，將漿液濃度調整，仍達不到終壓和終量時。可采用間歇注漿方法，待凝24h后在進行注漿完成。

（3）注漿順序應由外向內，由兩端到至中間。這樣會使注漿段形成一個“封閉環”對注漿時起到止漿的作用。

參考文獻：

[1] 于洋. 巖石隧洞灌漿工程事故的預防和處理[J]. 黑龍江水利科技，2013，12：124-126.

[2] 黃小東. 基礎灌漿施工技術在水利工程中的應用[J]. 黑龍江水利科技，2013，04：282-284.