橋梁隧道工程施工中注漿法加固技術的應用研究

李澤雄

湖南尚上市政建設開發有限公司 湖南長沙 410000

本項注漿加固技術介紹了有關于隧道在節理裂隙不發育的巖層內，普通注漿無法達到效果時，采用雙套筒超前小導管注漿處理辦法，采取“高壓雙次注漿、雙次封堵、增大擴散量”的治理原則，與公路隧道設計原有超前小導管組合起到相輔相成的作用，將漿液真正的注入到隧道圍巖內，達到改變巖層性質、加強超前支護、經濟合理和安全牢靠的目的。一直以來高速公路隧道建設中最難處理的就是在飽和屬性地層中注漿不充分，導致“管超前、嚴注漿”的新奧法開挖理念一直為紙上談兵，而無法落實到實處，導致經常性的隧道山體塌方現象，注漿達不到預期效果不僅造成了大量的經濟損失，也給施工安全生產增加了一定的難度，本項注漿加固技術就能充分的減少隧道施工中的安全隱患，其主要是利用原有的φ25mm中空錨桿、φ42mm鋼花管進行有效結合，刻槽、打孔、利用雙層閘閥，分別對外管和內管分別注漿，達到有效注漿、封漿的目的。具有施工速度快，封漿效果好，建設設備和材料簡單，注漿效果憂，建設成本低等優點，所需材料、設備簡單，原理通俗易懂，操作方便，質量安全可控，能很好地解決對于龍潭組泥巖、碳質泥巖滲水量較大段落無法有效注漿的問題，經濟效益和社會效益顯著，有較高的推廣應用價值。

1 藝原理

本項注漿加固技術采用的水泥漿可以沿用1：1的水泥凈漿，也可采用煤礦中所使用的“天固AB膠”漿液，根據巖層屬性，如巖層水量飽和則建議采用“天固AB膠”漿液，加快凝結時間，本項注漿加固技術利用的核心是“高壓雙次注漿、雙次封堵、增大擴散量”的原理，利用高壓劈裂和止漿墻的作用，從而達到應有的注漿效果，此加固技術增加了注漿壓力設備，提高了注漿壓力，增加了壓力表，最終注漿完成的指標可根據壓力表、溢漿量進行雙控[1]。

2 藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

雙壁注漿小導管隧道外加工→φ70mm鉆孔鉆至設計深度→抽出鉆桿、清孔→插入雙壁注漿小導管→小導管固定→1號閘閥注漿（注漿時隨時觀察壓力表讀數及溢漿量情況，如發現壓力過大或周圍土體出現隆起等現象及時停止，查明原因后繼續施工）→固定端注漿完畢（約10min后）→2號閘閥注漿→注漿完畢→進入下一道工序。

（1）雙壁鋼管按要求進行洞外制作。

（2）采用φ70鉆機進行鉆孔，一般情況下鉆孔深度為3-5m，角度為10°-15°，鉆孔長度為超前雙壁鋼管長度，鉆孔后清孔。

（3）將雙壁鋼管通過鉆機送入已成孔內；

（4）采用高壓注漿機先對1#閘閥進行注漿，逐步提升注漿壓力，壓力值在0.5-1.5mpa即可，讓圍巖1.5m范圍內充滿漿液（形成1號注漿區域，即止漿墻區域），1號注漿區域內的漿液是通過外層φ42mm小導管周邊的溢漿孔滲流而出的，當1號注漿區域內的漿液達到初凝后（初凝時間一般為8-10min）再對2號注漿孔進行注漿。

（5）2號注漿孔內注入的水泥漿在圍巖滲透難度大時會產生逆流的效果，但是1號區域內已經形成了封閉的固結地帶，所以2號區域內的漿液無法逆流而出，從而迫使2號區域內的漿液只能繞著1號區域進行擴散，見圖1。

圖1 雙壁超前小導管注漿原理示意圖

2.2 操作要點

A、雙壁超前鋼管的制作

①制作時應選取檢驗合格的材料。

②外層鋼管與內層鋼管的搭接處應采用滿焊，使內外層鋼管形成統一的整體。

③鋼管與閘閥的焊接應牢固，不得將鋼管“焊傷”。

B、注漿時應分孔進行注漿，待1號孔注漿完畢后，一定要待區域內漿液達到初凝后方可進行2號孔注漿，這樣才能有效地起到封堵2號注漿區域內漿液回流等情況。

C.注漿壓力按設計要求為0.5-1Mpa，但經過對小導管的改善，注漿壓力可提升至5Mpa進行施工，因為只有5根小導管注漿，對圍巖不會產生過大的壓力，不會導致圍巖因壓力的原因而產生變形等。

注漿時應分孔進行注漿，待1號孔注漿完畢后，一定要待區域內漿液達到初凝后方可進行2號孔注漿，這樣才能有效地起到封堵2號注漿區域內漿液回流等情況[2]。

注漿壓力按設計要求為0.5-1Mpa，但經過對小導管的改善，注漿壓力可提升至5Mpa進行施工，因為只有5根小導管注漿，對圍巖不會產生過大的壓力，不會導致圍巖因壓力的原因而產生變形等。

3 技術實施細則

3.1 原材料進場、加工

采用φ42mm鋼花管長1.5m和φ25mm鋼管長4m，對φ42mm鋼花管進行吹孔，孔間距150mm*150mm梅花形布置，孔大小為φ6-8mm，在管端頭5-10cm位置安裝1號閘閥注漿孔；

φ25mm鋼管吹孔長度為2.5m，孔間距150mm*150mm梅花形布置，孔大小為φ6-8mm。

將φ25mm鋼管未吹孔端（長1.5m）插入φ42mm鋼花管內，形成“固定端”，接頭處采用焊接連接。

在φ25mm鋼管頭（固定端處）安裝2號閘閥。

3.2 φ70mm鉆機超前鉆孔

根據設計斷面，確定超前小導管分布情況，一般5.55m凈空隧道，需布設5個孔，以拱頂為起點，向兩側拱腰處環向布置，間距為2.5m-3m（布孔數量及間距應根據圍巖的特性確定，計算注漿的擴散系數）。

3.3 鉆孔完畢、清孔

鉆孔采用YT-28風鉆，鉆頭采用φ70mm鉆孔，鉆孔完畢后采用高壓風對孔道進行吹掃，將孔內顆粒、雜質吹出孔外。

3.4 插入雙壁超前小導管、管口加固

利用人工，或者挖掘機進行配合，在已成型的孔洞內插入已經加工好的雙壁超前小導管，小導管端頭應固定在已立好的型鋼上，采用焊接工藝進行固定。

3.5 注漿

對1號注漿孔進行注漿，待1號孔注漿完畢，且達到初凝時間后（初凝時間根據水泥漿的比值和地下水大小進行確定，一般初凝時間為8min-12min），進行2號孔注漿。

4 技術材料與設備

本技術所采用材料與設備見表下表1，表2（本技術參考隧道半徑為5.5m的雙車道高速公路）

表1 主要材料表（每延米工程量）

表2 主要機械表

5 質量控制

5.1 質量控制依據

《公路隧道施工技術規范》（JTG F60-2009）

《公路工程技術規范》（JTG B01-2003）

5.2 一般要求

嚴格執行合同文件有關規定和施工規范要求。

嚴格執行材料，設備進場的復核驗收工作程序，確保進場材料，設備合格。

嚴格每一道工序開工前和結束后的檢查驗收制度，堅持執行班組自檢，質檢部門檢查合格，報請監理工程師檢驗的工作程序，重要工序請監理旁站監督檢查。

開挖后嚴格檢查上一循環的注漿效果。確保達到“預支護、預加固”的目的[3]。

5.3 關鍵部位、關鍵工序的質量要求

套管的焊接，在焊接上應當確保滿焊，不會造成溢漿等情況。

鋼管在加工前應先檢查其型號、規格及管道配置情況，必須符合設計要求。

注漿時應嚴格控制注漿順序，嚴格確保注漿的間隙時間。

外觀檢查：檢查鋼管質量，新進場鋼管應無破損、無腐蝕，且材料質量及厚度應該符合設計規范要求。

尺寸檢查：波紋管的尺寸應當符合設計規范要求，且壁厚、剛度、變形符合要求。

安裝檢查：施工中應按要求布置鋼管，外插角、間距應嚴格按方案要求進行。

5.4 驗收標準（表3）

表3 驗收標準表

6 安全措施

（1）建立健全安全保證體系：需設安全科，專職負責安全工作，各施工隊、工班、組設專職安全員，形成一個組織體系。

（2）健全安全生產責任，堅持安全第一的原則，要把安全放在一切工作的首位，要杜絕一切漏洞，保證安全生產。安全工作要分專人管理，各級領導要親自抓。

（3）加強安全生產教育，提高全員安全意識，施工現場全體人員必須嚴格執行《建筑安裝工程安全技術規定》和《建筑安裝工人安全技術操作規程》。人員上崗前將進行安全培訓做好班前、班中、班后培訓。

（4）施工人員必須佩戴安全帽，安全帶，作業要做好防護設施，禁止在直線上下作業，防止上面落物傷人[4]。

7 經濟效益分析

本項注漿加固技術采用雙壁小導管超前注漿，與傳統的注漿方法相比較，在經濟投入上新工法需節約665.2元/m，且能節約施工時間，在效果上也能得到更大的提升。

8 結語

本項注漿加固技術為隧道超前雙壁小導管注漿施工技術，此加固技術不僅施工操作簡便，原理通俗易懂，普通工人皆能簡易操作，且材料基本上是市場通用產品，具有成本低、采購方便等優點，本項注漿加固技術不僅解決了公路隧道特殊地段注漿困難的難點，而且施工方法簡單、安全、適用性強，對環境質量有保證，排水效果強，施工質量有保證，現目前我國公路的建設速度非?？?，其中隧道的數量十分龐大，且特殊地質也是層出不窮，形成的《隧道超前雙壁小導管注漿施工技術》市場推廣價值十分廣泛，同時在鐵路、市政隧道建設中也有較高的推廣價值。