黄土隧道工程过软塑层注浆加固施工技术

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【关键词】黄土隧道；过软塑层；注浆加固

1工程概况

上阁村隧道建设于甘肃省庆阳市宁县境内，为典型的黄土台塬区，施工现场地势较为平坦，由塬面中心向四周逐步缓倾，该处高程介于1030耀1280m，产生的最大高差约250m。该隧道桩号范围DK207+517.55耀DK214+300，总施工长度6782.45m，设置25译纵坡，最大埋深102m。根据施工要求，设置3座斜井（520m、175m、650m），主要为正洞施工作业提供支持。

2工程地质

根据现场勘察结果得知，DK210+257耀DK211+000段地质环境特殊，该处通过软塑夹层，区域内地下水丰富，部分为软塑状，经开挖作业后围岩稳定性随之下降，伴随有变形、坍塌等问题，不利于正常施工作业。

2.1工程问题

DK210+905耀DK210+884出现塌方事故，该处拱顶至地表埋深较大，约为61m，含有大量硬塑围岩，部分区域为软塑状，拱部设置于地下水位线周边区域。实际开挖结果表明，中、下台阶两侧均出现较明显的渗水现象，在此影响下围岩长期处于浸泡状态，为松软结构，且伴随拱部掉块的问题，围岩的稳定性明显不足，多为吁级围岩。

2.2处理方法

为确保施工安全，针对DK210+884耀DK210+740段（总长144m）采取地表袖阀管注浆措施，在控制土层渗透现象的同时尽可能增强地层稳定性，给开挖作业创造安全的环境。

3整体设计

确定注浆孔设置方案，采取等边三角形梅花形布置方式，以现场情况为准，注浆扩散半径设定为1.3m，通过注浆的方式实现对该段的加固处理。

3.1加固范围

横向：针对隧道横向左右两侧5m位置的加固处理，提升该区域的稳定性。竖向：针对隧道两侧的加固处理，自仰拱底部开始加固，持续至拱顶上方5m处；针对洞身的加固处理，即隧道拱部以上3m以及拱顶以上5m2部分。

3.2注浆参数

注浆加固参数具体见表1。

3.3注浆材料

所用材料为P•O42.5硅酸盐水泥单液浆，水玻璃35耀40毅B佴，模数2.4。

3.4袖阀管加工

以无缝钢管（规格为准76mm、厚3.5mm）为原材料经特定工艺制得，单节长度控制为5耀9m，通过插管外接头焊接的方式实现各节段的稳定连接。3.5施工工艺流程袖阀管注浆施工工艺流程具体见图1。

3.6注浆施工

3.6.1钻孔使用到全站仪以及相关辅助设备确定注浆孔的合适位置。利用地质钻机展开钻孔施工作业，孔位偏差应得到有效控制，即水平方向臆5cm，垂直方向臆1/150【1】。准确记录钻孔中的各项参数，以便为后继续注浆施工提供指导；辅以膨润土泥浆护壁措施，重点关注易塌孔的区域，该处采取套管护壁的方式。掌握钻孔作业实际情况并将其完整记录，为注浆施工提供指导；成孔后，通过人工作业的方式缓慢下放袖阀管，并为之注入套壳料。

3.6.2安装刚性袖阀管结束钻孔作业后完成退钻杆操作，通过焊接的方式将各节段袖阀管连接成整体结构，下放到孔底，注入套壳料；处理孔口处，可利用速凝水泥砂浆填充，此举可避免后续注浆时出现返浆现象。

3.6.3浆液配制通过试验的方式确定合适的注浆工艺参数，在此基础上明确各搅拌桶的实际配比，考虑搅拌桶容积量，经计算后求得浆液体积，浆液配制工作中，使用到专用计量桶，操作中安排专员检查，在搅拌桶相应刻度处做好标记工作，随后向搅拌机中掺水，运行设备后掺入适量水泥并持续性搅拌，确保各类材料达到均匀混合的状态。

3.6.4注浆施工此处为单孔注浆方式，单次注浆段长度稳定在0.5耀1m，结束首段注浆作业后，缓慢后退注浆芯管，以便展开第二段的注浆作业，遵循上述流程完成整体注浆施工。在此过程中，需做好注浆参数的记录工作，检测凝胶时间，对不足之处进行调整，确保注浆质量。

3.7注浆顺序

针对袖阀管的注浆作业，遵循先外后内的顺序，采取间隔跳孔注浆的方式。3.8注浆结束标准引入顶压定量相综合的控制方式，以此作为评定注浆结束的标准，要求终压为2耀3MPa，与此同时，检验每米注浆量，该值若未超过1000L，即可结束注浆。采取单孔注浆的方式时，若要结束注浆作业，要求实际注浆量应达到设计值的1.5倍，或是满足设计要求后再维持该状态10min。

3.9回填封堵

完成钻孔作业后设置袖阀管，本工程采取的是后退式注浆的方式，封堵区域为加固范围至孔口之间，材料使用的是速凝水泥浆。3.10注浆后地表处理针对注浆加固段展开二次衬砌施工作业，随后处理地表以下2m区域内的所有袖阀管，对其采取切割处理措施，并辅以土壤换填操作，要求有效土壤厚度达到0.5m，其压实系数至少为0.83。

4施工常见问题及应对措施

根据工程经验，注浆时易出现串浆等不良问题，需为之采取针对性处理措施。1）钻孔作业时若出现空腔，将对正常钻进造成影响，需填充双液浆，此后再次钻进。2）针对孔间串浆现象，其主要原因在于注浆压力过大、孔距偏小，应及时调整注浆参数，调节好注浆压力与速度，将其稳定在合理范围内，或转变为间歇注浆的方式。3）若注浆压力上升迟缓，将带来浆液流失现象，诸如浆液浓度不足、注浆方式不合理等均是常见的原因【2】。基于此，以间歇注浆的方式较为可行，或是合理调整浆液凝结时间。

5注浆效果评定

结束注浆作业后，需选取合适的方法评定注浆加固效果，现阶段较为可行的方法较多，以下对3种典型的方法加以分析：1）分析法。获取注浆作业时的各项信息，将其整合后展开对比分析，通过定性、定量相综合的方式评定施工效果。基于施工信息，形成P-Q-t曲线，进一步评定注浆效果。通常而言，若P-t曲线表现出上升的趋势，Q-t曲线表现出下降的趋势，并且结束注浆作业后实际压力达到了设计要求，实际注浆速度也在许可范围内，此时可认为注浆效果良好。2）浆液填充率反算法。建立在总注浆量的基础上，通过反算的方式求得浆液填充率，若该值超过80%，则认为注浆效果良好。3）检查孔取芯法。完成注浆作业后，分析注浆量分布特性，并综合考虑现场地质环境，形成P-Q-t曲线图，确定注浆薄弱之处，针对性地检查该孔，基于观察、取芯相结合的方式评定施工效果。此环节中，严格控制好检查孔数量，以钻孔总量的3%耀5%为宜，并满足取孔芯率跃70%的要求。

6结语

黄土隧道施工环境复杂，拱顶易出现明显的变形现象，且该处施工难度较大，因此拱顶施工控制措施尤为关键。通过注浆前后拱顶状况的对比分析得知，采取注浆的方式可有效控制拱顶位移。但注浆加固施工复杂度较高，需注重如下3点内容：（1）做好注浆前的检查工作，要求机具管路具有优良密封性，各接头稳定；（2）做好浆液配置工作，实际操作中相关人员应当佩戴好防护用品，隔离水泥浆液，以免对皮肤造成损伤；（3）注浆作业时做好现场监测工作，明确注浆压力实际情况，若出现泵压骤增现象时，表明管路的顺畅性不足，应采取处理措施；若泵压提升幅度较慢，则要从浆液黏度入手解决问题。

【参考文献】

【1】刘俊如.山西某地浅埋偏压小净距黄土隧道工程的稳定性分析[J].山西建筑,2019(19):111-112.

【2】余灿鑫,张志海,王小松.炸山嘴黄土隧道地表注浆加固工程实践[J].公路交通技术,2017(2):80-84.

作者：谢经臣 单位：中铁二十二局集团第四工程有限公司