不良地質隧道帷幕注漿加固技術應用

（中鐵二十局集團第二工程有限公司，北京 100142）

1 工程概況

米亞羅3號隧道為分離式公路雙線隧道，左線長4 345 m（起止樁號ZK161+755～ZK166+100），右線長4 377 m（起止樁號YK161+723～YK166+100），施工橫洞長度332 m，線路縱坡2.25%～2.75%，受構造影響大，屬壓扭性逆斷層。

斷層兩側平行于主斷層面的次級斷裂發育，巖石受擠壓破碎，呈層狀碎裂結構。該工程地質條件復雜，施工期內遭遇了嚴重的突水突泥災害，突涌坍塌區段圍巖主要為崩坡積層（Q4c+dl）、坡洪積層（Q4dl+el）、沖洪積層（Q4al+pl），突涌坍塌區段圍巖富含瓦斯，節理、裂隙發育，破碎程度高，空間分布復雜，導致坍塌原因分析及地質探查工作難度大，由于地質原因和風化作用的影響，該突涌坍塌區段圍巖易破碎，穩定性、承載能力較差。

2 帷幕注漿加固方案

針對米亞羅3號隧道右洞突水突泥情況及富含瓦斯地質特點分析，考察現場實際情況，為避免施工過程中再次發生突水突泥、塌方等地質災害，可在短時間內穩步推進，按照“全帷幕注漿加固、拱頂管棚支護、外圍適當降壓”的原則，右洞加固范圍60 m（K163+223～K163+163）。為了保證注漿施工效率、質量，首先在2號車通做深孔注漿加固孔6個，范圍全在初支內，長度為45 m。2號車通注漿全部完成后暫時不開挖，待右洞貫通初支全部完成后再開挖2號車通剩余部分。右正洞注漿范圍為右正洞上中臺階開挖輪廓線外10 m，坍塌處在右正洞拱頂位置，下臺階及仰拱不予注漿處理。車通注漿的同時，從右洞（K163+223、K163+163）掌子面上臺階進行右洞上中臺階帷幕注漿，帷幕注漿完成后，正洞拱頂120°范圍內施作36根管棚支護，管棚采用直徑108 mm的無縫鋼管，長度35 m，搭接5 m，環向間距40 cm，管棚支護后進行高位排水減壓處理。注漿加固剖面如圖1所示。

圖1 注漿加固剖面（單位：mm）

3 帷幕注漿加固施工

由于2號車通掌子面土體內及周邊圍巖前期溜塌擾動，不排除右主洞有空腔，因此，無邊界條件下漿液擴散控制及坍塌體內鉆孔是否成孔是該方案的難點。根據現場施工情況及地質狀況進行綜合研究，探討該段預加固注漿施工的重點和難點。

3.1 止漿墻施工

上臺階清渣靠近掌子面后，施作C35混凝土止漿墻，止漿墻上部厚度為2.5 m，下部厚度3 m，施工高度為4.5 m。控制止漿墻施工質量是施工的關鍵，尤其開挖輪廓線與止漿墻周邊和底部的連接部位，采用3排直徑22 mm的螺紋鋼筋進行連接，止漿墻底部需向下開挖3 m寬、0.8 m深的矩形槽，拱頂部位預留3～4根直徑為42 mm、長4 m的小導管。小導管前2 m加工溢漿孔，待止漿墻澆筑完成后，在止漿墻周邊施工縫處進行噴射混凝土施工。混凝土澆筑須振搗密實，防止漏漿，止漿墻完成后，對小導管先實施回填注漿。

3.2 注漿加固范圍

注漿加固范圍為該段復雜地質區域（K163+163～K163+223），右洞每循環縱向加固不含止漿墻的長度為30 m，鉆孔注漿采用意大利生產的SM-14多功能地質鉆機對掌子面進行鉆孔加強注漿，終孔位置在開挖輪廓線外10 m，漿液擴散半徑為2 m，注漿壓力4～5 MPa，終孔最后環節各孔均安裝等長直徑42 mm的小導管后，全孔一次性注漿。

3.3 注漿參數和注漿材料

正洞注漿參數如表1所示。

表1 正洞注漿參數

注漿采用普通水泥添加早強劑水泥漿為主，普通水泥-水玻璃雙液漿、水泥單液漿為鋪。

3.4 注漿順序

注漿順序遵循“由周邊到中間、由下部至上部、隔孔注漿”的原則，以達到擠密加固、控域注漿的目的。漿液配比如表2所示。

表2 漿液配比參數

3.5 測量放線

測量班按照加固參數表的數值在止漿墻上放出相應的開孔位置。

3.6 鉆孔注漿

（1）先用鉆機進行開孔，直徑為Φ114 mm，孔深1.5 m，安設固結孔口管，孔口管直徑Φ108 mm，長度1.5 m。

（2）通過孔口管鉆設Φ90 mm注漿孔，鉆到5 m深時實施注漿施工。

（3）鉆孔注漿施工采用復合式分段注漿工藝，在對其進行注漿時，施工長度4～6 m為宜。每向前鉆進4～6 m，注漿一次，如此循環，當前進注漿到10 m后，一次性鉆孔到該循環注漿設計里程，采用后退分段注漿工藝完成該孔作業。依次循環，一直到注漿完成。

注漿加固終孔交圈如圖2所示。

圖2 注漿加固終孔交圈（單位：mm）

（4）若在鉆孔過程中發生突水、涌泥等異常情況，應立即停止鉆孔，進行加固注漿。待開挖輪廓線外注漿孔完成后，再一次性安裝等長的直徑42 mm小導管。

（5）控制好漿液膠凝時間是注漿施工的關鍵，可通過調節注漿泵兩個注漿口水泥漿與水玻璃漿的注入比例。施工過程中，通過經常測試保證漿液膠凝時間的準確性。當漿液配合比或漿液濃度調整后，應重新取樣試驗測定膠凝時間，同時在施工現場泄漿口處接漿測定的實注膠凝時間，避免異常情況發生。

（6）注漿的結束標準按照注漿壓力和注漿量進行雙控。在恒定壓力下進行注漿，注漿完成后，打開泄漿閥，關閉入漿閥，最后使用清水沖洗注漿管后，方可停機。

4 管棚支護

正洞拱部在120°范圍內沿開挖輪廓線布置超前大管棚，2號車通不施工大管棚，該循環在注漿結束后開始施工大管棚。采用無工作間管棚施工工法，共布設36根管棚，環向間距40 cm，縱向長35 m，外插角8～11°，管棚安設完成后進行全孔一次性注漿。

5 效果檢查及評定

米亞羅3號隧道自左線于2018年7月11日順利貫通，右線開挖剩余229 m，注漿效果決定開挖施工方案的選擇。

（1）根據現場鉆孔的地質情況，注漿完成后，應結合注漿過程中P-Q-t曲線、計算注漿后地層料漿液填充率，對其結果開展分析，以判斷最終效果是否符合要求。

（2）根據注漿量分析漿液對地層裂隙的填充率，當水泥漿液填充率達到100%，說明圍巖的固結效果較好；當漿液填充率達到80%，滿足洞身開挖要求（該地層以含水率作為地層裂隙進行計算）。

（3）注漿工作完成后，對易產生不良情況的薄弱部位進行鉆孔檢查，例如檢查孔不塌孔、不涌泥等，涌水量不大于0.2 L/（m·min），則滿足要求。通過量測分析，開挖后拱頂沉降均在5 cm以內，符合要求。實踐證明，注漿效果達到了預期目標，為安全掘進提供了技術保證。

6 結語

（1）應做好洞內外圍巖的收斂、沉降量測工作。

（2）考慮施工具體情況，采用合適的注漿參數及工藝，對其應用效果進行深入分析，根據現場情況進行動態調整，確保符合要求。

（3）帷幕注漿技術的應用，減少了開挖工序與注漿交換次數，減少了作業的循環次數，加快了工程進展，保障了施工安全。對突水突泥等不良地質、地下水豐富的斷層破碎帶的成功穿過具有借鑒意義。