灌浆技术在隧道施工中的应用

灌浆技术在隧道施工中的应用

陈仁强

中铁十四局集团有限公司山东省250014

摘要：随着我国经济不断发展，对基础建设的需求以及要求都有了不断的提高，因此，进行道路建设是我国经济建设中一项重要组成部分。我国国土面积广阔，而且地形种类繁多，所以也在不同地区需要进行不同的道路施工需要采取不同的施工方法。

在山地、河流及丘陵地区进行隧道施工，是最常用的一种施工方法。隧道施工中灌浆法的应用极大程度上提高了隧道施工的质量，因此下文就将对隧道施工中灌浆法的实际应用进行详细分析。

关键词：灌浆技术；隧道施工；应用

1、前言

现代化进程的加快，隧道建设项目数量越来越多，采用新技术、新设备对提高施工进度、确保施工质量有重要的作用。当前，解决隧道施工过程中出现的裂缝问题，主要是采用灌浆法进行加固。在实际操作中，需要对裂缝产生的原因进行分析，综合考虑内外因素，选择合适的灌浆材料和灌浆方案进行周边围岩灌浆加固，提高隧道周边围岩承载力和工程质量。

2、灌浆技术的认识及作用

灌浆法就是在进行注浆时，利用液压和气压或者是电化学原理，将能够固化的浆液在较高压力作用下注入到裂缝当中，进而使工程围岩的物理性能以及化学性能都得到一定程度的改善。用灌浆法进行隧道周边围岩加固能够使水泥和其他不同介质的固化浆液在压力作用下通过渗透以及充填等形式形成浆柱体。浆柱体形成之后，能有效的改善隧道周边围岩的性能，提高周边围岩的承载力和自稳力，有效的控制沉降和变形，同时可增加周边围岩的抗渗能力，裂隙水的自然排放，达到环保施工的效果。

在隧道施工过程中采用灌浆法，主要是为了以下几点：首先，为了增强隧道的抗渗透能力。因为在隧道周边围岩中将周边围岩与浆柱体进行结合，因此隧道周边围岩的密实度会大大提高，使得隧道周边围岩的孔隙率得到了减弱，最终使隧道的抗渗透能力也大大增加，使隧道整体质量得到提升。其实，利用灌浆法能够达到堵漏的效果。因为在进行隧道施工时可能会出现许多孔洞，因此在进行施工时采用灌浆法将这些孔洞进行封堵，能够保证水流不会从这些孔洞内进行渗入，进而保障了隧道工程质量。

再次，则是能够起到加固的作用。利用灌浆方法能够使隧道成为工程载体，也就是岩石的化学性能以及物理性能都得到提升，进而使混凝土的结构以及其强度都得到了提升，这也就达到了对隧道工程整体进行加固的目的。

3、灌浆法在隧道工程中的应用

为了使施工技术得到更好的应用，施工质量得到控制，就要做好施工前的准备。在具体工程开展前，要明确施工需要使用的原材料与设备，做好对这些内容的管理与控制。同时，这些工作也是工程开展的重点。在材料进场以后，要对其进行二次检验，确保无质量问题以后才可以使用到工程当中。同时还要做好对设备的维护与养护，很多设备长时间不用容易出现老化或者是磨损。在设备准备好以后，还要对其运行是否良好进行实验，同时将灌浆压力调整到合适的水平上。最后，要做好浆液的优化配比，在浆液扩散过程中，其半径要与隧道的孔洞参数值保持一致，这样才能从整体上使隧道的孔位放样更加规范、标准。

4、实例分析

4.1工程概况

中铁十四局集团有限公司承建的重庆歇马隧道为重庆市快速路一横线的控制性工程，隧址区位于四川盆地东部平行岭谷区，背斜成山，向斜成谷，山高谷深，岭谷相间，地质条件颇为复杂；主要的工程不良地质有断层、软弱围岩、突泥、涌水、煤窑采空区、有毒有害气体等；其中，隧址区域地下水分布广泛，岩溶构造发育，地表上、下水力联系复杂，隧址区地表有大烂池水库、以及众多凌乱分布的堰塘，均为当地村民的生活与农业生产用水；在本隧道施工过程中已出现高压涌水、突泥等地质灾害；针对此类地质灾害的治理，对其采用免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆进行加固处理，取得了良好的效果，为隧道安全、顺利的掘进提供了有力的保障，也保护了地下（表）水生态环境；本法相较于传统的注浆施工工艺，还极大的缩短了工期，提高施工效率，节约施工成本。为我国山岭隧道施工中常见的不良地质灾害的治理具有借鉴意义。

4.2技术原理和关键技术

4.2.1技术原理

歇马隧道全隧正洞施作超前探孔，超前探孔孔径Φ108mm，长30m，每25m设置一环，施作完成后，采用英国斯必克公司生产的P340+flexiprobe柔性推杆管道检测系统进行孔内成像，实时反映岩层构造、裂隙发育、岩溶出水位置等各种不良地质情况。通过实施注浆，使隧道围岩或土体形成一个抗渗性能好、强度较高的整体，以增强土体的密实度与压缩模量，达到填充、加固或堵水的目的，为支护结构的施工赢得时间、创造条件。

4.2.2关键技术

1）P340+flexiprobe柔性推杆管道检测系统孔内成像技术；2）对注浆孔位进行专项设计，包括孔位布置、各孔水平（垂直）角度，由项目技术负责人、现场技术人员层层把关，保证设计的科学性及可行性；3）对各钻孔情况做好记录，掌握岩层性质、出水位置，为控制性注浆用PVC导管插入孔内深度以及材料的选择提供依据；4）严格检查注浆材料、浆液水灰比、双液掺配比例，控制浆液凝结时间，保证各孔注浆质量；5）对注浆孔周边围岩裂隙溢浆情况的正确处理，保证注浆压力；6）注浆施工时先注外围孔，再注内部孔，跳打注浆孔，扫孔分次注浆。

4.3操作要点

4.3.1孔内成像操作要点

1）测量布孔[1]：施钻前，根据孔位设计图所设定的位置使用测量仪器准确测量放线，将开孔孔位使用红油漆标注在开挖工作面上；

2）钻机就位与固定：在孔位布好后，设备就位，接通供水管路，将钻具前端对准开挖工作面上的孔位，调整水平及竖直角度，将钻机固定牢靠；

3）开孔及安装孔口管：开孔孔径为Φ130mm，深度2.5-3.0m，安装孔口管，（孔口管的安装与加工见图12）便于测定出水量及水压；图1.超前探孔布孔设置图

4）探孔钻进（图2）：孔口管安装完毕后，将钻具再次对准孔位，钻机固定，按照设计探孔深度进行钻孔作业；

图2.探孔钻进（浅孔施工）

图3.安装孔口管

5）出水量、水压测定：探孔施作完成后，将外接法兰盘与孔口法兰盘进行连接，并安装压力表，测定其水压，使用容积法测定出水量；

6）孔内成像：将成像设备探头伸入孔内，实现对岩层构造、裂隙发育、岩溶出水位置等各种不良地质情况进行确认；

7）综合性分析：根据出水量、水压、孔内成像数据的三者结合，并对照实施标准，制定注浆方案。

4.3.2分段扫孔后退式注浆施工操作要点

1）注浆材料准备及配比；

注浆材料以快硬硫铝酸盐水泥单液浆为主，普通水泥单液浆及普通水泥—控制液双液浆为辅[2]-[3]：快硬早强硫铝酸盐水泥：标号R.SAC42.5；普通水泥：P.O42.5或P.O42.5R；控制液：浓度：40Be’，模数：2.4～2.8；配合比：W：C=（0.7～1）：1；所使用材料必须经检验合格。

2）外接法兰盘加工制作（图4）；根据孔口管直径选择外接法兰盘①型号，在其中心部分焊接出浆口②、进浆口③，在进浆口末端连接变径套环④，之后连接PVC管⑤；

图4.外接法兰盘加工示意图

3）孔口管的加工制作：孔口管采用Φ108mm无缝钢管，孔口管长度为2.0m，一端焊接与外接法兰盘同型号的法兰盘，距法兰盘约30cm处开始缠绕麻丝成仿锤型，缠绕长度100cm以上，完成后在其麻丝表面使用硫铝酸盐水泥净浆敷设；

4）钻浅孔；采用多功能地质钻机，根据开孔位置及钻孔参数调整钻机角度，且孔位必须符合设计钻孔要求，钻孔直径Φ130mm，钻孔深度3.0m；（钻浅孔如图2所示）

5）孔口管安装；退出钻杆，钻机移位，安装已加工制作完成的孔口管，采用钻机将孔口管顶入钻孔中，孔口管外留长度约30cm；

6）外接法兰盘及注浆管路安装；先将PVC管插入孔内，PVC管长度

应根据钻孔深度确定，其管口末端距钻孔底部距离不大于60cm，另一端连接至已加工完成的外接法兰盘的变径套环上，出浆口、进浆口分别连接对应型号阀门，进浆口处阀门连接浆液混合器；

7）后退式注浆（图5）；混合器11上两个进浆口连接单向阀13，以防止浆液回流堵塞各进浆管道；单向阀13后分别连接水泥进浆管14、控制液进浆管15；各管路及注浆机械准备就绪后，开始注浆，两种浆液进入混合器11后沿PVC管5喷出，一部分进入加固岩层17，一部分返流至孔口管8周边；因本方法取消止浆墙的施作，其孔口管周边存在裂隙，一部分浆液返流的主要目的即为加固封堵该裂隙；当孔口管周边岩层裂隙16溢浆后，进行如下操作：持续注浆，水泥浆管路14进浆量不变，增大控制液进浆管15流量（根据设计配比进行调整），使其缩短浆液凝结时间；当调整后的混合浆液从孔口管周边岩层裂隙16溢出后，打开出浆口2阀门，降低孔口管周边岩层裂隙16溢浆压力，

图5：后退式注浆施工示意图

当溢浆现象由大变小直至停止后，将控制液进浆管15流量调整回初始状态，继续注浆，当注浆达到要求后，停止注浆。

8）分段扫孔；将各进浆管路14、15及外接法兰盘上各部件及阀门移除，钻机6就位。按照步骤2中所述，重新对该孔进行扫孔，扫孔深度10-12m。然后安装孔口管外接法兰盘1（包含出浆口2、进浆口3、变径套环4、PVC管5）等，重复步骤3、步骤4的操作过程。

如此，注浆一段，扫孔一段，再注浆一段直至完成该孔的注浆。

9）注浆结束标准

单孔注浆结束标准

①注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计终压并稳压10min后，即可结束该孔注浆。②注浆结束时的进浆量小于10L/min。全段结束标准①所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏注现象；②注浆后预测涌水量小于0.5m³/m.d；③检查孔涌水量小于0.2L/m•min。

5、结语

由上文论述可知，在隧道施工中应用灌浆法是一项非常实用并且应用效果良好的施工技术，但在使用过程中需要注意的事项以及可能会出现的问题也有很多。因此，施工单位在进行隧道施工时对灌浆技术的使用以及选择，都要依据实际施工情况以及环境来进行判断，并且在进行操作时严格按照灌浆技术施工标准来进行，进而保证灌浆施工质量。

参考文献：

[1]徐代明.灌浆法在桥梁隧道施工中的应用[J].科技创新与应用，2014（13）.

[2]廖雁飞.桥梁隧道施工中灌浆技术的应用分析[J].科技与企业，2014（05）.

[3]闫宇辉.谈灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用[J].门窗，2014（06）