特長大斷面隧道使用SJP 材料注漿堵水施工工法

黃 湘

（中建國際投資（福建）有限公司）

0 前言

隨著我國經濟高速發展，交通網絡覆蓋面漸廣，特長大斷面隧道在越來越多的公路修建過程中出現，特長大斷面隧道常由于跨度大、埋深大、斷面大、地質構造復雜，受地下水的不利影響極其嚴重。

1 工程案例

本工程為福州104 國道連江至晉安段改線工程，路線全長約29 公里，其中鼓嶺隧道長5359 米，單洞洞寬16m，高9m，斷面面積117m2，最大埋深600m，屬特長大斷面隧道，該隧道穿越多條較大構造帶，施工過程中出現較大的突涌水現象，高峰期掌子面涌水量可達550m3/h～750m3/h（1.32～1.8 萬m3/d），在全省范圍均屬罕見，曾試用常規注漿工藝進行封堵，未得到預期效果，同時隧道坐落于福州鼓嶺生態保護區，為二級水源保護地，無法進行鉆孔引流，為克服這一技術難題，本項目通過引進SJP 粘度時變漿液等專利技術，對涌水段進行注漿堵水，達到消除安全隱患、快速通過突涌水層的目的。

2 工法特點

本工法主要采用一種新型注漿材料——SJP 粘度時變漿液，其是由SJP 灌漿材料加水泥漿組成，使用配比為水泥質量的2～5%。具有加量小，效果顯著的特點，同時該材料為有機材料，符合環保要求，可行性高。配置成功的SJP 粘度時變漿液具有初配流動性好，在可泵期內粘度隨時間逐漸緩慢增長，在10～50min 內可調，可泵期后數小時內達到終凝，同時后期結石體強度比同齡期普通水泥漿結石體高15～25%，結石率達到95%。

3 SJP 材料注漿堵水施工工法流程

施工工藝流程：鉆孔就位——成孔、安裝注漿塞——注漿——封孔待凝——檢測——下一道工序。

4 操作要點

4.1 施工順序

按配合比配置好漿液后，徑向注漿先施工邊墻、拱頂，再施工底板；突水裂隙超前帷幕注漿，鉆孔按照從外環到內環加密進行鉆孔。

圖2 漿液檢驗與配合比驗證

4.2 鉆孔方法

根據涌水部位及涌水量進行有針對性的治理，治理施工方法如下：

（1）由洞內向洞外布控，試驗區按照環間分序、環內加密原則進行鉆孔灌漿施工。

（2）徑向注漿按照裂隙透水封堵灌漿設計方案和圖紙先對一序環進行鉆孔施工，鉆孔完畢先對邊墻進行灌漿，再對頂拱進行灌漿，最后對底板進行灌漿。

（3）超前裂隙透水封堵注漿，鉆孔按照從外環到內環加密進行鉆孔、灌漿。

4.3 布孔及注漿

（1）鉆孔布置方法

在全斷面徑向注漿的防滲、堵水灌漿中，采用多排注漿，以梅花型錯開布置，每排按Ⅱ序布置。施工時單排先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，逐排施工。當Ⅱ序孔施工完還有涌水現象，采用局部注漿法進行局部治理。

（2）鉆孔參數設計

隧洞注漿堵水分為徑向注漿堵水和超前注漿堵水，以下設計參數以104國道連江至晉安段改線工程為例。

1）徑向注漿裂隙透水封堵

結合現場實際情況，孔深5.Om偏小，6.Om比較合適。底板φ50孔實施困難，φ90～120孔、孔深8.Om比較合適。

2）超前注漿裂隙透水封堵

超前注漿環距、孔距各1m，一個掌子面放射狀布置110個孔，外擴角平均約8°，孔深30m（按隧道寬16m、高9m）。孔徑為φ90～120mm，鉆孔具體深度依據實際裂隙分布情況及涌水量進行調整。

鉆孔工程量：105mxll0孔=11550m，鉆孔工程量根據裂隙現場調整。

灌漿工程量：30mxll0孔=3300m，灌漿量以實際為準。

4.4 涌水流量及涌水壓力測定

（1）涌水流量測量方法

堵水灌漿施工前會同設計、監理工程師共同進行流量測試，方法如下：

集中出水量的測試方法：在出水點位置布孔，將分散的滲滴水匯流到鉆孔中，通過分流孔集中流出，在孔內卡模袋塞，用量筒逐孔測定單位時間內量筒的接水量，從而計算出集中出水孔流量的大小，然后取平均值。

（2）涌水壓力測量方法

流量測定完畢后，關閉所有分流孔模袋閥門，在集中出水孔模袋的外管上安裝壓力表，測定涌水壓力。

4.5 注漿參數設計

（1）注漿壓力

注漿壓力的選擇可以依據注漿實驗各種代表性地層達到擬定效果時的注漿壓力。施工時，綜合壓力的計算公式如下：

PZ= PQ±0.01Hr漿- O.O1PW

式中：PZ——綜合注漿壓力，MPa；

PQ——注漿孔口壓力，MPa；

H——注漿段長度，m；

r漿——漿液密度，g/cm3；

PW——涌水壓力，MPa。

十幾年了，我們先后來到這片谷地，切磋砥礪，數寒暑，共患難，雖然平日信念不一，藝業不同，彼此談話交往也寥寥可數，但心里卻是有默契在的，一份同生在天地之間的手足之情，溫溫熱熱，平日倒也覺察不出，說起來，也像這北斗七星吧，散居在各自的一塊小天地，但是在浩瀚的天河中，它們是一起的，它們的轉動，帶來了天地的變化。

通常情況在全段面徑向注漿時，對于注漿壓力的設計主要控制Ⅱ序孔，最大注漿壓力1.5～2.OMPa。

（2）注漿量

根據注漿試驗獲得的單位米注入漿液量或水泥量計算：

Q= Lq/Nn

式中：Q——單孔漿液注入總量(m3)；

L——注漿孔長度(m)；

q——單位長度注漿段注入的漿液量(m3/m)；

n——漿液的解釋率(%)。

在一般性裂隙注漿中，注漿量應該根據具體涌水和地質情況而定，當單孔注漿量過大，應進行待凝并調整漿液配方，具體注漿量根據實際情況進行調整。

在斷層帶或大涌水量段注漿時，預計單孔注漿量較大，但具體施工時，注漿量應該根據具體涌水和地質情況而定。

（3）注漿段長度

由于全斷面徑向注漿的孔深較淺，根據《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》的規定，全孔注漿，采用孔口卡塞全孔注漿方式。

4.6 堵水注漿質量檢查

對于全斷面徑向注漿的效果檢查很簡單，主要能夠滿足如下兩個條件就可以確認注漿質量合格：一是全部漏水點注漿后無漏水，或漏水量大大減少；二是井壁沒有再增加新的漏水點。如果出現新的漏水點，應采用局部注漿法對新增漏水點進行二次注漿，直至洞壁無涌水點結束。

5 結束語

SJP材料注漿堵水施工工法在特長大斷面隧道中有著良好的堵水效果，適合進一步的推廣應用。