隧道工程帷幕注漿技術要點研究

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摘要：結合實際的高速公路隧道工程案例，研究論述了項目隧道中帷幕注漿技術的相關施工要點。在高速公路隧道工程施工中采用帷幕注漿技術可有效優化巖體本身的密實性與承載能力，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加固。可為后期同類施工推廣應用該技術提供有價值參考。

關鍵詞：帷幕注漿技術；高速公路隧道工程；方案；工程項目

0引言

帷幕注漿技術目前被大范圍應用于高速公路隧道的掌子面上，它主要負責鉆取探孔與注漿孔，保證水泥漿液流暢灌注，為開挖面與周圍限定范圍內的巖縫排擠水分，取而代之的是巖體縫隙內飽滿且密實的水泥漿液。從施工結果來看，該技術提高了巖體整體的密實性，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

帷幕注漿會在巖層的掌子面上鉆L型注漿孔，再向孔內壓注水泥或水泥—水玻璃漿液，灌注的水泥會與巖體固結形成一體，最終形成隧洞中的保護體——止水帷幕。該技術采用到了液壓或氣壓技術來凝固漿液，按照設計濃度將注漿灌注于水泥孔中，直接改善注漿對象巖層的物理力學性質，滿足工程需要。尤其是在高速公路隧道巖洞中施工會利用到該技術，提高隧道運營安全性。當然，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，它基于基礎抗滲能力強化提高帷幕注漿強度，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構以截斷水流，達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報網絡，它分為遠期、中長期以及臨前期，三期網絡通過與地質調查設計的相互結合在地面地質投射地質情況，預測某些可能會出現高壓地下水的區域，采用地震波對地下部分進行中長期的監測預報。另外還會運用到紅外線預測配合臨前預報，采用規格為30～50m的超前探水孔實施精確勘探探測，主要探明前方出水點的精確位置，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施工提供有價值參考指標參數[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成，其中添加了一定量的速凝劑，用水進行調和形成最終的漿液成品。單液水泥漿漿液具有8個特點，首先它的凝結時間可根據實際施工需要進行隨意調節，這說明它的變化范圍可從幾分鐘到幾小時不等；第二，它的漿液結石率最高可達到100%，抗壓強度最高可達到10MPa左右，可完全滿足基巖裂隙堵水加固相關要求，后期也會保持強度不下降；第三，它的抗滲性能較好；第四，制備它的工藝設備相當簡單且操作便利，相比于雙液漿具有更大的優越性；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，所以對地下水環境不會造成任何污染，相比于傳統中那些使用添加劑或化學制劑的堵水加固漿液更安全有效；第七，它的來源相當豐富，整體性價比極高；第八，它的凝膠時間相對偏長，可滿足長時間施工需求。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，二者會按照3:1的比例進行雙液方式注入，必要時會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，這是一種超細水泥注漿原料，它的平均粒徑一般在5mm以內，最大粒徑不會超過30mm，是特制的高性能水泥，可配合適當種類與數量的外加劑共同使用，共同混合均勻制備成早強、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，是對前兩種灌漿技術的有效彌補，保證隧道巖層小裂縫不易擴散釀成大患；第二，它的漿液結石率也可達到100%，抗壓強度卻比前兩種漿液更高可達到50MPa以上；第三，它需要配合專用的注漿工藝設備進而提高操作技術含量。另外，該漿液同樣沒有任何毒性，不會對周圍及地下水環境造成污染，相比于化學藥劑及添加劑更加安全。總體而言，在注漿施工中要結合上述3種不同漿液類型進行合理選擇，其中比較理想的參考依據就包括了隧道用水量，比如說如果遇到隧道斷層破碎導致用水量過大時，此時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，應該在高速公路隧道工程中作為注漿堵水的重要技術手段配合使用[2]。

2工程案例分析

2.1工程項目概況

某高速公路隧道施工建設項目隧道總長度為1783m，其中隧道普通段的內輪廓面積大約為120.3m2，最大縱坡在2.5%左右。根據前期地質勘察發現該區域的地震基本裂度為VII度。按照上述數據結合工程技術應用預測的具體情況，預測該施工用水量大概在330m3/（d•km）。

2.2注漿方案提出

根據該工程的超前勘探情況具體參數，對注漿段的地下水發育情況進行了分析，認為可以在該段進行隧道開挖施工，當然在處理突水涌泥問題時應該采用超前帷幕注漿技術。因此在該工程中主要采用了帷幕注漿技術，利用孔口管與小導管專門進行注漿，保證鉆孔長度控制在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工程項目的帷幕注漿技術應用

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，圍繞鉆孔數據展開相關記錄工作，保證所記錄的內容全面，例如施工起止時間、孔號、進尺、巖石裂隙發育狀況、涌水量和涌水位置等等。在實際的鉆進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，如果可以則繼續保持鉆進狀態；如果出水量超標則必須停止鉆進，通過注漿處理加固巖層解決問題。第二，結合該工程的具體施工情況與試驗結果確定水泥漿液的最佳配比量。施工中制作漿液要嚴格控制其配合比與漿液濃度，可采用網篩進行過濾篩選（網篩為1×1mm網格）。過濾后的水泥漿液要加入到葉片立式攪拌機中進行二次攪拌，保證水泥漿液被充分攪拌均勻，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，需要對注漿管理系統進行相應的壓水實驗，認真檢查注漿管理的密封性。最后配合管路壓注清水對巖石裂隙進行徹底清洗，保證漿液通路的有效擴大，增加漿液填充裂縫的密實性與完整度。第四，要結合該工程施工的具體情況規避鉆孔之間問題，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，在該工程整個帷幕注漿過程中，需要滿足以下條件可完成整個注漿施工。例如注漿壓力要達到設計注漿壓力終壓的0.5MPa左右；或者單孔的注漿量達到設計注漿量標準的至少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，同時也要規避漏漿問題，如此才可認定整個高速公路隧道路段的注漿帷幕施工全部完成[3]。

3結語

綜上所述，在高速公路隧道工程施工中采用帷幕注漿技術可有效優化巖體本身的密實性與承載能力，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加固。例如上述案例工程中就采用了全斷面注漿施工技術，保證巖層密實度與止水帷幕的完美形成，為后期同類施工推廣應用該技術提供有價值參考。

參考文獻：

[1]史濤寧.隧道帷幕注漿施工技術探討[J].科學與財富，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[J].工程建設與設計，2016（18）：152-156.

[3]楊曉遠.高速公路隧道項目帷幕注漿技術應用[J].建筑工程技術與設計，2018（9）：276.

作者:鄧立平 單位:承德路橋建設總公司