淺談注漿加固對軟弱圍巖富水淺埋隧道的處治

文｜中鐵十二局集團市政工程有限公司 張永壯

軟弱圍巖富水淺埋隧道在施工過程中施工風險大，施工難度大。本文通過徐家梁子隧道在軟弱圍巖淺埋段施工概況，簡單談一下關于處理軟弱圍巖富水淺埋隧道的基本思路、方案以及作用機理和實際效果。

1.地質概況

K41+443 ～K41+450 段長度17 米，平均埋深為40m，下伏全-強風化砂巖夾頁巖，厚度16.7 ～21.4 風化產物以粉質粘土、碎石為主，附近地表有河溝穿過，滲水現象一般，地下水為基巖裂隙水，賦水性較好。在K41+443 掌子面完成出渣后，發生大量滲水并夾雜黃色泥土，地表發生沉陷。

2.處理思路

首先封堵掌子面，對地表進行加固注漿；其次加強洞內支護，超前支護采用雙排注漿小導管，開挖后快速進行初期支護，及時施做仰拱盡快封閉成環。

3.處理方案

3.1 地表處理

首先在地表塌陷處四周施做漿砌截水溝，將地表水引至臨時排水系統；然后對塌陷處進行地表注漿加固，注漿范圍為隧道中線左右側各15 米范圍內，注漿孔按間距為1.5m×1.5m 梅花形布置（見圖3-1），注漿材料采用水泥-水玻璃雙液，鉆孔采用套管護壁進行跟進，通過φ89 鋼花管在0.5 ～1.0MPa 注漿壓力下注入，注漿深度直至仰拱底，加固順序由內向外。

其作用機理為：由于漿液滲透作用，或是漿液被擠到巖體間隙當中，經過硬化后使得巖塊與土體結合成一體，或以高強夾層的形式將黏土分割包圍，從而提高巖體的完整性、增強巖體的穩定性；并且空隙被填充后會對地下水滲透起到阻斷作用，進而實現堵水以及圍堰固定。

3.2 洞內處理

3.2.1 洞內封堵及排水

首先對掌子面通過噴射混凝土進行封堵，用抽水泵將洞室滲水排出洞外。

3.2.2 超前支護

采用雙排φ42 注漿小導管超前支護，管長3m，環向間距20cm，打設角度分別為5°和7°，縱向搭接不小于1.5m，注漿材料為水泥-水玻璃雙液。

超前小導管注漿時，在進行開挖之前應首先將開挖面及周圍坑道巖面進行封閉，接著在坑道周圍依照坑道輪廓打入帶孔小導管，然后經小導管向圍巖內注入水泥以及水玻璃，等到漿液硬化再在坑道周邊巖體進行一圈加固，以保證開挖作業的安全進行。

圖1 注漿孔布置圖

3.2.3 初期支護

將原設計鋼拱架間距縮短至50cm，無法及時施做仰拱的增加臨時仰拱，以保證鋼拱架封閉成環；采用環向小導管注漿加固，環相間距1.0m×1.0m，縱向間距50cm，加固深度為3.0m。

3.3 注漿流程情況

（1）鉆孔：在開鉆前先在低速低壓下進行，開孔完成幾米后再增加壓力和速度。（2）清孔：利用高壓空氣對鉆好的孔道進行吹洗，將其中的殘留石頭渣子清除，確保孔道通暢。（3）下管：倘若在頂進過程中出現問題，難以頂進，則應首先排查清楚故障原因，如果有必要，則應重新對孔道進行清理，然后再把鋼管往里面頂進。在鉆進時，應對地質進行觀察分析，結合地質情況選擇合適鉆進速度，同時準確記錄施工情況。（4）注漿：借助6mm 鋼板對鋼花管管頭進行焊接處理，將其管口封住，然后再將注漿管焊接上去，將堵漿塞進漿孔和注漿管連接在一起，并用絲扣使得堵漿塞和導管相連。接著，在注漿過程中借助水玻璃進行封口注漿時應保障從孔口進入，并一次性注入，使得管中漿液處于密實狀態，注漿過程中實施終壓注漿，在達到設計注漿量時便可以停止，將閥門關閉。水泥漿配制過程中應避免各種雜質混合在其中，并且要確保在規定時間內完成。

4.加固效果

4.1 抑制地表沉陷

地表注漿可以對地層起到固定作用，這樣在進行隧道施工過程中，能夠降低施工過程給地表帶來的影響，防止其發生沉陷，進而控制和約束圍巖位移。

4.2 地表注漿與洞內支護共同組成支護體系，加強了圍巖整體性

在地表注漿對圍巖加固的基礎上，洞內超前小導管支護以及初期環向注漿支護，極大程度上提高了支護體系的強度和剛度。

5.注漿加固施工總結

5.1 適用條件

注漿加固適用于無地下水、水量和壓力較小或較大的軟弱破碎巖體的地層條件，以及含水率較大而顆粒較細的黏土地層、軟土地層也適用，對增強軟弱巖體的穩定性和封堵地下水有著顯著效果。

5.2 注漿材料選擇

一般，對于無水的松散層或松散塌方體選用單液水泥漿；對于有水的強滲透地層、黃土類地層、不透水的黏土層等宜選用雙液水泥-水玻璃漿。

5.3 注漿順序

注漿宜按孔間隔進行，并應先灌注滲透系數大的土層，后灌注滲透系數小的土層。如果各部分滲透系數相同，則應按先上方后下方，或先內圈后外圈的順序進行。

5.4 注漿壓力

每孔注漿應利用止漿閥保持孔內壓力直至漿液完全凝固為止。注漿的孔口壓力一般為0.5 ～1.0MPa，最高壓力應嚴格控制在允許范圍內。

5.5 注漿加固施工缺點

注漿加固施工工序持續時間長，致使整個施工循環過長，影響施工進度。

5.6 施工質量控制及注意事項

一是依照相關規定要求依順序來進行施工，尤其是鉆孔、注漿等步驟更要依順序實施，如果在此過程中出現漏漿或冒漿情況，則需要對注漿參數進行更改，并及時調整注漿壓力、控制注漿量，并對冒出漿液的縫隙位置進行處理。二是鉆孔和注漿時，應明確區分鉆孔類型，進行統一分類，做好編號記錄，并對相關記錄材料進行有序整理。三是對注漿孔數量進行把握，鉆孔深度左右偏差要小于100mm，空位左右偏差小于50mm。四是注漿時應注意觀察注漿壓力、注漿量等指標，嚴格依照相關要求標準進行。五是對地表情況進行密切檢查，隨時觀察地表動態情況。六是注漿過程不能對周邊環境帶來污染或破壞。

6.結語

隧道施工中對軟弱圍巖富水淺埋隧道采取注漿加固是一項系統性工程，本次分析希望能夠起到一定借鑒作用，在進行處理之前應充分了解項目情況，在單位有關規定下開展，做到有的放矢，確保最終取得良好處理效果。