攮恭确发 ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ ＡＮＤ Ｍ＿ＡＲＫＥＴ Ｖ０１．１８，Ｎｏ．１，２０１ １ 浅谈隧道帷幕注浆 韩文军 （中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西西安７１００２１） 摘 要：结合某铁路隧道工程的实例，对隧道帷幕注浆的方法、目的、准备工作和控制要点进行了介绍，对帷幕注浆的施 工过程进行了重点说明，对有关注意事项进行了总结。帷幕注浆在隧道工程中应用较为广泛，但是，在实际应用过程中仍 需对相关环节进行控制，以确保注浆质量。 关键词：隧道工程；帷幕注浆；围岩加固；工程事故处理 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１１．０１．０１２ １ 工程概况 某铁路隧道全长４４１ｍ，起止里程为ＤＫ１９３＋８６７一 ＤＫ１９４＋３０８，属双线隧道，隧道最大埋深不超过４０ｍ，属浅埋型 隧道。隧道入口处表层是厚度为２．５ｍ的黄褐色粉质粘土，土质 均匀、柔软、可塑性强。下伏Ｔ２ｂｌ，属泥灰岩，灰褐色，夹有少量 页岩，中厚层状，风化较为严重。２０１０年２月２日凌晨５时，当隧道 施工至ＤＫ１９４＋０３９段时，掌子面发生突水事故，突水量约为 １６０ｍ３／ｈ，前三十分钟水质非常浑浊，之后水质开始变清。事故 发生后，监理人员立即调集抽水机进行抽水，抽水量为 １２０ｍ３／ｈ，直至一个月后，突水量才逐渐降低到３ｍ３／ｈ。根据ＴＳＰ 检测资料显示，ＤＫ１９３＋９８０一ＤＫ１９４＋０３９段围岩呈破碎状，裂 隙发育，而根据钻探前的有关资料显示，ＤＫ１９４＋０１４ ＤＫ１９４＋０３９段的左侧发育一充填型溶腔，其内部充填物为流塑 状淤泥，并与地表某岩溶洼地相连通。由于受到钻机能力的限 制，施工人员没有打通溶腔，因此，改用帷幕注浆工艺对其进行 加固。 ２注浆方案及目的 ２．１ 注浆方案 （１）在ＤＫ１９４＋０４１～Ｏｌ１段采用超前帷幕预注浆法进行注 浆，范围设定在上台阶开挖轮廓线５ｍ之外，同时，对位于掌子 面左侧，开挖轮廓线之内的溶腔填充物进行预注浆加固。 （２）当ＤＫ１９４＋０４１～０１１段的前帷幕预注浆达到有关标准 的要求后，即可进行下一道工序的施工。 根据现有的探测资料，将超前帷幕注浆设定在 ＤＫ１９４＋０４１—０１１段，同时，在注浆过程中还根据注浆孔探测效 果检查和ＴＳＰ检测结论，对注浆段落及方案进行了适当的调 整。 ２－２ 注浆目的 注浆结束后，浆液会发生化学反应并析出大量的硅胶，而 这部分硅胶则会在与水泥浆充分混合后充满裂缝，进而形成一 个范围较大的封闭式筒状加固区，最终在隧道上部断面开挖轮 廓线以外形成一个厚度为５ｍ的注浆加固圈，从而达到堵水、加 固的目的。 注浆后，围岩的强度和自稳时间会逐渐增加，工程管理人 员可根据注浆效果决定何时进行下一步的开挖以及采取哪些 支护措施。 ３准备工作 ３．１辅助工程和设备 （１）在对ＤＫ１９４＋０４１ ０１１段进行注浆前，出口下台阶紧跟 掌子面，不大于１倍洞径，使初期支护能够尽早闭合，二衬紧跟。 （２）在ＤＫ１９４＋０４１～０３９段上台阶处设置厚度为２ｍ的Ｃ２０ 混凝土止浆墙。 （３）编制施工应急预案，提前准备抢险物资，对有关设备进 行检修，预留应急注浆泵。 （４）对抽排水设备进行检修。 ３．２初期试验 在正式进行注浆前，首先要进行注浆试验，以便对注浆终 压、浆液扩散半径、凝结时间、浆液配合比、注浆量、掌握浆液填 充率等参数进行更为合理的选择，在注浆过程中还要保证对有 关参数进行动态调整，以便使注浆质量和效果能够达到设计要 求的水平。 ３＿３注浆控制 ３．３．１注浆量的控制 注浆总量的计算可按照公式“Ｑ＝ｎ・ａ・Ａ”进行计算，其中，Ｑ 代表的是注浆总量，单位为ｍ ；ｎ代表的是所加固围岩的孔隙 率，单位为％；ａ代表的是已经得到证实的填充率，单位为％；Ａ 为被加固围岩的总体积，单位为ｍ 。 ３．３．２配合比的选择 注浆材料的配合比应按照施工地的地质情况和浆液的初 凝时间进行选择，并通过试验验证。一般来说，在使用水泥浆 液进行灌注时，水灰比的范围大致在０．８：１～２：１。如果需要将凝 结时间缩短，则可向浆液中加入氯盐或三乙醇胺速凝剂。如果 使用的是水泥一水玻璃浆液，那么水灰比的范围就应在０．８：１～ １．５：１，二者体积的比例最好设置为１：１—１：０．３。 ３．３．３凝胶、初凝时间的控制 浆液凝胶时间的选择一般通过此Ｃｓ浆液压注试验来确 技术与市场 第１８卷第１期２０１１年 定，如果进浆量很大，泵压在很长时间内不升高，那么胶凝时间 就可以选在１—２ ｍｉｎ；如果进浆量一般，泵压也稳定上升，那么 初凝时间就应该选在３～４ ｍｉｎ；如果进浆量较小，泵压升高极 快，那么初凝时间就应该选在５～６ ｍｉｎ。需要注意的是，双液浆 的凝胶时间与凝结时间并非一个概念。 ４帷幕注浆的施工过程 ４．１ 钻孔 注浆工程的第一步就是钻孔，既可采用旋转式钻机，也可 使用冲击式钻机，主要应根据成孔效果和地层条件进行合理选 择。钻孔位置要符合工程设计要求，将偏差控制在５ ｅｍ的范围 内，钻孔底部的偏差不得超过孔深的ｌ％。开孔时要保持低速， 当孔深不少于３０ ｃｍ后，即可转入正常转速，工作人员要注意将 钻机尽可能的贴近岩面，从而降低钻杆的震动，提高精度。在更 换钻杆时，要对其是否出现损伤和弯曲及水孔是否通畅等进行 检查。 ４．２注浆 埋管钻孔的直径应大于孔口管的外径，施钻过程要严格按 照设计要求的方向和位置进行。孔深以埋管长度＋０．５ ｍ为宜， 管的外露长度应在６０～７０ ｃｍ范围内。当包括注浆管在内的全 部孔口管安装完毕后，将孔口阀关闭，埋管工作全部结束。根据 设计文件的要求，注浆试验选择在掌子面左半幅奇数号孔进 行，总共包括３～６３￣１＜共ｌ２个试验孔位。 ４．２．１注浆工艺 如果岩层的破碎情况较为严重，应采用分段前进的方式进 行注浆，以免造成塌孔；如果岩层较为稳定，则应采用分段后退 的方式进行注浆。为了保证孔口位置的准确，每钻进一段距离 后，都要对其进行检查，如果出现偏差则应及时纠正。注浆和钻 孔的顺序均为由外向内，第１、２环全部进行钻孔、注浆，而第３～ ６环则应先钻掌子面左半幅的奇数孔，同一环的注浆要间隔进 行。如果奇数孔注浆效果不理想，再钻偶数号孔并进行补浆。掌 子面的右半幅孔在钻进过程中，如果岩层呈完好状态，则不需 注浆；如果岩层呈破碎状态，则采用与左半幅相同的注浆方法。 如果在钻孑Ｌ过程中发生较为严重的涌水，就要立即停止钻孔并 进行注浆。一般来说，单个孔的注浆应保持连续性，如果因不可 抗因素不得不中途停止，则应将孔重新钻至设计深度后再进行 复注。 ４．２．２过程控制 （１）要密切监视泵压及浆液流量的变化，如果这两项数值 突然出现较大幅度的变化，则应立即查明原因，及时处理。 （２）如果发现较大的空洞，则应先注入混凝土，然后再进行 注浆。 （３）如果发现局部单循环孔的压力无法上升，则应停止注 浆，并对双循环孔进行注浆，然后再对其进行复注。 （４）要严格按照实验结果进行浆液的配置，待水泥砂浆配 置结束后需用孔径为１ ｍｍ的过滤筛过滤一遍，除去其中的杂 棱 珊发 质。注浆管使用前要对其通畅度进行检查，并按照先大后小，先 稀后稠，先单后双的程序进行注浆。当浆液压力达到设计值时， 持压２ ３３３ｖ￣，当进浆量达到设计数量后即可停止注浆。 ４．２．３判定结束条件 单孔注浆的结束条件为：注浆压力达到设计值，浆液的注 入量达到设计要求的８０％以上。全段注浆的结束条件为：全部 注浆孔均符合单孔注浆的结束条件，保证没有漏注现象。 注浆结束后要对各孔的注浆效果进行复查，如果发现有未 达到要求的现象，应立即补孔注浆。 ５结语 （１）如果在钻进过程中因岩层破碎而导致卡钻，或突然出 现涌水，则应立即停止钻进并进行注浆，待扫孔后再重新进行 钻进。如果泵压出现突然升高的情况，应立即停止注浆并查明 原因，问题排除后再行注浆。 （２）在钻孔过程中要尽量使钻机贴近岩面，以便在减少抖 动的同时提高开孔质量。另外，工作人员在钻孔过程中也要密 切留意前方地层的情况，避免突发性的涌水对自己造成伤害。 （３）泵压和注浆量是两个非常重要的参数，一般来说，在注 浆的初期，注入量会逐渐增大，泵压则相对较小；在注浆中期， 这两个参数呈波浪状起伏，但总体上应该保持相对稳定的状 态；在注浆后期，泵压会急剧升高，注入量会明显降低。工作人 员应根据上述规律对注浆进行控制，如果发现反常现象，则应 停止注浆并查明原因，避免发生安全事故。 参考文献： ［１】 邓敬森．原位化学灌浆加固概论［Ｍ】．北京：水利水电出版 社．２００９． ［２】 中国电力出版社．钻探灌浆工［Ｍ】．北京：中国电力出版社， ２ｏｏ８． ［３】李忠．水砂突涌灾害机理、特征及防治［Ｍ】．北京：水利水电 出版社．２０１０． ［４】张庆贺．隧道及地下工程灾害防护【Ｍ】．北京：人民交通出版 社．２００９． 【５】 李国豪．隧道与地下工程【Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社， ２００８． ２１