隧道注浆加固工程施作过程优化设计

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摘要：注浆是解决富水软弱地层灾害的有效方法。结合工程实践经验，对注浆加固工程施工过程进行优化设计，以提高注浆效率。研究结果表明，做好注浆前的准备工作，对洞内外制浆系统、注浆钻孔以及注浆过程进行优化，能够提高工作效率，更好地完成注浆加固工程。

关键词：公路隧道；富水软弱；注浆加固

1制浆系统建设

需要建立洞外注浆站，以满足较大量的注浆施工要求，同时隧道注浆施工段配设洞内注浆站，以分别适应较大量注浆和少量注浆、单液注浆和双液注浆的要求[4]。

1.1洞外注浆站

隧道洞外注浆站主要由散装水泥罐、立式搅拌机、二次搅拌储浆池、注浆泵和清水池组成。

1.2洞内注浆站

隧道洞内注浆站的主要设施和设备有袋装水泥平台、立式搅拌机、二次搅拌储浆池、水泥注浆泵（或双液注浆泵）、清水池、水玻璃注浆泵（或双液注浆泵）、水玻璃储浆池、配电系统和供水系统。注浆站设备的配置及技术要求如下：（1）袋装水泥平台：高0.3m，宽2m，长10m；水泥平台要有防潮措施，防止水泥因受潮变质而失效。（2）一次搅拌机：高1.0m，直径1.5m，容量1.77m3，电机功率7.5kW/h，为自制，连续注浆时每小时造浆量不少于10t。（3）二次搅拌储浆池：直径1.5m，深1.2m，容量2.11m3，电机功率7.5kW/h。（4）水泥、水玻璃注浆泵：可选用ZJB(BP)—110/30A高压变频注浆泵或者2TGZ—60/210高压双液注浆泵（功率7.5kW），浆液输送能力最大为3.6m3/h。水泥、水玻璃（或双液）注浆泵均可满足对GT—1材料的注浆需要。（5）清水池：主要用于储存清水，以防连续注浆时供水不足；长1m，宽1m，深度1.2m，容量为1.2m3（6）配电系统：要求电压为380V或者660V，供电总功率不得小于注浆站内所有用电设备总功率的1.5倍。（7）供水系统：要求供水系统的正常供水量不得小于15m3/h。另外，还要求隧道内外要有对讲机，以便及时协调隧道内外的工作。无论是隧道内还是隧道外，均必须设置排污系统，以及时排除两个注浆站内的污水。

2注浆前准备工作

（1）注浆系统建设好后，必须经检查验收合格后方可投入正常使用。（2）每次注浆前后都必须对整个注浆系统设备和管路进行检查，发现问题及时处理。（3）做好污水处理。注浆系统所有的设备（主要指搅拌机、储浆池）和管路注浆后都必须清理干净。（4）保证供电、供水、供风、通讯和交通的畅通，注浆过程中严禁中断。（5）注浆设备和注浆管路的检查和维护。

3注浆钻孔施工

3.1钻孔结构及孔口止浆管的安装

开孔孔径为Φ153mm，深度为3~5m，在高压帷幕预注浆加固过程中，为防止钻孔被压力顶出或被高压富水区涌水顶出，必须在钻孔内安装注浆（止浆）套管，作为孔口管使用。孔口管采用Φ146mm钢管，管外用速凝水泥封固，封固后打压，在6MPa压力作用下无泄漏且孔口管无松动说明止浆合格。孔口管注浆固结合格后，将孔口管固定牢固，装上阀门，然后再进行钻孔施工，采用Φ80mm孔径钻至终孔。

3.2钻孔防突装置

钻孔过程中，由于钻头揭穿涌水突泥区域时，泥水会从钻孔内涌出，如何防止涌水、突泥是安全施工面临的关键问题。钻孔注浆过程中，注浆压力也会给套管一定的作用力，迫使套管被拔出，因此防止钻孔内涌水、突泥和止浆的重点是孔口管的封固质量必须达到耐压要求。套管固结合格后，要及时安装注浆高压阀门，做到对涌水、突泥的有效控制。

3.3钻孔劳动力配置及快速施工

钻孔施工主要采用大型集成化设备，另外辅以小型地质钻机设备。大型设备每班组配备操作工人1名、辅助工人2名，小型地质钻机每机组配备机长1名、技术工人3名，每班另配钻孔施工副队长1名。为保障钻孔施工进度，主要从以下5个方面进行快速施工组织保障。（1）合理配置钻探、注浆机械设备。为保证及时注浆，注浆过程中要不断施工钻孔，要求有一定数量的钻孔施工和注浆设备，并做到优化组合。（2）不断优化注浆方案、参数和工艺。注浆过程中对注浆方案、参数、工艺进行深入研究，不断优化，使其具有较强的可操作性和可靠性，选择合理的注浆段长度，加快注浆速度，保证注浆质量。（3）为了加快钻孔注浆速度，保证注浆质量，采用钻孔注浆台架，实行钻孔、注浆全断面立体交叉作业。首先按照设计钻孔注浆顺序施工一定数量的钻孔，注浆时调整钻机后另外施工钻孔。前进式分段注浆过程中，当一个孔钻到设计位置退钻后，在注浆的同时移动钻机施工下一步注浆的钻孔。注浆结束后即可进行钻孔施工，避免因等待浆液初凝而停工。（4）技术人员现场值班，及时解决问题。技术人员进行跟班指导，并现场研究、解决问题，加快钻孔、注浆速度。机械修理技术人员对机械跟班维修管理，保证机械的正常运行，避免因机械故障而影响施工。（5）保证钻孔、注浆物资的供应。指定专人负责注浆材料、钻孔和注浆设备配件等物资的供应和管理，加强对洞内运输线的养护，保证钻孔、注浆过程中材料和配件运输畅通，杜绝因材料和配件供应中断而停工待料的现象。

4注浆施工

4.1注浆材料选择

根据隧道治理段复杂的水文地质条件和注浆方案，按照不同的注浆技术要求选用以下注浆材料：单液水泥浆、水泥水玻璃双液浆、硫铝酸盐水泥、新型可控速凝膏状体注浆材料（GT—1型），注浆过程根据注浆压力变化、耗浆量、钻孔揭露地层情况、钻孔次序和加固要求等选择材料，以浆液扩散范围与加固体强度为主要控制指标。

4.2注浆设备选型及主要参数

注浆设备的选择和配置原则是能够满足注浆量和注浆压力的调控。根据注入的浆液种类、额定泵量的大小以及注浆使用场合的不同，可以分别选择以下不同类型的注浆泵：（1）单液注浆加固：选择3SNS单液注浆泵和3NBB260—35/10—7-45单液注浆泵。（2）双液注浆加固：主要选择2TGZ—60/210高压双液注浆泵。（3）钻孔止浆套管封固和径向短管注浆：选择使用ZBQ—27/1.5煤矿用气动注浆泵。

4.3注浆劳动力组织及施工安排

注浆施工技术较为复杂，特别是双液注浆和特殊材料注浆，技术要求更高，因此每班配备注浆技术副队长1名，现场班长1名，司泵及机修工4名，管路连接工1名，制浆工4名和现场材料倒运工4名。采取现场交接班的作业方式，即班前洞内技术交底、班后技术总结、现场注浆施工参数详细记录的技术主导型工作方式。采用洞外制浆站制浆，大大减少了制浆工作量，与洞内制浆站相结合，又兼顾了浆液配比的灵活掌控和实时调节的优势，通过现场技术人员和富有经验的施工人员的配合，有效保障了注浆施工质量。

5结语

（1）基于不同现场的施工条件，分别在隧道内外施作注浆系统，注浆系统所处位置能够兼顾水、电等设施，使注浆浆液能够快速有效地注入治理段区域。（2）针对不同角度及位置的钻孔，使用不同工艺施作钻孔结构及孔口管止浆管。对位于隧道灾害区域的钻孔安装防突装置，避免钻孔成为次生灾害的薄弱点。（3）根据不同的地质条件，选择合理的注浆材料及注浆设备，科学组织人工，对富水软弱地层进行有效的注浆加固。

作者：胡斌 刘春国 张洪顺 熊俊成 单位：江西交通咨询有限公司 济南力稳岩土工程有限公司 中国海洋大学