黃土隧道工程過(guò)軟塑層注漿加固施工技術(shù)

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【關(guān)鍵詞】黃土隧道；過(guò)軟塑層；注漿加固

1工程概況

上閣村隧道建設(shè)于甘肅省慶陽(yáng)市寧縣境內(nèi)，為典型的黃土臺(tái)塬區(qū)，施工現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)較為平坦，由塬面中心向四周逐步緩傾，該處高程介于1030耀1280m，產(chǎn)生的最大高差約250m。該隧道樁號(hào)范圍DK207+517.55耀DK214+300，總施工長(zhǎng)度6782.45m，設(shè)置25譯縱坡，最大埋深102m。根據(jù)施工要求，設(shè)置3座斜井（520m、175m、650m），主要為正洞施工作業(yè)提供支持。

2工程地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果得知，DK210+257耀DK211+000段地質(zhì)環(huán)境特殊，該處通過(guò)軟塑夾層，區(qū)域內(nèi)地下水豐富，部分為軟塑狀，經(jīng)開(kāi)挖作業(yè)后圍巖穩(wěn)定性隨之下降，伴隨有變形、坍塌等問(wèn)題，不利于正常施工作業(yè)。

2.1工程問(wèn)題

DK210+905耀DK210+884出現(xiàn)塌方事故，該處拱頂至地表埋深較大，約為61m，含有大量硬塑圍巖，部分區(qū)域?yàn)檐浰軤?，拱部設(shè)置于地下水位線周邊區(qū)域。實(shí)際開(kāi)挖結(jié)果表明，中、下臺(tái)階兩側(cè)均出現(xiàn)較明顯的滲水現(xiàn)象，在此影響下圍巖長(zhǎng)期處于浸泡狀態(tài)，為松軟結(jié)構(gòu)，且伴隨拱部掉塊的問(wèn)題，圍巖的穩(wěn)定性明顯不足，多為吁級(jí)圍巖。

2.2處理方法

為確保施工安全，針對(duì)DK210+884耀DK210+740段（總長(zhǎng)144m）采取地表袖閥管注漿措施，在控制土層滲透現(xiàn)象的同時(shí)盡可能增強(qiáng)地層穩(wěn)定性，給開(kāi)挖作業(yè)創(chuàng)造安全的環(huán)境。

3整體設(shè)計(jì)

確定注漿孔設(shè)置方案，采取等邊三角形梅花形布置方式，以現(xiàn)場(chǎng)情況為準(zhǔn)，注漿擴(kuò)散半徑設(shè)定為1.3m，通過(guò)注漿的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)該段的加固處理。

3.1加固范圍

橫向：針對(duì)隧道橫向左右兩側(cè)5m位置的加固處理，提升該區(qū)域的穩(wěn)定性。豎向：針對(duì)隧道兩側(cè)的加固處理，自仰拱底部開(kāi)始加固，持續(xù)至拱頂上方5m處；針對(duì)洞身的加固處理，即隧道拱部以上3m以及拱頂以上5m2部分。

3.2注漿參數(shù)

注漿加固參數(shù)具體見(jiàn)表1。

3.3注漿材料

所用材料為P•O42.5硅酸鹽水泥單液漿，水玻璃35耀40毅B佴，模數(shù)2.4。

3.4袖閥管加工

以無(wú)縫鋼管（規(guī)格為準(zhǔn)76mm、厚3.5mm）為原材料經(jīng)特定工藝制得，單節(jié)長(zhǎng)度控制為5耀9m，通過(guò)插管外接頭焊接的方式實(shí)現(xiàn)各節(jié)段的穩(wěn)定連接。3.5施工工藝流程袖閥管注漿施工工藝流程具體見(jiàn)圖1。

3.6注漿施工

3.6.1鉆孔使用到全站儀以及相關(guān)輔助設(shè)備確定注漿孔的合適位置。利用地質(zhì)鉆機(jī)展開(kāi)鉆孔施工作業(yè)，孔位偏差應(yīng)得到有效控制，即水平方向臆5cm，垂直方向臆1/150【1】。準(zhǔn)確記錄鉆孔中的各項(xiàng)參數(shù)，以便為后繼續(xù)注漿施工提供指導(dǎo)；輔以膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁措施，重點(diǎn)關(guān)注易塌孔的區(qū)域，該處采取套管護(hù)壁的方式。掌握鉆孔作業(yè)實(shí)際情況并將其完整記錄，為注漿施工提供指導(dǎo)；成孔后，通過(guò)人工作業(yè)的方式緩慢下放袖閥管，并為之注入套殼料。

3.6.2安裝剛性袖閥管結(jié)束鉆孔作業(yè)后完成退鉆桿操作，通過(guò)焊接的方式將各節(jié)段袖閥管連接成整體結(jié)構(gòu)，下放到孔底，注入套殼料；處理孔口處，可利用速凝水泥砂漿填充，此舉可避免后續(xù)注漿時(shí)出現(xiàn)返漿現(xiàn)象。

3.6.3漿液配制通過(guò)試驗(yàn)的方式確定合適的注漿工藝參數(shù)，在此基礎(chǔ)上明確各攪拌桶的實(shí)際配比，考慮攪拌桶容積量，經(jīng)計(jì)算后求得漿液體積，漿液配制工作中，使用到專用計(jì)量桶，操作中安排專員檢查，在攪拌桶相應(yīng)刻度處做好標(biāo)記工作，隨后向攪拌機(jī)中摻水，運(yùn)行設(shè)備后摻入適量水泥并持續(xù)性攪拌，確保各類材料達(dá)到均勻混合的狀態(tài)。

3.6.4注漿施工此處為單孔注漿方式，單次注漿段長(zhǎng)度穩(wěn)定在0.5耀1m，結(jié)束首段注漿作業(yè)后，緩慢后退注漿芯管，以便展開(kāi)第二段的注漿作業(yè)，遵循上述流程完成整體注漿施工。在此過(guò)程中，需做好注漿參數(shù)的記錄工作，檢測(cè)凝膠時(shí)間，對(duì)不足之處進(jìn)行調(diào)整，確保注漿質(zhì)量。

3.7注漿順序

針對(duì)袖閥管的注漿作業(yè)，遵循先外后內(nèi)的順序，采取間隔跳孔注漿的方式。3.8注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)引入頂壓定量相綜合的控制方式，以此作為評(píng)定注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)，要求終壓為2耀3MPa，與此同時(shí)，檢驗(yàn)每米注漿量，該值若未超過(guò)1000L，即可結(jié)束注漿。采取單孔注漿的方式時(shí)，若要結(jié)束注漿作業(yè)，要求實(shí)際注漿量應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值的1.5倍，或是滿足設(shè)計(jì)要求后再維持該狀態(tài)10min。

3.9回填封堵

完成鉆孔作業(yè)后設(shè)置袖閥管，本工程采取的是后退式注漿的方式，封堵區(qū)域?yàn)榧庸谭秶量卓谥g，材料使用的是速凝水泥漿。3.10注漿后地表處理針對(duì)注漿加固段展開(kāi)二次襯砌施工作業(yè)，隨后處理地表以下2m區(qū)域內(nèi)的所有袖閥管，對(duì)其采取切割處理措施，并輔以土壤換填操作，要求有效土壤厚度達(dá)到0.5m，其壓實(shí)系數(shù)至少為0.83。

4施工常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，注漿時(shí)易出現(xiàn)串漿等不良問(wèn)題，需為之采取針對(duì)性處理措施。1）鉆孔作業(yè)時(shí)若出現(xiàn)空腔，將對(duì)正常鉆進(jìn)造成影響，需填充雙液漿，此后再次鉆進(jìn)。2）針對(duì)孔間串漿現(xiàn)象，其主要原因在于注漿壓力過(guò)大、孔距偏小，應(yīng)及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，調(diào)節(jié)好注漿壓力與速度，將其穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，或轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇注漿的方式。3）若注漿壓力上升遲緩，將帶來(lái)漿液流失現(xiàn)象，諸如漿液濃度不足、注漿方式不合理等均是常見(jiàn)的原因【2】?；诖耍蚤g歇注漿的方式較為可行，或是合理調(diào)整漿液凝結(jié)時(shí)間。

5注漿效果評(píng)定

結(jié)束注漿作業(yè)后，需選取合適的方法評(píng)定注漿加固效果，現(xiàn)階段較為可行的方法較多，以下對(duì)3種典型的方法加以分析：1）分析法。獲取注漿作業(yè)時(shí)的各項(xiàng)信息，將其整合后展開(kāi)對(duì)比分析，通過(guò)定性、定量相綜合的方式評(píng)定施工效果?；谑┕ば畔ⅲ纬蒔-Q-t曲線，進(jìn)一步評(píng)定注漿效果。通常而言，若P-t曲線表現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，Q-t曲線表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，并且結(jié)束注漿作業(yè)后實(shí)際壓力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)際注漿速度也在許可范圍內(nèi)，此時(shí)可認(rèn)為注漿效果良好。2）漿液填充率反算法。建立在總注漿量的基礎(chǔ)上，通過(guò)反算的方式求得漿液填充率，若該值超過(guò)80%，則認(rèn)為注漿效果良好。3）檢查孔取芯法。完成注漿作業(yè)后，分析注漿量分布特性，并綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境，形成P-Q-t曲線圖，確定注漿薄弱之處，針對(duì)性地檢查該孔，基于觀察、取芯相結(jié)合的方式評(píng)定施工效果。此環(huán)節(jié)中，嚴(yán)格控制好檢查孔數(shù)量，以鉆孔總量的3%耀5%為宜，并滿足取孔芯率躍70%的要求。

6結(jié)語(yǔ)

黃土隧道施工環(huán)境復(fù)雜，拱頂易出現(xiàn)明顯的變形現(xiàn)象，且該處施工難度較大，因此拱頂施工控制措施尤為關(guān)鍵。通過(guò)注漿前后拱頂狀況的對(duì)比分析得知，采取注漿的方式可有效控制拱頂位移。但注漿加固施工復(fù)雜度較高，需注重如下3點(diǎn)內(nèi)容：（1）做好注漿前的檢查工作，要求機(jī)具管路具有優(yōu)良密封性，各接頭穩(wěn)定；（2）做好漿液配置工作，實(shí)際操作中相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)佩戴好防護(hù)用品，隔離水泥漿液，以免對(duì)皮膚造成損傷；（3）注漿作業(yè)時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作，明確注漿壓力實(shí)際情況，若出現(xiàn)泵壓驟增現(xiàn)象時(shí)，表明管路的順暢性不足，應(yīng)采取處理措施；若泵壓提升幅度較慢，則要從漿液黏度入手解決問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉俊如.山西某地淺埋偏壓小凈距黃土隧道工程的穩(wěn)定性分析[J].山西建筑,2019(19):111-112.

【2】余燦鑫,張志海,王小松.炸山嘴黃土隧道地表注漿加固工程實(shí)踐[J].公路交通技術(shù),2017(2):80-84.

作者：謝經(jīng)臣 單位：中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司