高速公路隧道注漿加固施工技術

摘要：根據云南墨臨高速公路隧道地質情況以及具體的加固要求，選用水泥-水玻璃注漿加固漿液混合土壤處理，得到均勻土樣。根據施工時不同地質狀況進行分段注漿，在拱部挖出一個管棚布設支護管，對所有孔完成一次性管棚注漿。清理施工現場多余雜物，解決多種注漿加固過程中存在的問題。選用優質注漿方式進行灌注后，再采用水泥-水玻璃漿液進行加固，完成對加固高速公路隧道地層的目的。對開挖過程中位移量測試，得到結果為隨著開挖位置逐漸深入，位移量逐漸變小。對不同頻率車輛振動附加荷載對隧道基底影響測試，得到結果為兩種工況的沉降量均逐漸變小，維穩效果強，隧道注漿加固施工完善。

關鍵詞：高速公路；隧道；注漿加固；施工技術

0" "引言

隨著材料質量的不斷提升，創新型注漿加固施工技術，在高速公路隧道施工中得到了更為廣泛的應用。在實際施工中，加大對于智能化施工設備的投入，有利于加快施工速度[1]。

高速公路隧道工程項目中，工作人員在施工開始前，要對工程項目的準備工作進行設計規劃，制定明確的施工目標和安全保障，完成注漿的參數設置和效果檢查。同時要及時準確處理現場出現的各種問題，嚴格把握隧道加固施工技術的應用效果，快速安全地將項目完成。在不同施工環境中，相關技術人員要始終貫徹注漿標準的管理，制定合理注漿配比。本文以云南墨臨高速公路隧道為實驗對象，對注漿加固施工技術進行實驗研究與分析。

1" "注漿準備

1.1" " 注漿材料制備

根據高速公路隧道地質情況以及具體的加固要求，選用硫鋁酸鹽水泥單漿液，與一般水泥單漿液相互進行配比使用。在外部采用普通水泥-水玻璃注漿加固漿液進行止水帷幕，在內部采用硫酸鋁鹽和一般水泥漿液進行配合，從而完成對加固高速公路隧道地層的目的[2]。

取出一定比例的水泥和水玻璃，分別倒入兩個容器中，將容器1中的液體不斷倒入容器2中進行混合攪拌，混合開始時即進行計時。然后將容器2中的混合液倒回容器1中，不斷重復此操作，直到漿液不再流動。觀察并記錄所用的具體時間，得到雙漿液凝膠后的時間。

具體漿液配比的參數如下：一般水泥漿液可以按照水灰比（0.8～1.0）：1、體積比不變的要求進行配比。普通硫酸鋁鹽水泥按照水灰比（0.8～1.0）：1、體積比不變的配比要求進行配比。水泥-水玻璃雙漿液按照水灰比（0.8～1.0）：1的配比程度完成配比。注漿材料選用硅酸鹽水泥，規格為P·O42.5。選用水玻璃材料的規格濃度為39Be，模數為2.5～2.9。

選擇試驗所需的儀器包括兩個1500mL的燒杯、一個細篩、一只比重計、兩支玻璃棒、一個電子天平和一個壓力計。將45波美度的水玻璃稀釋到試驗所需濃度，把水注入水玻璃中，不斷稀釋得到試驗要求的波美度，用比重計進行測量[3]。按照試驗要求的配比方案測量得到一定質量的水泥，將水泥倒入到燒杯中，稱取相同質量的水，將水注入進水泥中，不斷進行攪拌，得到均勻攪拌的配制水泥漿液，對燒杯內溶液高度進行標記。選擇相同容積的燒杯注入相同高度的水，將燒杯中的水倒進測量筒中，測量得到的水體積，即為水泥漿液的總體積。

對高速公路隧道的周邊土層進行土樣處理，將得到的土樣用天平稱取相應質量后，倒入燒杯中進行攪拌。將水泥漿液與土樣進行混合，不斷攪拌至均勻程度后，稱取同等質量的水泥-水玻璃，再將水玻璃倒入攪拌容器中不斷攪拌，得到均勻土樣。在試模內部進行處理，將土樣一并倒入其中。

制樣過程中選用分層方式進行厚壓處理，根據試驗需要的密度來保證不同層土質。將試驗所需土塊表面積進行抹平，隨后放入保溫箱中，對土塊進行養護，于第3天時進行脫模處理。將土塊進行序號標記，標注制備的時間和編號。用塑料薄膜將土塊進行包裹，以減少土塊內部的水分流失，隨后再進行養護處理。等到第8天時測量抗壓強度后繼續養護，于第30天時再進行一次抗壓測量。抗壓強度計算公式為：

（1）

公式（1）中： 為土塊的抗壓強度；P為土塊裂開時的最大荷載；A為得到的受壓面積。

1.2" " 設計相應參數

1.2.1" "加固范圍

對高速公路隧道的試驗斷面超前注漿進行參數設計，得到的縱向加固范圍為ZK93+877～ZK93+843。橫向加固范圍為工作面以及開挖標準線向外延伸5m[4]。在試驗場地挖出一個3m×3m×1.5m的試驗坑，選用鋼制注漿管進行注漿，鋼管直徑一般為25mm，長度在1.5m左右。

1.2.2" "注漿參數

注漿的擴散半徑一般為3.2m，設置孔間的距離為3.8m。注漿壓強始終保持在2MPa左右。注漿的孔徑設計為90mm。注漿過程中要保持勻速注漿，一般設定注漿速度為10～110L/min。同時設置止漿墻，止漿墻的厚度要求在3.5m左右，以對注漿后的漿液進行止漿處理。

注漿孔數量也要進行設計，在管壁鉆注漿孔時，注漿眼呈螺旋狀，選擇數量為146個為最合適。將提前配置好的加固漿液進行注漿施工，從外圈開始不斷向內圈進行注漿，為了保證注漿效果，將斷面進行分段處理。

根據施工時不同地質狀況得到分段長度，縮減工程量。在土質松軟地段確定分段的距離為5m。在土質緊密層分段距離控制在10m以內。為了保證孔中漿液能夠到達孔底，檢測注漿后的成孔情況，使用PVC管完成注漿[5]。

1.2.3" "管棚支護參數

注漿結束后需要在拱部挖出一個管棚，管棚剛性支護全長34m，開孔位置距襯砌面垂直距離為35cm，環向間距為40cm，外插角為3°，布設支護數量為35根。

管棚支護采用外徑120cm的熱軋無縫鋼管加工，加工鋼管一節長度約為4～6m，鋼管兩端分別用15cm連接絲連接。內部層導管采用I18工字鋼進行支撐，采用C25混凝土澆筑[6]。支護左洞錨桿使用砂漿錨桿，配合的鋼筋網為30cm×30cm，仰拱為C30防水鋼筋混凝土，厚度為60cm。

將鋼管頭部加工成錐形尖端并進行封閉。鋼管上設置注漿孔，孔徑12mm，孔間距15cm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止漿段250cm。管棚支護底部最低端不需要設置溢漿孔。

2" "注漿加固工藝

2.1" " 注漿流程控制

在注漿施工時，需要從上至下，進行分段式注漿。在開始注漿前需要對設備等安全性能進行檢查，同時完成對注漿材料的配比設計。在注漿時，觀察并記錄注漿過程中壓力的數值變化，明確注漿量范圍。觀察導向墻的變形程度和漿液情況[7]，當導向墻外形變化時，注漿過程結束。隨后關閉閘閥對注漿口進行快速封堵。

為了使得漿液能夠及時到達并擴散，不產生串漿或者漿液冒出的情況，控制注漿量，選擇注漿壓力2MPa進行控制。同時啟動止漿泵，在泵正常工作后關閉閥門，使其停止運作。調節壓力旋鈕使壓力在油壓刻度層上，不斷對其進行注漿，提升阻力。當泵壓達到相應要求時，停止注漿，關停泵。

清理施工現場的多余雜物。按照設計好的鉆孔位置進行鉆孔，選用相應設備對孔中的泥漿雜物進行清除，插入長度35mm注漿管。在注漿管的底部設置花管。用壓漿機將配制好的漿液完成注入。如果遇到串漿的情況，則需隔孔進行注漿，按照一定比例延長兩個注漿孔之間的間隔時間。等待注漿的漿液完成凝固后，再對其余的孔進行注漿。

2.2" " 冒漿與漏漿處理

如果發生冒漿的情況，則需要采用麻線等材料進行堵塞，待縫隙中不再有漿液冒出，利用水泥-水玻璃混合液進行封堵。使用低壓、小流量、低次數等間歇性注漿方式對其進行灌注[8]。當漿液無法注入時，需要盡快找到注漿不下去的原因，同時對注漿管進行清洗，保證注漿管內部通暢，防止液體內部堵塞。

如果過程中發生漏漿的情況，則需要選用低壓，小流量，低次數，提升漿液濃度的注漿方式進行灌注。在特殊情況中選擇砂漿或者其他材料先進行封堵，隨后再選用水泥－水玻璃漿液注漿加固。

3" "實驗測試與分析

3.1" " 開挖過程中位移測試

高速公路隧道開挖，對于地表及周圍地層位移存在影響。因此，采用有仰拱和無仰拱兩種工況的位移分析來驗證加固效果。開挖過程中豎向位移分布如圖1所示。

由圖1可知，在應力場作用下最大豎向位移為2.5cm。開挖過程中有仰拱時的豎向位移比無仰拱時的豎向位移普遍偏小，豎向位移最大值均位于開挖5m處，在開挖25m處時無仰拱位移為1cm。隨著開挖位置的不斷深入，位移量也逐漸變小，說明在高速公路隧道注漿加固施工完善，維持地層平穩效果明顯。

3.2" " 車輛振動附加荷載對隧道基底影響測試

高速公路隧道行駛車輛在車速為80km/h時，在10m軸距產生的激振頻率為12.25Hz。在試驗路段設置5個測量點，根據測量得到不同工況下，仰拱面每個測量點的沉降值，具體數據如表1所示：

由表1可知，有仰拱基礎工況下隧道底部路面上各測點的沉降量，明顯小于無仰拱基礎的工況。同種工況下的高速公路隧道仰拱上各測點沉降量變化不大。位于隧道中間位置的測點3的沉降量最大。兩種工況在測試點4和測試點5處的沉降量均逐漸變小，說明加固效果顯著。

4" "結語

通過對隧道注漿加固施工技術的改進和創新，提高了材料的重復使用次數，確保了成型后隧道注漿加固施工質量，加快了施工總體進度，從而實現了高速公路隧道的安全施工。但該設計還存在不足之處，如工期的不合理分配問題，工程中材料浪費問題，成本結算不足的問題等。今后在研究中，對提高結構穩定與安全加以要求，優化結構設計模型，消除施工中有可能產生的誤差，加快施工速率，實現更安全、更快速的高速公路隧道注漿加固施工。

參考文獻

[1] 劉繼紅.注漿預加固施工技術在地鐵隧道地層中的應用[J].工程抗震與加固改造，2021，43（2）：171～172.

[2] 蘇興矩，丘仁科，邱禮球，等.富水全風化花崗巖隧道注漿加固技術研究[J].地下空間與工程學報，2021，17（S2）：788～792+813.

[3] 何秋敏，周冬輝，魏琪.淺埋暗挖全斷面砂層隧道超前注漿加固技術研究[J].城市軌道交通研究，2022，25（9）：166～171.

[4] 計中彥，張學民，陳進，等.高速公路隧道裝配式仰拱結構施工技術研究[J].鐵道科學與工程學報，2021，18（4）：983～990.

[5] 劉香會，王利民，王浩，等.礦山法隧道止水帷幕注漿鉆孔施工控制關鍵技術研究[J].建筑技術，2022，53（9）：1146～1148.

[6] 葉欣欣，苗苗，鐘宇健，等.淺埋偏壓富水隧道地表注漿加固效果分析[J].現代隧道技術，2021，58（4）：229～236.

[7] 黃帆，金建偉，李博.公路山嶺隧道洞口“零開挖”單向出洞施工技術研究[J].公路，2021，66（4）：371～375.

[8] 王學斌.公路隧道施工對鄰近建筑物的影響及控制[J].公路交通科技，2022，39（8）：182～190.