廈門海滄海底隧道帷幕注漿技術應用研究

陳華龍

廈門路橋工程投資發展有限公司（361000）

廈門海滄海底隧道帷幕注漿技術應用研究

陳華龍

廈門路橋工程投資發展有限公司（361000）

廈門海滄隧道是國內在建的采用鉆爆法施工的海底隧道，工程借鑒了國內外多條水下隧道的設計施工經驗。在被稱為“海底隧道施工靈魂”的帷幕注漿技術上，該工程通過總結類似工程經驗、調研國內外新設備、新工藝，結合海滄隧道實際，對帷幕注漿技術進行了創新改進。其核心是在傳統帷幕注漿的基礎上，結合系列新型注漿設備，對全孔一次性注漿工藝進行一定優化，實現減少注漿量、提高工作效率、保證注漿效果的目的。文章主要闡釋先行洞服務隧道注漿技術的應用研究，為下一步海滄隧道主洞不良地質地段的順利實施奠定基礎。

海滄隧道；帷幕注漿；全孔一次性注漿；止漿墻

0 引言

自廈門翔安海底隧道修建以來，國內陸續修建了多條海底通道，如膠州灣隧道、拱北隧道、澳大隧道等，隧道修建方法多種多樣，有鉆爆法、盾構法、沉管法等。經過多年發展，施工技術已取得很大進步，機械設備裝備水平也達到了新高度。目前在建的廈門海滄海底隧道是國內采用鉆爆法施工的第三條公路海底隧道。地質情況顯示，隧道下穿海底時將遇到風化槽（囊）等不良地質地段，帷幕注漿作為穿越此類地段的靈魂性技術將再次發揮作用，如何在傳統帷幕注漿的基礎上發展和創新將是下一步面臨的一個重要問題。因此，研究和應用海滄隧道地質先導洞服務隧道不良地質段帷幕注漿技術具有重要意義。

1 工程概況

海滄隧道采用2孔行車隧道+1孔服務隧道的形式，其中服務隧道作為地質先導洞先行施工。服務隧道位于廈門市西部，從海滄岸邊進洞，下穿廈門西海域，進入廈門島后在疏港路高架橋與興湖路交叉口處出洞，全長3 870 m，斷面大小58.99 m2，采用鉆爆法施工。本次服務隧道擬注漿區段FWK16+122～FWK16+200，位于廈門島內一側，下穿長岸路城市主干道 （單向3行車道+1輔道），淺埋5.4～14.3 m，地表車流量大，管線密集（6類20余條，見圖1），與長岸路上方疏港路高架橋墩柱最近距離10 m。場區處于剝蝕殘積丘地帶，大部分經人工堆填改造，地層自上而下依次為：雜填土、拋石擠淤層、淤泥、砂層、殘積土、全強風化花崗巖。拋石擠淤層與海水貫通，自穩能力差，日最大涌水量1 700 m3，未注漿日最大沉降量7.8 cm，隧道沿縱向逐漸穿越上述所有地層。

圖1 下穿長岸路段地表管線布設平縱面圖

2 加固措施

服務隧道埋深淺、管線多、地表車流大且臨近既有橋梁墩柱，這就對其變形控制有極其嚴格的要求。跟據該工程圍巖軟弱、與海水貫通等特點，結合以往工程經驗，主要采用帷幕注漿對隧道周邊土體進行加固，并輔以中管棚、超前小導管等措施，提高土體強度，降低土體滲透性，達到降低沉降的目的。

2.1 注漿技術分析

隧道帷幕注漿主要作用在于改良巖土體強度，減少滲水量，進而達到洞室自穩承壓能力變強的效果。目前漿液擴散機理主要有滲透、壓密和劈裂，通過漿液擴散，巖土體介質強度迅速提高，在隧道已開挖和未開挖周邊形成一個止水帷幕圈。

目前國內普遍采用的帷幕注漿工藝主要包括分段全孔一次性注漿、孔口止漿鉆桿后退式注漿、分段前進式注漿，以及鋼管孔底注漿等，這些工藝各有優劣，但總體上均存在以下不足:

1）全斷面注漿，大水漫灌，不精細，工效低，效果不明顯。2）注漿壓力過大，對已做好結構有可能產生破壞。3）注漿范圍大，材料用量大，時間長。4）止漿墻、孔口管施工周期長，工藝復雜，配套的止漿墻止水要求高，孔口管密封要求高，一個循環的注漿孔就可能多達上百個，施工速度慢等。

經綜合分析，為達到注漿工效高、效果明顯、注漿量少等目標，該工程擬采用進行工藝優化后的全孔一次性注漿工藝。

2.2 注漿設計

1）注漿帷幕形式

服務隧道采用臺階法施工，設臨時仰拱。采用上半斷面全斷面帷幕注漿形式（見圖2），分兩階段注漿，先進行掌子面后方臨時仰拱、邊墻的垂直注漿，再進行掌子面帷幕注漿，注漿先從底部、拱腳開始，再到中部、上部，這種順序可有效消除注漿盲區，且避免掌子面后方及地表隆起。

2）漿材及配合比

本次注漿漿液有75%普通雙液漿，即普通水泥-水玻璃(初凝 40～50 s，終凝 5 min，水灰比 1∶1，雙液配比 1:1，)，25%超細水泥漿(水灰比 1∶1)，其中，超細水泥漿使用部位依據現場情況而定，主要用于拱部及二次補注。

3）注漿方式

本次注漿采用特制注漿管進行全孔一次性注漿，一孔一注，注漿管開孔為全長開孔，靠近止漿墻2 m不開孔。

4）其它參數

一次注漿長度15 m，開挖12 m，加固圈在開挖輪廓線外3 m，擴散半徑0.75～1 m不等；單孔延米注漿量按10%孔隙率控制，累計注漿量的孔隙率不超過15%；拱部采用1.2 MPa，全強風化地層2.5 MPa。

2.3 注漿優化特點

1）變形控制措施

通過注漿過程中的不斷試驗與總結，對于全孔一次性注漿，地表隆起與漿液凝結時間有關，而漿液凝結時間與溫度成反比。為此，可根據溫度加入適量的磷酸氫二鈉作為緩凝劑，以有效控制雙液漿初凝時間，確保漿液均勻擴散，降低地表隆起。

2）工藝優化

①簡化止漿墻施作

80 cm厚C25網噴混凝土，設三層鋼筋網，并設Φ22以上粗筋骨架與周邊拱架焊接牢固，操作簡便，工效高。

②鉆、注分離，特制注漿管注漿

采用專用鉆機鉆孔后，送入一次性特制的塑料注漿管，參照袖閥管的注漿原理，制作成單向閥，施工速度快，材料實惠，減少施工人員，降低注漿鉆機維修保養要求。

③不設孔口管

由于止漿墻優化調整后變薄，在特制注漿管送入鉆孔后，孔口段采用錨固劑錨固，長度≮1.5 m，孔口密封效果好。

3 注漿加固效果

目前服務隧道已成功穿越長岸路，且進入硬巖介質。通過綜合檢測法檢測，注漿加固效果良好，漿脈明顯，土體強度為1.1～2.3 MPa，土體滲透系數為10-7cm/s，地表隆起或沉降值最大不超過11 mm，說明采用優化后全孔一次性注漿是可靠的。

4 結語

傳統帷幕注漿是解決海底隧道不良地質地段的重要手段，但注漿壓力大、材料用量大、施工周期長、對已有結構影響大等不良影響，且嚴重影響工程建設工期和成本。優化后全孔一次性注漿，基本達到提高工效，降低成本的目的，可用來指導海滄隧道下一步的施工。

[1]王乾,曲立清,郭洪雨,王全勝.青島膠州灣海底隧道圍巖注漿加固技術[J].巖石力學與工程學報,2011(4):790-802.

[2]薛翊國,李術才,等.青島膠州灣海底隧道涌水斷層注漿效果綜合檢驗方法研究[J].巖石力學與工程學報,2011(7):1382-1388.

[3]李術才,張偉杰,等.富水斷裂帶優勢劈裂注漿機制及注漿控制方法研究[J].巖土力學,2014(3):744-748.