隧道工程帷幕注浆技术要点研究

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摘要：结合实际的高速公路隧道工程案例，研究论述了项目隧道中帷幕注浆技术的相关施工要点。在高速公路隧道工程施工中采用帷幕注浆技术可有效优化岩体本身的密实性与承载能力，保证水泥浆液顺利灌注到开挖断面以及岩缝中，排挤其中水分形成岩缝孔隙绝对加固。可为后期同类施工推广应用该技术提供有价值参考。

关键词：帷幕注浆技术；高速公路隧道工程；方案；工程项目

0引言

帷幕注浆技术目前被大范围应用于高速公路隧道的掌子面上，它主要负责钻取探孔与注浆孔，保证水泥浆液流畅灌注，为开挖面与周围限定范围内的岩缝排挤水分，取而代之的是岩体缝隙内饱满且密实的水泥浆液。从施工结果来看，该技术提高了岩体整体的密实性，保证高速公路隧道在拥有止水帷幕后安全性大幅度提升。一般情况下，普通施工项目所采用的均为基于水泥浆液的单液水泥浆类浆液，比如说水玻璃类浆液配合水泥、TGRM水泥基特种灌浆材料都可用于帷幕注浆。

1帷幕注浆工艺的基本原理与流程

1.1帷幕注浆的基本工艺原理

帷幕注浆会在岩层的掌子面上钻L型注浆孔，再向孔内压注水泥或水泥—水玻璃浆液，灌注的水泥会与岩体固结形成一体，最终形成隧洞中的保护体——止水帷幕。该技术采用到了液压或气压技术来凝固浆液，按照设计浓度将注浆灌注于水泥孔中，直接改善注浆对象岩层的物理力学性质，满足工程需要。尤其是在高速公路隧道岩洞中施工会利用到该技术，提高隧道运营安全性。当然，帷幕注浆按照功能不同还分为两种：防渗注浆以及加固注浆，后者主要用于隧洞岩层加固，前者则是为隧道防水工程做铺垫，它基于基础抗渗能力强化提高帷幕注浆强度，可在具有合理孔距的钻孔中完成注浆过程，形成类似帷幕混凝土防渗墙的基本结构以截断水流，达到防渗堵漏的作用效果。

1.2帷幕注浆的基本工艺流程

帷幕注浆工艺首先要建立预报网络，它分为远期、中长期以及临前期，三期网络通过与地质调查设计的相互结合在地面地质投射地质情况，预测某些可能会出现高压地下水的区域，采用地震波对地下部分进行中长期的监测预报。另外还会运用到红外线预测配合临前预报，采用规格为30～50m的超前探水孔实施精确勘探探测，主要探明前方出水点的精确位置，合理分析帷幕注浆工程中的涌水量、涌水压力、涌水位置以及泥沙含量等等。制定一系列的堵水方案，为后期的帷幕注浆技术施工提供有价值参考指标参数[1]。

1.3选择注浆材料

如上文所述，帷幕注浆的注浆材料大体上有3种：首先是单液水泥浆类浆液，这种浆液主要由水泥构成，其中添加了一定量的速凝剂，用水进行调和形成最终的浆液成品。单液水泥浆浆液具有8个特点，首先它的凝结时间可根据实际施工需要进行随意调节，这说明它的变化范围可从几分钟到几小时不等；第二，它的浆液结石率最高可达到100%，抗压强度最高可达到10MPa左右，可完全满足基岩裂隙堵水加固相关要求，后期也会保持强度不下降；第三，它的抗渗性能较好；第四，制备它的工艺设备相当简单且操作便利，相比于双液浆具有更大的优越性；第五，它很难注入到0.2mm以下的岩石裂隙中；第六，它的浆液中不存在毒性，所以对地下水环境不会造成任何污染，相比于传统中那些使用添加剂或化学制剂的堵水加固浆液更安全有效；第七，它的来源相当丰富，整体性价比极高；第八，它的凝胶时间相对偏长，可满足长时间施工需求。其次是水泥—水玻璃类浆液，这类浆液的主要成分除水泥以外还有水玻璃，二者会按照3:1的比例进行双液方式注入，必要时会加入以磷酸氢二钠为主的缓凝剂，形成最终成品注浆材料。该注浆材料整体用途相对广泛，且使用效果良好。最后是TGRM水泥基特种灌浆材料，这是一种超细水泥注浆原料，它的平均粒径一般在5mm以内，最大粒径不会超过30mm，是特制的高性能水泥，可配合适当种类与数量的外加剂共同使用，共同混合均匀制备成早强、高性能的水硬性胶凝材料。TGRM水泥基特种灌浆材料拥有以下3种基本特性：第一，它的表面积非常大，可注入0.2mm以下的岩溶裂隙中，这是单液水泥浆浆液以及水泥—水玻璃类浆液所无法做到的，是对前两种灌浆技术的有效弥补，保证隧道岩层小裂缝不易扩散酿成大患；第二，它的浆液结石率也可达到100%，抗压强度却比前两种浆液更高可达到50MPa以上；第三，它需要配合专用的注浆工艺设备进而提高操作技术含量。另外，该浆液同样没有任何毒性，不会对周围及地下水环境造成污染，相比于化学药剂及添加剂更加安全。总体而言，在注浆施工中要结合上述3种不同浆液类型进行合理选择，其中比较理想的参考依据就包括了隧道用水量，比如说如果遇到隧道断层破碎导致用水量过大时，此时需要采用单液或双液水泥浆浆液；如果遇到小裂隙、小水量情况就可采用TGRM水泥基特种灌浆材料。所以总体来讲上述3种灌浆材料各有特点，应该在高速公路隧道工程中作为注浆堵水的重要技术手段配合使用[2]。

2工程案例分析

2.1工程项目概况

某高速公路隧道施工建设项目隧道总长度为1783m，其中隧道普通段的内轮廓面积大约为120.3m2，最大纵坡在2.5%左右。根据前期地质勘察发现该区域的地震基本裂度为VII度。按照上述数据结合工程技术应用预测的具体情况，预测该施工用水量大概在330m3/（d•km）。

2.2注浆方案提出

根据该工程的超前勘探情况具体参数，对注浆段的地下水发育情况进行了分析，认为可以在该段进行隧道开挖施工，当然在处理突水涌泥问题时应该采用超前帷幕注浆技术。因此在该工程中主要采用了帷幕注浆技术，利用孔口管与小导管专门进行注浆，保证钻孔长度控制在30～35m左右，注浆加固厚度在4～5m左右，工程全过程均采用全断面注浆方式。

2.3工程项目的帷幕注浆技术应用

第一，本工程在钻孔施工过程中专门采用了慢速度、轻加压、多给水的施工方式，围绕钻孔数据展开相关记录工作，保证所记录的内容全面，例如施工起止时间、孔号、进尺、岩石裂隙发育状况、涌水量和涌水位置等等。在实际的钻进施工过程该工程施工采用了单孔出水量控制施工方式。首先观察单孔出水量是否可控制在0.5L/s以内，如果可以则继续保持钻进状态；如果出水量超标则必须停止钻进，通过注浆处理加固岩层解决问题。第二，结合该工程的具体施工情况与试验结果确定水泥浆液的最佳配比量。施工中制作浆液要严格控制其配合比与浆液浓度，可采用网筛进行过滤筛选（网筛为1×1mm网格）。过滤后的水泥浆液要加入到叶片立式搅拌机中进行二次搅拌，保证水泥浆液被充分搅拌均匀，以便于满足0.2mm以下的岩溶裂隙注浆。第三，施工中特别注意了注浆过程中的堵塞和滴漏问题，需要对注浆管理系统进行相应的压水实验，认真检查注浆管理的密封性。最后配合管路压注清水对岩石裂隙进行彻底清洗，保证浆液通路的有效扩大，增加浆液填充裂缝的密实性与完整度。第四，要结合该工程施工的具体情况规避钻孔之间问题，例如有效控制用水量及水泥浆液注入速度，尽量将各个孔之间的孔隙安排得大一些，以便于更加合理控制注浆速度。第五，在该工程整个帷幕注浆过程中，需要满足以下条件可完成整个注浆施工。例如注浆压力要达到设计注浆压力终压的0.5MPa左右；或者单孔的注浆量达到设计注浆量标准的至少80%以上。整体来讲该工程施工要保证每一钻孔均满足上述条件，同时也要规避漏浆问题，如此才可认定整个高速公路隧道路段的注浆帷幕施工全部完成[3]。

3结语

综上所述，在高速公路隧道工程施工中采用帷幕注浆技术可有效优化岩体本身的密实性与承载能力，保证水泥浆液顺利灌注到开挖断面以及岩缝中，排挤其中水分形成岩缝孔隙绝对加固。例如上述案例工程中就采用了全断面注浆施工技术，保证岩层密实度与止水帷幕的完美形成，为后期同类施工推广应用该技术提供有价值参考。

参考文献：

[1]史涛宁.隧道帷幕注浆施工技术探讨[J].科学与财富，2018（6）：205.

[2]肖载兴，郑彦飞.重庆歇马隧道ZK7+292涌水处治施工技术[J].工程建设与设计，2016（18）：152-156.

[3]杨晓远.高速公路隧道项目帷幕注浆技术应用[J].建筑工程技术与设计，2018（9）：276.

作者:邓立平 单位:承德路桥建设总公司