1、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）摘要：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。关键词：特长隧道 超前钻探 硫铝酸盐水泥 全断面帷幕注浆Full-face curtain grouting technology in a period of Qi Yu
2、e Shan-long tunnelShi Weisheng(China Railway 15th Bureau Croup Co.，Ltd，luoyang 471013，china)Abstract：Qi Yue Shan-long tunnel is one of focus on projects to control of Yi Wang-lings, It have the most complicated geological conditions, broken rock, ground water development, water, to achieve single Ch
3、ung 90m3 / h. From DK365 +353 mileage into the impact zone of F11 fault, Through geological drilling ahead of a comprehensive geological forecasting tools and analysis of the material poured out, decided to take full-face sealing curtain grouting technology to effectively block the water, and Wai Ro
4、cks were reinforced to ensure the safety of the construction, the restoration of normal construction.Key words：long-tunnel，Ahead of drilling，Sulphoaluminate cement，Full-face curtain grouting1. 注浆设计1.1 注浆方案的确立根据两孔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
5、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 注浆材料配合比序号 名称 浆液配比1 水泥单液浆 W:C=0.6:10.8:12 水泥水玻璃双液浆水灰比：0.6:10.8:1水玻璃浓度：35Be水泥浆：水玻璃体积比 C:S=1:0.31:0.51.3 注浆参数具体注浆参数见表 1-2。表 1-2 注浆参数表序号 参数名称 正洞 DK365+357.5+327.51 加固范围 衬砌外 7 10m 内围岩2 扩散半径（m） 2.53 前进式
6、注浆分段长度（m） 预设计 35m4 注浆压力（MPa） 3.08.05 注浆速度（L/min） 51106 终孔孔间距（m） 3.57 围岩孔隙率（） 灰岩类岩层 23%、断层角砾岩 810%、破碎带1520%8 浆液充填系数 0.80.99 浆液损耗系数 0.21.4 注浆结束标准1单孔注浆结束标准注浆压力逐渐升高至设计终压，并继续注浆 10min 以上；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全段注浆结束标准所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；注浆后隧道预测涌水量小于 1m3/(m.d)；检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满。2. 注浆施工2.1
7、 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 42mm 、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做好抢险救灾物资的准备及应急预案，对施工设备进行检修，两套注浆泵；3做好大的涌水处理应急预案，以应对突发事件的发生；4具体设备见表 2-1。表 2-1 设备表序号 名称 功能 厂家1 RPD-75-HZ-CS 钻机 推进压力 018MPa；旋转压力 023MPa；冲击压力 914MPa 日本2 ZJB(BP)-30 型变频
8、高压注浆泵额定功率 55KW；柱塞直径 45mm；额定排量108L/min；额定工作压力 30MPa；排出管直径25mm西安探矿3 ZJB/BP 高压注浆泵变频柜 模拟电流 0150V；模拟流量 0150L/min 西安探矿4 MJ-1200 型泥浆搅拌机 最大容积 1300L；有效容积 1200L；转数 750RPM 西安探矿2.2 注浆工艺1注浆施工前对不同水灰比、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。2采用分段前进式注浆方式进行钻孔注浆施工，设置止浆塞，止浆塞可采用气囊、水囊或橡胶止浆
9、塞，并能承受注浆终压的要求。钻一段，注一段，分段长度为 35m，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，分段前进式注浆工艺流程见图 2-1；3孔口位置准确定位，每钻进一段，检查一段，及时纠偏；4注浆孔开孔直径为 89mm，终孔直径不小于 65mm；5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；6采用孔口管法兰盘进行注浆；7注浆过程中根据浆液扩散情况、注浆量、注浆压力等参数调整注浆材料和配比；8钻孔过程中遇到破碎带容易造成坍
10、孔或者出现大的出水时，立即停钻进行注浆；9一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；10注浆过程中做好施工记录，包括孔位、孔径、孔深、浆液配比、注浆压力、注浆量，以及跑浆、 、串浆等现象；11单孔注浆量根据公式 2-1 计算：Q=R2Ln （公式 2-1）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）浆液充填系数浆液损失率则单孔注浆量：0.384.24m 3/m。2.3 注浆过程控制1注浆过程中，随时注意泵压及流量变化，若吸浆量很大或
11、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；2在掌子面有小裂隙漏浆，先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间。若仍跑浆，在漏浆处用风钻钻浅孔注浆固结；3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。若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞；4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；5在注浆过程中对
12、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；6配浆时浆液配比符合设计要求，最大误差控制在：水泥、水5%；7一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆；8注浆发生堵管时，先打开孔口泄水阀，再关闭孔口进浆阀，然后停机，查找原因，迅速进行处理。注浆结束时，先打开泄压管阀门，再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管冲洗干净后方可停机；9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。1检查孔观察
13、法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。一般要求，经过注浆后，检查孔成孔完整，不得有股状流水，不得有涌水、涌泥、涌砂现象。检查孔放置一个小时后，也不得发生上述现象，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，根据图片，检查孔无涌水、涌砂、涌泥，且成孔好，放置一个小时后，无坍孔、无涌水、涌泥、涌砂现象，因此可以判定，注浆效果良好，能满足安全开挖要求2检查孔取芯法对检查孔进行取芯，通过对检查孔取芯率、岩芯完整性、岩芯强度试验等进行综合分析，判定注
14、浆效果。一般检查孔取芯率应达到 70%以上，岩芯强度应达到 0.3MPa 以上。 本段全断面帷幕注浆结束后，针对注浆薄弱环节进行了检查孔取芯试验。现场共进行了 12 个检查孔，其中 4 个检查孔孔取芯检查，取芯表明，岩芯成柱状，完整性好，如图 2-3 所示。对检查孔取芯率和岩芯加固率进行分析，分析结果如表 2-4。表 2-4 检查孔技术数据统计分析检查孔号 注浆长度 （m） 取芯长度 （m） 岩芯提取率 （） 优良段长度 （m） 岩芯加固优良率 （% ）JC4 9 6 67.7 4.7 78.3JC5 9.3 7 75.3 5.3 75.7JC10 10 7.5 75 6.7 89.3JC12
15、 12 10 83.3 8.2 82第一段钻孔第一段注浆配置浆液第一段注浆效果检查第二段钻孔第二段注浆配置浆液第二段注浆效果检查最后注浆段效果检查结束钻孔- 注浆否否否是是是钻孔口管孔至 3m 深度安装孔口管钻孔-注浆注浆检查结束补孔否是(前进式分段注浆)钻机定位测量放线、标注钻孔位置图 2-1 前进式分段注浆工艺流程图 2-2 检查孔观察照片 图 2-3 检查孔取芯照片由检查孔技术统计数据分析来看：岩芯提取率在 60%以上，岩芯加固优良率在 78.3%89.3%。3检查孔 P-Q-t 曲线法对检查孔进行注浆试验，根据检查孔 P-Q-t 曲线特征判断注浆效果。检查孔 P-Q-t 曲线应较正常时
16、曲线形态要陡，注浆 10min 后，P、Q 值均应达到设计终压值，否则，说明注浆阶段参数设计不合理，应进行必要的补充注浆和下一步注浆施工中的参数重选。图 2-4 检查孔注浆 P-Q-t 曲线图由检查孔注浆 P-Q-t 曲线来看：开始时，注浆初压为 2.5MPa，注浆速度为 15L/min，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，超过设计终压 3.0MPa，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。2.5 质量控制1严格
17、按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位及角度偏差符合规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时进行补孔；2注浆材料满足设计要求，严禁使用过期结块水泥，必要时进行检验；3浆液搅拌时间均匀，水泥浆搅拌时间为 35 分钟，但不得超过 30 分钟，未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用；4注浆过程中根据钻孔情况，及时调整前进式注浆分段长度，遇到大的出水时应立即进行注浆，必要时可进行重复注浆，以确保注浆质量；5严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业，当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。3. 结论本段注浆从 2008 年 7 月 16 日开始至 200
18、8 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。参考文献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：TZ231-20073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)：99-1044张民庆,张文强,孙国庆注浆效果检查评定技术与应用实例岩石力学与工程学报,2006(增 2)：3909-3918
