浅埋暗挖隧道地表注浆施工技术

　　[摘要]：在大断面浅埋暗挖隧道开挖掘进施工前，结合场区内地质补钻资料，通过钻孔取芯岩样对比分析，对砂岩、泥质粉砂岩层和粉质粘土层采取地表注浆设计，对浆液不同配合比做配比试验，得出注浆参数，运用袖阀管后退式注浆工艺对地表进行大面积注浆，并在施工过程中，加强注浆量控制和施工过程控制，有效的加固了浅埋段地层，改善了围岩特性，为隧道掘进提供了有利的施工时机，取得了一定的经济效益。

　　关键词：浅埋暗挖隧道  地表注浆  施工技术

　　Abstract: Excavation Tunneling: Shallow Tunnels in large section of the field area geological make up the drilling data, comparative analysis of drill core rock samples, sandstone, argillaceous siltstone and silty clay layertake the design of surface grouting ratio test, compared the different mixing of the slurry obtained grouting parameters, the use of the sleeve valve tube back grouting process on the surface, a large area of grouting in the construction process, strengthening grouting controlcontrol and construction process, the reinforcement of the shallow segment stratum, and improve the surrounding rock features, and favorable timing of construction for the tunnel boring, and achieved a certain economic benefits.

　　Key Words: Shallow Tunnels; surface grouting; construction technology中图分类号：隧道工程     文献标识码：A        文章编号：

　　1 引言

　　注浆技术是加固软弱地层、改善地层水理性质的关键施工技术。随着科技的发展，得到了广泛应用，如道路基础加固、水池、地下室的防水堵漏、大坝基础的加固及填充大坝坝体的开裂缝隙、软弱围岩加固、围幕注浆、注浆堵水、坍方处理、桥台沉降控制、房屋沉降控制等，较好地解决了施工中碰到的难题。本文针对大面积隧道浅埋段地表应用注浆加固技术，改善了围岩结构状态，取得了良好的经济技术指标。

　　２ 工程概况

　　2.1设计情况

　　某隧道位于广东省境内，全长2056m。其中DK10+710～DK10+850为浅埋段，最浅埋深6.8m，设计为Ⅴ级围岩，采用CRD法开挖，开挖断面宽14.86m，高12.74m；初期支护采用全环I20a工字钢钢架支护，纵向间距60cm；拱部系统锚杆采用Φ25mm中空锚杆，锚杆长4.0m，间距0.8m×1.0m(环向×纵向)；拱部采用Φ42mm、长4.2m的注浆小导管做超前支护，间距0.4m×2.4m(环向×纵向)；拱墙、仰拱喷射28cm厚C25砼。

　　2.2工程地质

　　某隧道下穿滴水岩森林公园段，地表植被主要为竹林、灌木。表层为粉质黏土，浅黄色，硬塑。土质不均匀，黏性一般，含少量砂粒，厚2~6米；下伏震旦系（Z）中厚层状变质砂岩，紫红色，原岩结构构造部分风化破坏，岩芯多呈碎块状，手可折断，产状：200°∠65°，节理二组，全~强风化岩层，基岩裂隙水发育。

　　３ 注浆设计

　　3.1  注浆材料选定

　　在隧道浅埋段地表进行钻探取样分析，0～6m为粉质粘土，褐黄色，硬塑，以粘土为主，次为粉粒，含少量碎石，土质不均，粘性较差；6～13m为全风化泥质粉砂岩，棕红色，原岩结构基本破碎，但尚可辨，岩芯呈坚硬密实砂土状，遇水易软化崩解；13～20m为强风化泥质粉砂岩，棕红色，泥质结构，层状构造，节理裂隙发育，岩芯多呈碎块状，部分饼状，短柱状，岩质较软；20～35m为强风化粗砂岩，浅灰色，粗粒结构，层状构造，节理裂隙发育，岩芯多呈碎块状，岩质较软。通过分析以上地质补钻资料，注浆材料孔底5m范围内选用超细水泥-水玻璃双液浆，其它部位选用超细水泥浆。

　　3.2  注浆孔设计

　　在隧道中心线两侧各17.5米地表范围内进行注浆处理。注浆深度处理范围：洞顶位置，处理至拱顶开挖线外50cm的范围；隧道两侧，处理至仰拱下3.5米处。孔间距按1.5m×1.5m梅花型布置。如图1、2所示。

　　3.3  浆液参数选定

　　根据地表钻探和布孔位置，采用单液浆和双液浆相结合的施工加固方法，使全～强风化泥质砂岩得到有效加固，为后序开挖掘进工作奠定基础。由试验室做浆液配比试验，确定浆液参数，具体如表1、表2。

表1 浆液配比

表2 双液浆试验凝固时间

　　3.4  注浆参数确定

　　根据现场钻探资料，该工点主要为粉质粘土层和泥质粉砂岩层，浆液扩散半径取0.9m；注浆压力2～4MPa；浆液凝胶时间2′～4′；注浆速度20～60L/min；注浆分段长度0.4cm。

　　3.5  单孔单段注浆量计算

　　该工点注浆主要以加固地表为目的，注浆结束标志主要以注浆量控制。单孔单段注浆量采用下式计算

　　Q=nπR2hα（1+β）

　　式中：Q-单孔单段注浆量（m3）；

　　R-浆液扩散半径（m）；

　　h-注浆分段长度（m）；

　　n-地层孔隙率（裂隙度），裂隙带取2%～5%，断层破碎带取10%～20%，砂层及充填型溶洞和岩溶发育带取30%～40%；

　　α-地层空隙或裂隙充填率，取70%～80%；

　　β-浆液损失率，裂隙带和断层破碎带取5%～20%，砂层及充填型溶洞和岩溶发育带取10%～20%。

　　通过上式计算，单孔单段注浆量为235L～391L。

　　3.6  注浆结束标准

　　单孔或单孔单段注浆时，当注浆量达到设计注浆量，或者注浆压力达到设计终压时注浆速度小于5～10L/min。

　　4  注浆施工

　　4.1 注浆试验

　　根据现场选取有代表性的断面，按设计要求布点，钻孔取出岩芯，清孔后下袖阀管，管口周围密封后进行压水试验,检查管路连接气密性和机械运转状态。按试验室提供的配合比进行试验，主要目的是为了确定合理的施工配合比；检验地层注浆扩散半径，注浆量控制及压力情况；为后序注浆工作提供参考。

　　4.2 注浆工艺

　　4.2.1  钻孔

　　该工点注浆场地面积大，钻孔不受其它施工干扰，清理地表后，按测量断面布置孔位，采用10台XY-100型钻机同时钻孔。钻机就位后，调整钻杆垂直度；开钻时采用套管定位，泥浆护壁成孔；钻孔过程中，记录每个钻孔取出的岩芯和长度，分析岩样确定岩层厚度及注浆长度。

　　4.2.2 安装注浆管

　　袖阀管由聚乙烯塑料制成，每根管长4m，外径φ47mm，壁厚4mm，每隔33.3cm 钻一组8个8mm的射浆孔，外包橡皮套，管口两端配有闷盖。清孔检查合格后准备下管，管口底端加闷盖，管内充满清水，管与管之间采用丝扣连接，沿套管护壁下到孔底。拔出套管后，从孔底至地面以下3m范围内采用粗砂或碎石将注浆管周围填充密实；地面以下3m至地面孔口范围内采用水泥砂浆加速凝剂封堵密实。

　　4.2.3  注浆及注浆特点

　　注浆方式采用后退式袖阀管分段注浆工艺，注浆顺序采用约束-发散性方式。根据现场实际情况，该工点在靠线路左侧山脚路旁设一台75KW发电机，两台WB-150型双液浆注浆机，配两台搅拌机，由专人负责操作，通过对讲机与现场施工员保持联系。该注浆机设备注浆速度分四个档位，注浆压力0～10MPa，可根据注浆情况调整注浆速度，与注浆点相距60m左右。施工时一般钻线路横向三排孔后，即可按两序孔原则开展注浆作业。采用双液浆超细水泥-水玻璃有如下特点：

　　（1）在粉砂岩层中可注性好，浆液扩散半径大，填补浆液空白区；

　　（2）凝胶时间可控，对于浆液输送距离远，浆液在地层中的凝固非常有利；

　　（3）早期强度较高，对本段洞内开挖掘进施工有利。

　　4.2.4  注浆施工注意事项

　　（1）钻孔时严格控制钻孔垂直度，利于下袖阀管；

　　（2）孔口管段封堵密实，由孔底开始注浆，每次注浆段长0.6～1.0m。注完第一注浆段后，利用止浆系统提升至第二注浆段注浆，直到完成该孔注浆；

　　（3）按试验室提供的浆液配比注浆，可根据注浆情况适当调整；

　　（4）按注浆施工工艺进行，两端人员配合好，调整好注浆速度，时刻注意压力表变化；

　　（5）注浆过程中发生堵管时，及时查找原因，检查浆液浓度、浆液凝胶时间、浆液内有无固体杂物、注浆泵缸体内有无堵塞、注浆管路有无弯折；

　　（6）处理串浆孔位时，应加强封孔质量，调整注浆速度和注浆压力，严格按分序孔位进行注浆；

　　（7）注浆管无法提升时，检查注浆管丝扣有无脱落，止浆塞与注浆管是否配套，及时更换；

　　（8）注浆时做过注浆记录，检查核对该孔注浆量和注浆压力，未达到设计注浆量时补注。

　　5  注浆效果检查

　　通过地表采取双液浆和单液浆联合注浆加固后，为检查注浆效果，采取地表钻孔取出岩芯，与钻孔时取出的岩芯对比，岩芯呈柱状，完整性好。经测算岩样中含浆量，达到设计注浆要求，满足洞内开挖支护条件。在本段开挖施工过程中，掌子面上有部分浆体与围岩固结，线路左侧中台阶有部分渗水，流量不大，处于可控状态。

　　6  结论

　　通过地表注浆加固技术，加快了隧道洞内开挖时间，两者在工序上相互配合。依据地质岩样分析，确定注浆材料，设计合理的注浆方案，选好注浆参数，控制好地表注浆施工过程，在隧道浅埋段开挖掘进施工中发挥了重要作用，在其它类似工程施工中具有广泛的发展前景。

　　参考文献

　　张民庆，彭峰．地下工程注浆技术．北京：地质出版社，2008