齐岳山特长隧道某段全断面帷幕注浆技术

时伟生

（中铁十五局集团有限公司，河南 洛阳 471003）

齐岳山特长隧道某段全断面帷幕注浆技术

时伟生

（中铁十五局集团有限公司，河南 洛阳 471003）

齐岳山特长隧道是宜万线重点控制工程之一，地质条件极其复杂，围岩破碎，地下水发育，单孔涌水量达到90m3/h。从里程DK365+353开始进入F11断层影响带，通过地质钻探等综合地质超前预测预报手段和涌出物分析，决定采取全断面帷幕注浆技术进行封堵，有效地堵住了地下水，并对围岩进行了加固，保证了施工安全，恢复了正常施工。

特长隧道；超前钻探；硫铝酸盐水泥；全断面帷幕注浆

1 注浆设计

1.1 注浆方案的确立

根据超前钻探过程中的涌水状况和TSP预报情况，从安全性考虑，结合该段实际情况，针对平导相对应段出现的地质情况，制订了“以堵为主”的施工原则，采用“注浆堵水，加固破碎地层”的施工方案，对本段选用全断面帷幕注浆堵水措施。

1.2 注浆材料

注浆材料采用水泥单液浆、水泥－水玻璃双液浆，浆液中的水泥基材料采用快硬硫铝酸盐水泥（水泥强度等级为42.5），注浆材料配合比见表1-1。

表1 -1 注浆材料配合比

1.3 注浆参数

具体注浆参数见表1-2。

表1 -2 注浆参数表

1.4 注浆结束标准

1.单孔注浆结束标准

⑴注浆压力逐渐升高至设计终压，并继续注浆10min以上；

⑵注浆结束时的进浆量小于初始进浆量的1/4，检查孔涌水量小于0.2L/min。

2.全段注浆结束标准

⑴所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；

⑵注浆后隧道预测涌水量小于1m3/(m.d)；

⑶检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满。

2 注浆施工

2.1 注浆前辅助工程及设备准备

1) 在掌子面施作止浆墙，止浆墙厚2.5m，止浆墙嵌入周边围岩0.5m，并采用周边小导管措施做好止浆墙与周边围岩的封闭与连接，小导管采用Φ42mm、壁厚为3.5mm的热轧无缝钢管，长3.5m，环向间距1.0m，小导管嵌入止浆墙0.5m；

2) 对不同水灰比、掺加不同掺和料和不同外加剂的浆液进行试验，选择合适的浆液和配比，按照配比准确计量，严格按顺序加料，搅拌后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。

3) 具体设备见表2-1。

表2 -1 设备表

2.2 注浆工艺

采用分段前进式注浆方式进行钻孔注浆施工，钻一段，注一段，设置止浆塞，止浆塞可采用气囊、水囊或橡胶止浆塞，并能承受注浆终压的要求。如钻孔过程中没有卡钻或没有涌水，则采用全孔一次性注浆方式进行，以保证注浆质量和减少扫孔作业，增加作业时间和效率，注浆工艺流程见图2-1；

孔口位置采用地质罗盘准确定位，每钻进一段，检查一段，及时纠偏；

注浆孔开孔直径为89mm，终孔直径不小于65mm；

钻孔注浆原则：由外向内，由下往上，同一排孔采用间隔跳孔注浆，相邻排孔呈梅花型施工，同时结合涌水水源点位置和水流方向，按由有水孔到无水孔的顺序施工；

钻孔过程中遇到破碎带容易造成坍孔或者出现大的出水时，立即停钻进行注浆；

一个孔段的注浆作业连续进行直到注浆结束，不宜中断，尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成被迫中断。对于因实行间歇注浆，串浆冒浆等中断注浆的情况，则先扫孔至设计深度以后进行复注浆措施；

因本段突水压力较大，为便于测水压、水量及退钻杆需要，在孔口管处安装φ150变径闸阀。

单孔注浆量根据公式2-1计算：

其中：Q－注浆量；R－浆液扩散半径；L－注浆长度； n－地层孔隙率（裂隙度）；α－浆液充填系数；β－浆液损失率；则单孔注浆量：0.38～4.24m3/m。

图2-1 前进式分段注浆工艺流程

2.3 注浆过程控制

注浆过程中，随时注意泵压及流量变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间上不去，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施，如跑浆可通过调换浆液种类，调整浆液配合比和调整浆液凝胶时间等措施，必要时采用间歇注浆，以达到注浆目的，如串浆，按定量注浆进行控制，必要时进行多孔同时注浆，或调整注浆参数，加大跳孔间距离；

当注浆压力突然升高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆。

对注浆过程中发现有大的空洞等，可首先注水泥砂浆或混凝土，后进行注浆；

在注浆过程中对局部单循环孔压力不上升，可停注，对双循环孔进行注浆，后对单循环孔复注；

注浆过程中，应保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。

2.4 注浆效果检查与评定

注浆效果评定是保证安全施工，确保注浆质量的关键。本段注浆效果检查评定的方法主要采用的是检查孔观察法、检查孔取芯法和检查孔P-Q-T曲线法。

2.4.1 检查孔观察法

图2 -2 检查孔观察照片

图2-3 检查孔 取芯照片

检查孔观察法是通过对检查孔进行观察，查看检查孔成孔是否完整，是否有涌水、涌泥、涌砂，检查孔放置一段时间后是否有坍孔，是否产生涌水、涌泥、涌砂，通过观察，定性评定注浆效果。不得发生上述现象，否则应进行补充注浆。图2-2为本段全断面帷幕注浆检查孔揭示图，因此可以判定，注浆效果良好，能满足安全开挖要求。

2.4.2 检查孔取芯法。由图2-3所示：检查孔岩心浆液充填饱满，浆液完全固结，可以判定注浆效果良好。

2.4.3 检查孔P-Q-t曲线法。对检查孔注浆过程中P-Q-t曲线进行分析，要求达到设计终压。注浆速度小于5L/ min，并且P-t曲线呈上升趋势，Q-t曲线呈下降趋势；

图2 -4 检查孔注浆P-Q-t曲线图

由图2-4来看：开始随着时间的进行，注浆压力和注浆速度基本保持不变，这主要起到补充注浆的作用，维持5分钟后，注浆压力突然上升，同时注浆速度急剧下降，当注浆压力达到4.5MPa时，地层基本注不进去浆液，而此时注浆量远小于设计注浆量，可见检查孔区域已饱和，达到了注浆设计要求。

结论

本段注浆从2008年7月16日开始至2008年8月14日结束，历经29天，注浆结束后，堵水效果良好，有效的加固了地层，12个检查孔注均无水、无砂，成孔良好，充分说明了此次采用硫铝酸盐水泥作为注浆材料注浆是非常成功的。通过此次注浆，深刻的体会到注浆技术在地下工程中的应用，对加固地层，充填软弱地层、破碎带起到了一定作用，为后段的注浆技术起到了先锋指导作用。

[1]宜万施.33标隧通（2008）字第08号.铁四院宜万铁路建设指挥部，2008.恩施.

[2]铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南.中国铁道出版社，2007.北京：TZ231-2007

[3]张民庆.圆梁山隧道深埋充填粉质粘性土溶洞注浆加固技术.铁道工程学报，2004(1)：99-104.

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