不良地質(zhì)隧道帷幕注漿加固技術(shù)應(yīng)用

（中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100142）

1 工程概況

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

斷層兩側(cè)平行于主斷層面的次級(jí)斷裂發(fā)育，巖石受擠壓破碎，呈層狀碎裂結(jié)構(gòu)。該工程地質(zhì)條件復(fù)雜，施工期內(nèi)遭遇了嚴(yán)重的突水突泥災(zāi)害，突涌坍塌區(qū)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(qū)段圍巖富含瓦斯，節(jié)理、裂隙發(fā)育，破碎程度高，空間分布復(fù)雜，導(dǎo)致坍塌原因分析及地質(zhì)探查工作難度大，由于地質(zhì)原因和風(fēng)化作用的影響，該突涌坍塌區(qū)段圍巖易破碎，穩(wěn)定性、承載能力較差。

2 帷幕注漿加固方案

針對(duì)米亞羅3號(hào)隧道右洞突水突泥情況及富含瓦斯地質(zhì)特點(diǎn)分析，考察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為避免施工過程中再次發(fā)生突水突泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，可在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)步推進(jìn)，按照“全帷幕注漿加固、拱頂管棚支護(hù)、外圍適當(dāng)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(zhì)量，首先在2號(hào)車通做深孔注漿加固孔6個(gè)，范圍全在初支內(nèi)，長(zhǎng)度為45 m。2號(hào)車通注漿全部完成后暫時(shí)不開挖，待右洞貫通初支全部完成后再開挖2號(hào)車通剩余部分。右正洞注漿范圍為右正洞上中臺(tái)階開挖輪廓線外10 m，坍塌處在右正洞拱頂位置，下臺(tái)階及仰拱不予注漿處理。車通注漿的同時(shí)，從右洞（K163+223、K163+163）掌子面上臺(tái)階進(jìn)行右洞上中臺(tái)階帷幕注漿，帷幕注漿完成后，正洞拱頂120°范圍內(nèi)施作36根管棚支護(hù)，管棚采用直徑108 mm的無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度35 m，搭接5 m，環(huán)向間距40 cm，管棚支護(hù)后進(jìn)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(hào)車通掌子面土體內(nèi)及周邊圍巖前期溜塌擾動(dòng)，不排除右主洞有空腔，因此，無(wú)邊界條件下漿液擴(kuò)散控制及坍塌體內(nèi)鉆孔是否成孔是該方案的難點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及地質(zhì)狀況進(jìn)行綜合研究，探討該段預(yù)加固注漿施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.1 止?jié){墻施工

上臺(tái)階清渣靠近掌子面后，施作C35混凝土止?jié){墻，止?jié){墻上部厚度為2.5 m，下部厚度3 m，施工高度為4.5 m?？刂浦?jié){墻施工質(zhì)量是施工的關(guān)鍵，尤其開挖輪廓線與止?jié){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(jìn)行連接，止?jié){墻底部需向下開挖3 m寬、0.8 m深的矩形槽，拱頂部位預(yù)留3～4根直徑為42 mm、長(zhǎng)4 m的小導(dǎo)管。小導(dǎo)管前2 m加工溢漿孔，待止?jié){墻澆筑完成后，在止?jié){墻周邊施工縫處進(jìn)行噴射混凝土施工?；炷翝仓氄駬v密實(shí)，防止漏漿，止?jié){墻完成后，對(duì)小導(dǎo)管先實(shí)施回填注漿。

3.2 注漿加固范圍

注漿加固范圍為該段復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域（K163+163～K163+223），右洞每循環(huán)縱向加固不含止?jié){墻的長(zhǎng)度為30 m，鉆孔注漿采用意大利生產(chǎn)的SM-14多功能地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)掌子面進(jìn)行鉆孔加強(qiáng)注漿，終孔位置在開挖輪廓線外10 m，漿液擴(kuò)散半徑為2 m，注漿壓力4～5 MPa，終孔最后環(huán)節(jié)各孔均安裝等長(zhǎng)直徑42 mm的小導(dǎo)管后，全孔一次性注漿。

3.3 注漿參數(shù)和注漿材料

正洞注漿參數(shù)如表1所示。

表1 正洞注漿參數(shù)

注漿采用普通水泥添加早強(qiáng)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(dá)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(shù)

3.5 測(cè)量放線

測(cè)量班按照加固參數(shù)表的數(shù)值在止?jié){墻上放出相應(yīng)的開孔位置。

3.6 鉆孔注漿

（1）先用鉆機(jī)進(jìn)行開孔，直徑為Φ114 mm，孔深1.5 m，安設(shè)固結(jié)孔口管，孔口管直徑Φ108 mm，長(zhǎng)度1.5 m。

（2）通過孔口管鉆設(shè)Φ90 mm注漿孔，鉆到5 m深時(shí)實(shí)施注漿施工。

（3）鉆孔注漿施工采用復(fù)合式分段注漿工藝，在對(duì)其進(jìn)行注漿時(shí)，施工長(zhǎng)度4～6 m為宜。每向前鉆進(jìn)4～6 m，注漿一次，如此循環(huán)，當(dāng)前進(jìn)注漿到10 m后，一次性鉆孔到該循環(huán)注漿設(shè)計(jì)里程，采用后退分段注漿工藝完成該孔作業(yè)。依次循環(huán)，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(fā)生突水、涌泥等異常情況，應(yīng)立即停止鉆孔，進(jìn)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(zhǎng)的直徑42 mm小導(dǎo)管。

（5）控制好漿液膠凝時(shí)間是注漿施工的關(guān)鍵，可通過調(diào)節(jié)注漿泵兩個(gè)注漿口水泥漿與水玻璃漿的注入比例。施工過程中，通過經(jīng)常測(cè)試保證漿液膠凝時(shí)間的準(zhǔn)確性。當(dāng)漿液配合比或漿液濃度調(diào)整后，應(yīng)重新取樣試驗(yàn)測(cè)定膠凝時(shí)間，同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)泄?jié){口處接漿測(cè)定的實(shí)注膠凝時(shí)間，避免異常情況發(fā)生。

（6）注漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)按照注漿壓力和注漿量進(jìn)行雙控。在恒定壓力下進(jìn)行注漿，注漿完成后，打開泄?jié){閥，關(guān)閉入漿閥，最后使用清水沖洗注漿管后，方可停機(jī)。

4 管棚支護(hù)

正洞拱部在120°范圍內(nèi)沿開挖輪廓線布置超前大管棚，2號(hào)車通不施工大管棚，該循環(huán)在注漿結(jié)束后開始施工大管棚。采用無(wú)工作間管棚施工工法，共布設(shè)36根管棚，環(huán)向間距40 cm，縱向長(zhǎng)35 m，外插角8～11°，管棚安設(shè)完成后進(jìn)行全孔一次性注漿。

5 效果檢查及評(píng)定

米亞羅3號(hào)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(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔的地質(zhì)情況，注漿完成后，應(yīng)結(jié)合注漿過程中P-Q-t曲線、計(jì)算注漿后地層料漿液填充率，對(duì)其結(jié)果開展分析，以判斷最終效果是否符合要求。

（2）根據(jù)注漿量分析漿液對(duì)地層裂隙的填充率，當(dāng)水泥漿液填充率達(dá)到100%，說(shuō)明圍巖的固結(jié)效果較好；當(dāng)漿液填充率達(dá)到80%，滿足洞身開挖要求（該地層以含水率作為地層裂隙進(jìn)行計(jì)算）。

（3）注漿工作完成后，對(duì)易產(chǎn)生不良情況的薄弱部位進(jìn)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(cè)分析，開挖后拱頂沉降均在5 cm以內(nèi)，符合要求。實(shí)踐證明，注漿效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，為安全掘進(jìn)提供了技術(shù)保證。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）應(yīng)做好洞內(nèi)外圍巖的收斂、沉降量測(cè)工作。

（2）考慮施工具體情況，采用合適的注漿參數(shù)及工藝，對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行深入分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保符合要求。

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