高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術

摘要：我國高速公路建設的規模逐步擴大，為人們的日常出行提供便利的同時，促進了交通運輸行業的發展，使得區域間經濟交流日益密切。在高速公路工程的施工過程中，常常會出現相對復雜的地形地貌，而在山體地形時通常都是建設隧道。高速公路隧道施工是整個工程建設中最重要的環節之一，由于隧道施工面臨的自然環境較為復雜，這也給施工人員帶來了一定的困難。因此，只有加強先進施工技術的應用，并明確施工技術的控制要點，才能夠實現施工質量的提升。基于此，文章就高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術相關問題進行簡要的闡述和分析，以供參考。

關鍵詞：地表深層；高速公路；注漿施工技術

前言

使用地表注漿施工技術可以改善地層的水理性質、對軟弱地層進行加固等作用。被廣泛應用于高速公路隧道淺埋段的加固工作之中，對施工中的難題有效的處理，改善圍巖結構的狀態，還有著很好的經濟技術指標。本文以某工程為例，對高速公路隧道淺埋段地表深層注漿施工技術進行講解。

1 工程概況

某高速公路隧道位于四川省內，全長1868米。其中DK10+700～DK10+850位淺埋段，最淺埋處深度為7.2米，設計為V級圍巖，使用CRD法開挖，開挖斷面寬度14.58米，高度12.94米，此工程專探取樣的結果如下：0～5米為粉質黏土；5～12米時全風化泥質粉砂巖，巖芯呈堅硬密實砂土狀，遇水易軟化崩解；12～18m為強風化泥質粉砂巖，巖芯多呈碎塊狀，巖質較軟；18～35m為強風化粗砂巖，粗粒結構，巖芯多呈碎塊狀，巖質較軟。地表植被主要為松樹、灌木，注漿施工流程如圖1。

2 注漿施工技術準備

2.1 注漿材料

注漿施工前要對如水文地質特征、周邊環境特征、工程地質特征以及工期要求和造價等進行了解和熟悉，鉆探隧道的淺埋段地表并抽樣分析，以便選擇漿液注入地層的方式，由于地質原因，一般都是使用多種注漿材料的混合體進行灌注。超細水泥的擴散能力、普通水泥漿的價廉、雙液漿快凝性、TGRM漿高強度和可域性，需要由工程人員適當選擇組成合理的注漿材料組合體系，從而滿足強度加固要求、實現控域注漿。通過分析地質鉆探數據，可以確定注漿材料為：孔底5m范圍內選用超細水泥-水玻璃雙液漿，其它部位選用超細水泥漿。

2.2 注漿參數

在選定空位和施工加固方法之后，要對漿液進行配比試驗，確定出漿液的相應參數。

由于此工程的地質結構主要是粉質黏土層和泥質砂巖層，所以漿液擴散半徑為0.9米，注漿壓力值是2～44MPa，漿液凝膠控制在2′～4′這個時間范疇內；以20～60L/min的速度進行注漿，砂層、粉質粘性土20～40L/min，砂礫石40～60L/min，斷層破碎帶60～120L/min；注漿的分段長度控制在0.4cm。注漿的目的為加固地表，要注意一點的是要控制好注漿量。單孔單段注漿量的計算公式如下：Q=nπR2hα（1+β）式中：Q-單孔單段注漿量（m3）；R-漿液擴散半徑（m）；h-注漿分段長度（m）；n-地層孔隙率（裂隙度），裂隙帶取2～5%，斷層破碎帶取10～20%，砂層及充填型溶洞、巖溶發育帶取30～40%；α-地層空隙或裂隙充填率，取70～80%；β-漿液損失率，裂隙帶和斷層破碎帶取5～20%，砂層及充填型溶洞和巖溶發育帶取10～20%。通過計算，單孔單段注漿量為235～391L，壓力達到設計值時注漿速度小于5～10L/min注漿完成。

3 隧道淺埋段地表深層注漿施工

3.1 鉆孔施工

布置孔位，采用XY-100型鉆機鉆孔，鉆機就位后，調整鉆桿的垂直度；開鉆時使用套管定位，泥漿護壁成孔；鉆孔時開始低速鉆進，待鉆機正常鉆進（進尺0.5m左右），鉆機速度可以調至正常速度；在溝谷地段上層鉆孔時為了避免坍孔，可以用地質鉆機跟管鉆進，鉆機鉆頭為沖擊偏心器，并且在偏心器上裝套管，直到不易坍塌的巖石層停止，然后改換潛孔沖擊鉆頭鉆到標高；及時清空以保證注漿通道順暢。鉆孔過程中，需要及時記錄各個鉆孔取出的巖芯和長度，分析巖樣以進一步確定巖層厚度以及注漿長度。

3.2 安裝注漿管

本工程采用的注漿管是袖閥管，其由聚乙烯塑料制成，每根管長6m，外徑準47mm，壁厚4mm，每隔33cm鉆出一組8個8mm的射漿孔，外包橡皮套，管口兩端都配有悶蓋。清孔檢查合格將管口底端加悶蓋，在管內盛滿清水，管件之間用絲扣連接，沿套管護壁下到孔底。拔出套管后，孔底3m范圍內用粗砂碎石等填充密實注漿管周圍；孔口3m范圍內用水泥砂漿（加速凝劑）封堵密實，填充材料凝結到規定強度后，采用最大注漿壓力加清水施壓5～10min直到開環，管道暢通。

3.3 注漿及注漿特點

此工程使用的是后退式袖閥管分段注漿方式，在鉆孔內預先下帶有射漿孔的灌漿花管，管外與孔壁間填料，灌漿管內用雙層灌漿塞開展分段灌漿。注漿順序為約束-發散性方式。根據現場實際情況，配置一臺75kW發電機，兩臺WB-150型雙液漿注漿機，兩臺攪拌機，由專人負責操作并隨時和現場施工人員保持聯系，及時根據注漿情況調整注漿的速度。注漿施工時，注漿采用跳一注一孔的施工方法。袖閥管注漿適用于50m以內的地表注漿，也可以用在隧道內水平注漿。由于其具有2個阻塞器，所以能將漿液限定在任一段內進行灌漿，實現分段注漿。如果需要反復灌漿，可以利用可自由移動的阻塞器調節分段注漿。鉆孔、注漿可選擇平行作業方式，以提高工作效率。鉆注平行作業時，鉆孔和注漿作業距離應該大于6m，當距離過小時，注漿管自然彎曲變形半徑過小漿液阻力大在注漿高壓力作用下注漿管容易爆裂，當注漿壓力小進漿量較大的情況時說明遇到巖層裂隙過大，可適當調節漿液濃度，如果仍達不到終壓或者注漿流量標準時，需要間歇注漿，養護24h后復注，以達到設計終壓標準。

3.4 注漿的注意事項

1）在進行鉆孔的過程中，相關人員要確保鉆孔的垂直度能夠達標，才可以下袖閥管。

2）對相應的孔口管段進行封堵，避免出現漿液流出的現象，從孔底注漿，單次注漿段的控制在0.4～0.8m的范圍內。在完成首段注漿之后，要使用止漿工具提升至二段再進行注漿工作。注漿時先注水2～3min，使圍巖孔隙通暢，然后注水泥漿3min左右到正常后，迅速將吸漿龍頭分別放入水泥漿桶、水玻璃桶，雙液注漿。達到注漿設計標準時，先停水玻璃泵，后停水泥漿泵，清水清洗管路，以防止堵管現象。

3）根據試驗所得的漿液配比進行注漿，也可以根據實際情況進行調整。

4）根據注漿工藝進行施工，現場工作人員要相互配合，對注漿速度及時進行調整，并對壓力表的情況時刻注意。

5）如果在進行注漿時出現了堵管等情況，應立即對其進行分析和討論，找到問題的關鍵所在。可能導致堵管現象的原因有：漿液的濃度過大、泵缸體被漿液堵塞了、漿液里的固體物質過大、漿液在灌注的過程中發生了初凝現象、注漿管不注意折彎了等。

6）如果出現串漿孔位的情況，要立即進行封孔處理，對注漿的速度和壓力進行調整，根據孔位的次序，利用隔孔注漿的方法進行注漿。

7）如果發生不能提升注漿管的現象，則要注意查看注漿管的絲扣有沒有脫落了，注漿管下方的止漿塞此時是不是配套，如果有問題的話要馬上進行更換。

8）注漿施工的過程中，應當做好記錄并對照之前的數據，檢查、核對好每一個孔的注漿壓力以及注漿量，如果達不到設計要求的，務必要及時地做好補注工作，以確保注漿質量。

4 結語

綜上所述，利用地表注漿加固技術，可以減少高速公路隧道淺埋段的挖掘時間，并讓隧道施工更加安全、高效，使得高速公路能夠順利、高質的完工，促進了社會的快速發展。

參考文獻

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作者簡介：裴換銀（1987-），男，甘肅省天水市人，大學本科學歷，研究方向：工程施工，工程管理。

（作者單位：中鐵二十三局集團第四工程有限公司）