天山寒區隧道的徑向注漿施工技術應用

于浩

摘要： 隨著國民經濟的快速發展，在西部地區需要修建大量穿越天山的寒區隧道。西部地區寒冷的氣候及天山山體復雜含水的地質環境，經反復凍脹影響，勢必造成隧道二襯混凝土開裂，導致襯砌的承載力大幅降低等嚴重病害，對隧道的長期運營帶來一系列惡劣影響。本文從施工角度，通過有效的徑向注漿施工技術使漿液在初支后巖層裂隙內擴散充填，實現堵水加固、止水防滲目的，進而達到長期防止凍脹的使用效果。

Abstract： With the rapid development of the national economy， a large number of cold zone tunnels crossing the Tianshan Mountains need to be built in the western region. The cold weather in the western region and the complex geological environment with watery Tianshan Mountains undergo repeated frost heave， which will inevitably cause cracks in the concrete of the second liner of the tunnel， resulting in serious damage to the lining's bearing capacity， and a series of adverse effects on the long-term operation of the tunnel. In this article， from the construction point of view， the effective radial grouting construction technology is used to make the slurry diffused and filled in the fractures of the rock after initial support， to achieve water-blocking reinforcement， water stop seepage purposes， and then to achieve long-term use of frost heaving effect.

關鍵詞： 寒區隧道；徑向注漿；施工技術

Key words： cold zone tunnel；radial grouting；construction technology

中圖分類號：U415.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）20-0153-02

0 引言

隧道的徑向注漿技術是在隧道開挖后沿隧道徑向鉆孔注漿的工藝，通過注漿的壓力擴散使巖石裂隙充分填充，使隧道周邊初支背后幾米范圍內的軟弱區形成注漿巖盤，既完成堵水又很好改良和保持隧道圍巖內部的受力，提高圍巖的承載力和自穩力，從理論上講，對于大多數項目實行的新奧法施工是個有力的補充。特別是在近幾十年來，隨著對注漿技術認識的提高和對注漿配套裝備的改良，現場施工處置的技術水平得到長足發展，現場對圍巖加固和堵水效果得到大幅提升。

1 工程概況

天山某隧道某號斜井是一座控制性工程，隧道全長2.8km，位于天山北坡，進口設計高程 2408m，距離溝口約 1km，沖溝坡度為 10°左右，斜井進口段為崩積、洪積卵漂石層，表部較為松散，下部密實，卵漂石母巖成份以凝灰質砂巖、粉砂巖為主，呈棱角狀，進口邊坡開挖時可能出現局部坍塌。右側分布溪流，水面標高高于隧道洞口，施工時常伴有線狀出水，集中降雨狀態下洞室會線狀、涌泉狀出。

2 試驗準備

2.1 材料及配比

現場對注漿孔位置進行測量放線，通過雙液漿及單液漿注漿試驗進行分析、對比，確定采用雙液漿堵水效果優于單液漿。雙液漿主要成分由普通硅酸鹽水泥P.O 42.5；水玻璃：濃度：35Be，模數：2.6～2.8組成。配比：水泥漿水灰比0.8：1～1：1；水泥：水玻璃（體積比）=1：（0.6～1.0）。

2.2 設備

根據注漿工藝需要，現場主要設備為雙液注漿泵3臺以及配套的設備和風鉆5臺等（具體詳見表1）。

3 實施方案

3.1 注漿段規劃

首先根據現場對初支滲水部位的現場調查，定出隧道初期支護進行徑向注漿工作的范圍，注漿斷面縱向距離根據現場進行調整。其次，結合前期試驗取得擴散效果等參數，滲水小的段落，每3米設置一環，滲水較嚴重的段落，每隔2m設置一環。每環共打設5個注漿管，分別設在拱頂、拱腰、拱腳處；根據斷面弧長平均分為5段進行注漿。

3.2 注漿順序

注漿順序按照由拱腰向拱頂、從下坡方向向上坡方向、從兩端向中間壓漿的原則進行。現場壓注過程中如果發現異常情況，管理人員要及時查找原因，并盡快調整方案，保證現場施工的順利進行。

3.3 注漿管

現場注漿管的規格和長度根據前期試驗段效果來定制，即施工前模擬三種長度不一的管，根據圍巖水量大小及試驗段確定長度。根據本隧道實際試驗結果，主要采用L=1.2m、L=1.4m和L=1.8m三種規格Φ42小導管。具體使用情況如下：

①注漿管為長1.2m，Φ42×4mm的小導管，垂直打入初支內，初支面外部留20cm，打入圍巖70cm。鋼管尾部焊接？準6鋼筋加勁箍，前部鉆注漿孔，孔間距15cm，孔徑為8mm，呈梅花形布置。為便于注漿管插入圍巖內，鋼管前端做成尖錐狀。

②注漿管為長1.4m，Φ42×4mm的小導管，垂直打入初支內，初支面外部留20cm，打入圍巖90cm。鋼管尾部焊接？準6鋼筋加勁箍，前部鉆注漿孔，孔間距15cm，孔徑為8mm，呈梅花形布置。為便于注漿管插入圍巖內，鋼管前端做成尖錐狀。

③注漿管為長1.8m，Φ42×4mm的小導管，垂直打入初支內，初支面外部留20cm，打入圍巖1.2cm。鋼管尾部焊接？準6鋼筋加勁箍，前部鉆注漿孔，孔間距15cm，孔徑為8mm，呈梅花形布置。為便于注漿管插入圍巖內，鋼管前端做成尖錐狀。

3.4 施工工藝

3.4.1 鉆孔

①施工人員在鉆孔之前必須詳細領會技術交底內容，在作業前檢查機械狀況是否良好。②在鉆孔過程中要垂直于噴射混凝土面進行施工，鉆機就位后，根據測量點位確定鉆孔位置，在正常施鉆前先用低擋位反復在混凝土表面進行鉆槽，當鉆頭不會左右擺動后再正常鉆進。③在鉆進過程中注意鉆孔的深度，以注漿管外露20cm為準。④鉆孔完畢后檢查孔深，并安裝加工好的小導管，孔口初支混凝土處的導管與孔壁之間間隙用速凝劑封堵密實。

3.4.2 注漿

注漿施工是最重要的工序，在進行注漿施工之前，首先完成各種機械設備的檢查、儀器儀表的檢驗或標定，完成漿液材料的性能試驗，確定合格后進行注漿作業，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa。

注漿所用的水泥為袋裝P.O42.5水泥，試驗室按照設計配合比配置水泥漿，配置完成后在攪拌桶內攪拌均勻。攪拌過程中同時將水玻璃抽入水玻璃攪拌桶內進行攪拌，均勻后同時輸入KBY雙液注漿泵內混合，形成雙液漿注入滲水部位。

水泥漿攪拌桶、水玻璃攪拌桶距離KBY雙液注漿泵管線長度為10m，雙液漿注漿泵距離注漿管長度為30m，注漿壓力為0.5～1.0MPa，KBY90/15～22雙液注漿泵排量為90L/min，水泥漿和水玻璃凝結時間為30s。

在注漿過程中，壓力由小到大，注漿壓力宜控制在0.5～1.0MPa，不大于1.5MPa，如果注漿過程中壓力控制在1.0MPa，持續20分鐘后停止注漿，觀察是否存在滲水現象，如果漏水，繼續注漿，不漏即可停止注漿。注漿結束后將外露的小導管進行切除后采用水泥砂漿抹平。

4 控制要點

通過前期試驗段和正式實施過程中出現問題的分析，積累經驗總結出以下控制要點，從而指導施工順利進行。

①配制漿液嚴格按照制漿要求按順序投料，不得隨意增減數量；水泥在倒入攪拌桶前撿去其中的水泥紙及包裝線等雜物，要在倒入口安裝過濾篩；②水泥漿攪拌好放入儲漿桶后，在吸漿過程中要不停地攪動，注意觀察，防止漿液離析，影響配比參數；③注漿過程中，如注漿壓力突然上升，立即停止注漿泵工作，打開泄漿閥泄壓，找明原因后再決定該孔是否繼續注漿，如是管路堵塞，則清除故障后繼續注漿，如管路未堵塞，接管注漿時仍舊出現壓力突然上升，可結束該孔注漿；④注漿過程中，如跑、漏漿現象嚴重時，可通過間歇注漿技術或通過調整漿液配比縮短凝膠時間的方法進行封堵，但若無效時，可暫停該孔注漿，分析原因，采取其它措施；⑤嚴格按照設計的段長進行分段注漿，不得任意延長分段長度，必要時可進行重復注漿，以確保注漿質量。

5 結語

該隧道斜井初支滲水段在徑向注漿施工完畢后，經過現場逐段排查，壓漿段初支表面滲水現象完全消失，證明這種防水效果是明顯的。又放置一周后檢查，初支表面也未能出現任何潮滲現象。之后在收斂觀測穩定情況下施做了二襯。又經過半年觀測，沒有一處出現異常。證明施工中通過嚴格工序把關，采用這種處理方式是可靠的。雖然施工中增加了工序，但是通過合理安排，不會對二襯混凝土施工進度造成任何影響。

參考文獻：

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