隧道工程帷幕注漿技術(shù)要點(diǎn)研究

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摘要：結(jié)合實(shí)際的高速公路隧道工程案例，研究論述了項(xiàng)目隧道中帷幕注漿技術(shù)的相關(guān)施工要點(diǎn)。在高速公路隧道工程施工中采用帷幕注漿技術(shù)可有效優(yōu)化巖體本身的密實(shí)性與承載能力，保證水泥漿液順利灌注到開挖斷面以及巖縫中，排擠其中水分形成巖縫孔隙絕對(duì)加固。可為后期同類施工推廣應(yīng)用該技術(shù)提供有價(jià)值參考。

關(guān)鍵詞：帷幕注漿技術(shù)；高速公路隧道工程；方案；工程項(xiàng)目

0引言

帷幕注漿技術(shù)目前被大范圍應(yīng)用于高速公路隧道的掌子面上，它主要負(fù)責(zé)鉆取探孔與注漿孔，保證水泥漿液流暢灌注，為開挖面與周圍限定范圍內(nèi)的巖縫排擠水分，取而代之的是巖體縫隙內(nèi)飽滿且密實(shí)的水泥漿液。從施工結(jié)果來看，該技術(shù)提高了巖體整體的密實(shí)性，保證高速公路隧道在擁有止水帷幕后安全性大幅度提升。一般情況下，普通施工項(xiàng)目所采用的均為基于水泥漿液的單液水泥漿類漿液，比如說水玻璃類漿液配合水泥、TGRM水泥基特種灌漿材料都可用于帷幕注漿。

1帷幕注漿工藝的基本原理與流程

1.1帷幕注漿的基本工藝原理

帷幕注漿會(huì)在巖層的掌子面上鉆L型注漿孔，再向孔內(nèi)壓注水泥或水泥—水玻璃漿液，灌注的水泥會(huì)與巖體固結(jié)形成一體，最終形成隧洞中的保護(hù)體——止水帷幕。該技術(shù)采用到了液壓或氣壓技術(shù)來凝固漿液，按照設(shè)計(jì)濃度將注漿灌注于水泥孔中，直接改善注漿對(duì)象巖層的物理力學(xué)性質(zhì)，滿足工程需要。尤其是在高速公路隧道巖洞中施工會(huì)利用到該技術(shù)，提高隧道運(yùn)營安全性。當(dāng)然，帷幕注漿按照功能不同還分為兩種：防滲注漿以及加固注漿，后者主要用于隧洞巖層加固，前者則是為隧道防水工程做鋪墊，它基于基礎(chǔ)抗?jié)B能力強(qiáng)化提高帷幕注漿強(qiáng)度，可在具有合理孔距的鉆孔中完成注漿過程，形成類似帷幕混凝土防滲墻的基本結(jié)構(gòu)以截?cái)嗨鳎_(dá)到防滲堵漏的作用效果。

1.2帷幕注漿的基本工藝流程

帷幕注漿工藝首先要建立預(yù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)，它分為遠(yuǎn)期、中長(zhǎng)期以及臨前期，三期網(wǎng)絡(luò)通過與地質(zhì)調(diào)查設(shè)計(jì)的相互結(jié)合在地面地質(zhì)投射地質(zhì)情況，預(yù)測(cè)某些可能會(huì)出現(xiàn)高壓地下水的區(qū)域，采用地震波對(duì)地下部分進(jìn)行中長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。另外還會(huì)運(yùn)用到紅外線預(yù)測(cè)配合臨前預(yù)報(bào)，采用規(guī)格為30～50m的超前探水孔實(shí)施精確勘探探測(cè)，主要探明前方出水點(diǎn)的精確位置，合理分析帷幕注漿工程中的涌水量、涌水壓力、涌水位置以及泥沙含量等等。制定一系列的堵水方案，為后期的帷幕注漿技術(shù)施工提供有價(jià)值參考指標(biāo)參數(shù)[1]。

1.3選擇注漿材料

如上文所述，帷幕注漿的注漿材料大體上有3種：首先是單液水泥漿類漿液，這種漿液主要由水泥構(gòu)成，其中添加了一定量的速凝劑，用水進(jìn)行調(diào)和形成最終的漿液成品。單液水泥漿漿液具有8個(gè)特點(diǎn)，首先它的凝結(jié)時(shí)間可根據(jù)實(shí)際施工需要進(jìn)行隨意調(diào)節(jié)，這說明它的變化范圍可從幾分鐘到幾小時(shí)不等；第二，它的漿液結(jié)石率最高可達(dá)到100%，抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)到10MPa左右，可完全滿足基巖裂隙堵水加固相關(guān)要求，后期也會(huì)保持強(qiáng)度不下降；第三，它的抗?jié)B性能較好；第四，制備它的工藝設(shè)備相當(dāng)簡(jiǎn)單且操作便利，相比于雙液漿具有更大的優(yōu)越性；第五，它很難注入到0.2mm以下的巖石裂隙中；第六，它的漿液中不存在毒性，所以對(duì)地下水環(huán)境不會(huì)造成任何污染，相比于傳統(tǒng)中那些使用添加劑或化學(xué)制劑的堵水加固漿液更安全有效；第七，它的來源相當(dāng)豐富，整體性價(jià)比極高；第八，它的凝膠時(shí)間相對(duì)偏長(zhǎng)，可滿足長(zhǎng)時(shí)間施工需求。其次是水泥—水玻璃類漿液，這類漿液的主要成分除水泥以外還有水玻璃，二者會(huì)按照3:1的比例進(jìn)行雙液方式注入，必要時(shí)會(huì)加入以磷酸氫二鈉為主的緩凝劑，形成最終成品注漿材料。該注漿材料整體用途相對(duì)廣泛，且使用效果良好。最后是TGRM水泥基特種灌漿材料，這是一種超細(xì)水泥注漿原料，它的平均粒徑一般在5mm以內(nèi)，最大粒徑不會(huì)超過30mm，是特制的高性能水泥，可配合適當(dāng)種類與數(shù)量的外加劑共同使用，共同混合均勻制備成早強(qiáng)、高性能的水硬性膠凝材料。TGRM水泥基特種灌漿材料擁有以下3種基本特性：第一，它的表面積非常大，可注入0.2mm以下的巖溶裂隙中，這是單液水泥漿漿液以及水泥—水玻璃類漿液所無法做到的，是對(duì)前兩種灌漿技術(shù)的有效彌補(bǔ)，保證隧道巖層小裂縫不易擴(kuò)散釀成大患；第二，它的漿液結(jié)石率也可達(dá)到100%，抗壓強(qiáng)度卻比前兩種漿液更高可達(dá)到50MPa以上；第三，它需要配合專用的注漿工藝設(shè)備進(jìn)而提高操作技術(shù)含量。另外，該漿液同樣沒有任何毒性，不會(huì)對(duì)周圍及地下水環(huán)境造成污染，相比于化學(xué)藥劑及添加劑更加安全?？傮w而言，在注漿施工中要結(jié)合上述3種不同漿液類型進(jìn)行合理選擇，其中比較理想的參考依據(jù)就包括了隧道用水量，比如說如果遇到隧道斷層破碎導(dǎo)致用水量過大時(shí)，此時(shí)需要采用單液或雙液水泥漿漿液；如果遇到小裂隙、小水量情況就可采用TGRM水泥基特種灌漿材料。所以總體來講上述3種灌漿材料各有特點(diǎn)，應(yīng)該在高速公路隧道工程中作為注漿堵水的重要技術(shù)手段配合使用[2]。

2工程案例分析

2.1工程項(xiàng)目概況

某高速公路隧道施工建設(shè)項(xiàng)目隧道總長(zhǎng)度為1783m，其中隧道普通段的內(nèi)輪廓面積大約為120.3m2，最大縱坡在2.5%左右。根據(jù)前期地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的地震基本裂度為VII度。按照上述數(shù)據(jù)結(jié)合工程技術(shù)應(yīng)用預(yù)測(cè)的具體情況，預(yù)測(cè)該施工用水量大概在330m3/（d•km）。

2.2注漿方案提出

根據(jù)該工程的超前勘探情況具體參數(shù)，對(duì)注漿段的地下水發(fā)育情況進(jìn)行了分析，認(rèn)為可以在該段進(jìn)行隧道開挖施工，當(dāng)然在處理突水涌泥問題時(shí)應(yīng)該采用超前帷幕注漿技術(shù)。因此在該工程中主要采用了帷幕注漿技術(shù)，利用孔口管與小導(dǎo)管專門進(jìn)行注漿，保證鉆孔長(zhǎng)度控制在30～35m左右，注漿加固厚度在4～5m左右，工程全過程均采用全斷面注漿方式。

2.3工程項(xiàng)目的帷幕注漿技術(shù)應(yīng)用

第一，本工程在鉆孔施工過程中專門采用了慢速度、輕加壓、多給水的施工方式，圍繞鉆孔數(shù)據(jù)展開相關(guān)記錄工作，保證所記錄的內(nèi)容全面，例如施工起止時(shí)間、孔號(hào)、進(jìn)尺、巖石裂隙發(fā)育狀況、涌水量和涌水位置等等。在實(shí)際的鉆進(jìn)施工過程該工程施工采用了單孔出水量控制施工方式。首先觀察單孔出水量是否可控制在0.5L/s以內(nèi)，如果可以則繼續(xù)保持鉆進(jìn)狀態(tài)；如果出水量超標(biāo)則必須停止鉆進(jìn)，通過注漿處理加固巖層解決問題。第二，結(jié)合該工程的具體施工情況與試驗(yàn)結(jié)果確定水泥漿液的最佳配比量。施工中制作漿液要嚴(yán)格控制其配合比與漿液濃度，可采用網(wǎng)篩進(jìn)行過濾篩選（網(wǎng)篩為1×1mm網(wǎng)格）。過濾后的水泥漿液要加入到葉片立式攪拌機(jī)中進(jìn)行二次攪拌，保證水泥漿液被充分?jǐn)嚢杈鶆?，以便于滿足0.2mm以下的巖溶裂隙注漿。第三，施工中特別注意了注漿過程中的堵塞和滴漏問題，需要對(duì)注漿管理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的壓水實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真檢查注漿管理的密封性。最后配合管路壓注清水對(duì)巖石裂隙進(jìn)行徹底清洗，保證漿液通路的有效擴(kuò)大，增加漿液填充裂縫的密實(shí)性與完整度。第四，要結(jié)合該工程施工的具體情況規(guī)避鉆孔之間問題，例如有效控制用水量及水泥漿液注入速度，盡量將各個(gè)孔之間的孔隙安排得大一些，以便于更加合理控制注漿速度。第五，在該工程整個(gè)帷幕注漿過程中，需要滿足以下條件可完成整個(gè)注漿施工。例如注漿壓力要達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力終壓的0.5MPa左右；或者單孔的注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量標(biāo)準(zhǔn)的至少80%以上。整體來講該工程施工要保證每一鉆孔均滿足上述條件，同時(shí)也要規(guī)避漏漿問題，如此才可認(rèn)定整個(gè)高速公路隧道路段的注漿帷幕施工全部完成[3]。

3結(jié)語

綜上所述，在高速公路隧道工程施工中采用帷幕注漿技術(shù)可有效優(yōu)化巖體本身的密實(shí)性與承載能力，保證水泥漿液順利灌注到開挖斷面以及巖縫中，排擠其中水分形成巖縫孔隙絕對(duì)加固。例如上述案例工程中就采用了全斷面注漿施工技術(shù)，保證巖層密實(shí)度與止水帷幕的完美形成，為后期同類施工推廣應(yīng)用該技術(shù)提供有價(jià)值參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]史濤寧.隧道帷幕注漿施工技術(shù)探討[J].科學(xué)與財(cái)富，2018（6）：205.

[2]肖載興，鄭彥飛.重慶歇馬隧道ZK7+292涌水處治施工技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2016（18）：152-156.

[3]楊曉遠(yuǎn).高速公路隧道項(xiàng)目帷幕注漿技術(shù)應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（9）：276.

作者:鄧立平 單位:承德路橋建設(shè)總公司