隧道注漿加固技術研究

張慧陽

摘 要：隧道常因地質地形原因要穿越淺埋破碎區，存在重大的安全和質量隱患。因此開展隧道淺埋破碎帶處治技術研究，已成為高速鐵路建設的重大課題，也是巫待解決的關鍵問題。近年來，注漿法在土木工程的各個領域中得到了廣泛的應用，越來越多的工程實踐證明，注漿工法因其眾多優點，故在隧道工程中應用愈來愈廣泛。注漿技術在結構防滲、堵漏及地層加固等工程建設中的應用非常廣泛，尤其是對隧道加固，保證建筑物的安全性意義十分重大。

關鍵詞：注漿技術；工程加固； 注漿加固技術

一、注漿材料種類的選擇

注漿加固技術是在不改變地層組織的情況下，憑借壓力作用，通過注漿管將漿液穩步均勻地注入地層中。注漿材料通常指漿液中的主劑，為化學材料和粒狀材料；漿液是同主劑、溶劑、固化劑等經混合后所配成的液體，可分為溶液型和懸濁型兩大類。

1、溶液型漿材

（1）水玻璃類漿液

水玻璃類漿液是由水玻璃溶液和膠凝劑組成，具有可注性好，凝膠時間短，毒副作用小等優點。水玻璃是化學注漿中最早得到應用的材料。

（2）木質素類漿液

木制素類漿液由紙漿廢液、促凝劑和膠凝劑等組成。木質素類漿液包括硫木素和鉻木素漿液。硫木素漿液低毒、無毒，是可用性高的注漿材料。而鉻木素漿液固化劑為重鉻酸納，其毒性大，無法大規模使用。

（3）聚氨酯類漿液

聚氨酯類漿液分水溶性和非水溶性。水溶性漿液具有親水性，漿液可均勻地分散或融解于水中，膠凝后形成包含大量水的彈性體；非水溶性漿液難以被地下水沖稀，遇水膨脹，粘度低，擴散半徑和凝固體積比大，無環境污染，可注性能好。

（4）環氧樹脂類漿液

環氧樹脂類漿液的優點是粘結力強、強度高、收縮小、化學穩定性好，它的粘結力和內聚力都較混凝土大，所以可用于結構補強。但存在漿液粘稠，可注性低，憎水性強，與潮濕裂縫粘結力差等不足。

2、懸濁液型漿材

懸濁液型漿材是指固體顆粒懸浮在水中的注漿材料。主要包括純水泥漿、水泥粘土漿、水泥水玻璃漿等。

（1）水泥漿液

普通硅酸鹽水泥是目前注漿工程中最常用的注漿材料。水泥細度是決定水泥性能的重要因素之一。水泥漿液材料造價低，無毒性，來源廣，施工工藝簡單方便，結石率能達到99%，結石抗壓強度可達22MPa。水泥漿液的缺點是易沉淀析水，穩定性差，不適宜動水條件下注漿。由于本文涉及的銅鑼山隧道施工并無特殊要求，因此水泥漿液是施工所用的主要材料。

（2）水泥粘土類漿液

水泥粘土漿液是由水泥與粘土和水按比例混合而成。因粘土具有親水性好，分散性高的優點，所以漿液沉淀析水性小，水泥粘土漿液的穩定性很高。水泥粘土類漿液的結石率可高達100%，結石抗壓強度達13.6MPa。

（3）水泥水玻璃類漿液

水泥水玻璃漿液也叫CS漿液，是用水泥和水玻璃作主劑，按配比混合成雙液方式注入，也可加入速凝劑或緩凝劑來調整膠凝時間。其膠凝時間可調整在數秒內，可達到控域注漿的目的，彌補了單一水泥漿的凝結時間長的缺點，目前應用極其廣泛。

（4）超細水泥漿液

超細水泥最大粒徑10μm，平均粒徑僅4μm，。因此它能夠滲入到滲透系數為10-3～10-4cm/s的細砂層和巖石的細裂隙中。且抗壓強度高，結石耐久性強，漿液可注性好，穩定性高。對于富含水飽和地層而言，采用超細水泥較其它材料優勢明顯。

二、隧道注漿加固技術施工

1、施工準備工作

在注漿的過程中，為了防止注漿施工過程中工作面冒漿，需對掌子面進行封閉，對各注漿管采用間斷性注漿。在注漿施工前注意機具設備維修，對鉆機、注漿泵、攪拌機等機械進行檢查、維修、保養，使其保持了良好的狀態。在施工時，準備足夠的材料用量，包括超細水泥、水玻璃、緩凝劑等注漿材料，避免因缺料而影響施工的連續性。

2、施工作業

（1）鉆孔

首先按設計要求準確牢固地安放，鉆孔過程中，在任何情況下，都必須保證套管始終處于頂緊狀態，絕不允許后退、鉆頭脫落，這樣會堵塞該鉆孔。以至于鉆孔將無法繼續進行鉆進，造成該鉆孔報廢。如果發生這種情況，可采取“廢一補二”的補救措施。

（2）安設注漿管

在確定套管內無阻塞物后，就進行了注漿管的安設工作。需注漿部位安放直徑φ42×4mm、長6m鋼花管。

（3）注漿作業

先進行注漿管路系統的試運行，以合適的壓入速度，壓注三分鐘的單漿，檢查止漿情況，測定鉆孔吸水率，防止造成上壓過快返漿、漏漿等異常現象，然后，再進行雙液注漿。壓漿時，配合比一般是先稀后濃，逐級變換，并通過各種漿液的流量系數，來控制膠凝時間。

當相鄰未注漿孔中出現灰漿；注漿壓力達到設計終壓1.5Mpa或注漿量達到2.12 m3時，即可停止注漿。當注漿完畢后，及時清洗管內漿液，并用塑膠泥封口，以增加鋼花管的剛度和強度。

3、管棚支護

管棚支護隧道通過軟弱破碎巖體，流塑狀粘土、巖溶充填流泥、流沙等不良地質地段，開挖時的一種超前支護。是沿隧道襯砌外緣一定距離打入一排或數排排列有序的縱向鋼管，再給管內注漿以提高鋼管強度和剛度，并充填鋼管與孔壁之間的空隙，使管棚與圍巖固結緊密。開挖后即架設拱形鋼架支撐。形成牢固的棚狀支護結構，防止拱部崩塌。

4、襯砌滲漏水處理

從根本上解決滲漏的途徑是“表里結合，綜合治理”。所謂“表里結合”是指結構內部缺陷和滲漏通道的修復同結構表層整體防水的實施相結合；“綜合治理”是指多種方案比較、多種技術結合，以在技術上和經濟上達到最優。注漿法是治理結構內部滲水和缺陷的有效方法。

a.回填注漿施工，對元襯砌背后空腔進行回填水泥砂漿，

b.注漿封堵，沿滲水縫兩側切槽，槽寬4～5cm，深5cm左右，鑿出中間的混凝土并清理干凈，埋設注漿管，注漿管對準滲水處，然后用速凝堵漏劑封堵管周圍空隙，注漿管1.0～1.5m埋設一個，埋設后要檢查，除水從注漿管流出外，其余部位不應再漏。注漿管埋設完畢后，連接好管路和泵自上而下進行注漿，漿液采用超細水泥漿，注漿完畢后清除注漿管，修飾混凝土表面。

5、異常情況的處理

當灌漿泵發生故障時，應立即停止灌漿排除灌漿泵故障，應及時更換使用備用灌漿泵，使得整個灌漿過程能夠持續不斷。當灌漿時遇到進漿量較大時，且灌漿壓力長時間無法提高，則應調整灌漿濃度，，縮短漿液凝膠時間，采用小泵量、低壓力注漿，使漿液在工程實體的裂隙中有相對停留的時間，以便凝固。也可采用間歇式注漿，即注一會漿液就停一會，相互間隔注漿，但停注時間不能超過漿液的凝固時間，否則漿液凝固后堵塞縫隙，沒有達到理想灌漿密實度。

結束語

注漿必須與現場緊密結合，必須與地層相適應，必須與水壓、水量、土質等參數相匹配，在注漿過程中要不斷調整漿液的各種參數、甚至修改注漿材料。注漿是一門臨場發揮、創新的科學，而它對于有效提高隧道的穩定性具有十分重要的意義，因此必須不斷的深入對注漿技術的探究，這是工程技術人員的責任。

參考文獻：

[1] 李忠. WSS注漿加固技術在富水黃土隧道中的應用[J].公路交通科技，2014，09：8-10.

[2] 陳建民. 地表注漿加固技術在廈安高速蓮花隧道淺埋偏壓段中的應用[J].廣東建材，2014，07：48-51

[3] 王勐.圓梁山毛壩向斜段隧道涌突水災害及對地下水的影響[J].中國安全科學學報，2004（05）

[4] 丁蘋. 礦山法隧道通過砂層時地表注漿加固技術應用[J].山西建筑，2014，07：191-193.

[5] 張永.綜采工作面過斷層超前深孔注漿技術應用研究[J].安徽理工大學學報（自然科學版）.2013（03）