桥梁隧道工程施工中注浆法加固技术的应用研究

李泽雄

湖南尚上市政建设开发有限公司 湖南长沙 410000

本项注浆加固技术介绍了有关于隧道在节理裂隙不发育的岩层内，普通注浆无法达到效果时，采用双套筒超前小导管注浆处理办法，采取“高压双次注浆、双次封堵、增大扩散量”的治理原则，与公路隧道设计原有超前小导管组合起到相辅相成的作用，将浆液真正的注入到隧道围岩内，达到改变岩层性质、加强超前支护、经济合理和安全牢靠的目的。一直以来高速公路隧道建设中最难处理的就是在饱和属性地层中注浆不充分，导致“管超前、严注浆”的新奥法开挖理念一直为纸上谈兵，而无法落实到实处，导致经常性的隧道山体塌方现象，注浆达不到预期效果不仅造成了大量的经济损失，也给施工安全生产增加了一定的难度，本项注浆加固技术就能充分的减少隧道施工中的安全隐患，其主要是利用原有的φ25mm中空锚杆、φ42mm钢花管进行有效结合，刻槽、打孔、利用双层闸阀，分别对外管和内管分别注浆，达到有效注浆、封浆的目的。具有施工速度快，封浆效果好，建设设备和材料简单，注浆效果忧，建设成本低等优点，所需材料、设备简单，原理通俗易懂，操作方便，质量安全可控，能很好地解决对于龙潭组泥岩、碳质泥岩渗水量较大段落无法有效注浆的问题，经济效益和社会效益显著，有较高的推广应用价值。

1 艺原理

本项注浆加固技术采用的水泥浆可以沿用1：1的水泥净浆，也可采用煤矿中所使用的“天固AB胶”浆液，根据岩层属性，如岩层水量饱和则建议采用“天固AB胶”浆液，加快凝结时间，本项注浆加固技术利用的核心是“高压双次注浆、双次封堵、增大扩散量”的原理，利用高压劈裂和止浆墙的作用，从而达到应有的注浆效果，此加固技术增加了注浆压力设备，提高了注浆压力，增加了压力表，最终注浆完成的指标可根据压力表、溢浆量进行双控[1]。

2 艺流程及操作要点

2.1 工艺流程

双壁注浆小导管隧道外加工→φ70mm钻孔钻至设计深度→抽出钻杆、清孔→插入双壁注浆小导管→小导管固定→1号闸阀注浆（注浆时随时观察压力表读数及溢浆量情况，如发现压力过大或周围土体出现隆起等现象及时停止，查明原因后继续施工）→固定端注浆完毕（约10min后）→2号闸阀注浆→注浆完毕→进入下一道工序。

（1）双壁钢管按要求进行洞外制作。

（2）采用φ70钻机进行钻孔，一般情况下钻孔深度为3-5m，角度为10°-15°，钻孔长度为超前双壁钢管长度，钻孔后清孔。

（3）将双壁钢管通过钻机送入已成孔内；

（4）采用高压注浆机先对1#闸阀进行注浆，逐步提升注浆压力，压力值在0.5-1.5mpa即可，让围岩1.5m范围内充满浆液（形成1号注浆区域，即止浆墙区域），1号注浆区域内的浆液是通过外层φ42mm小导管周边的溢浆孔渗流而出的，当1号注浆区域内的浆液达到初凝后（初凝时间一般为8-10min）再对2号注浆孔进行注浆。

（5）2号注浆孔内注入的水泥浆在围岩渗透难度大时会产生逆流的效果，但是1号区域内已经形成了封闭的固结地带，所以2号区域内的浆液无法逆流而出，从而迫使2号区域内的浆液只能绕着1号区域进行扩散，见图1。

图1 双壁超前小导管注浆原理示意图

2.2 操作要点

A、双壁超前钢管的制作

①制作时应选取检验合格的材料。

②外层钢管与内层钢管的搭接处应采用满焊，使内外层钢管形成统一的整体。

③钢管与闸阀的焊接应牢固，不得将钢管“焊伤”。

B、注浆时应分孔进行注浆，待1号孔注浆完毕后，一定要待区域内浆液达到初凝后方可进行2号孔注浆，这样才能有效地起到封堵2号注浆区域内浆液回流等情况。

C.注浆压力按设计要求为0.5-1Mpa，但经过对小导管的改善，注浆压力可提升至5Mpa进行施工，因为只有5根小导管注浆，对围岩不会产生过大的压力，不会导致围岩因压力的原因而产生变形等。

注浆时应分孔进行注浆，待1号孔注浆完毕后，一定要待区域内浆液达到初凝后方可进行2号孔注浆，这样才能有效地起到封堵2号注浆区域内浆液回流等情况[2]。

注浆压力按设计要求为0.5-1Mpa，但经过对小导管的改善，注浆压力可提升至5Mpa进行施工，因为只有5根小导管注浆，对围岩不会产生过大的压力，不会导致围岩因压力的原因而产生变形等。

3 技术实施细则

3.1 原材料进场、加工

采用φ42mm钢花管长1.5m和φ25mm钢管长4m，对φ42mm钢花管进行吹孔，孔间距150mm*150mm梅花形布置，孔大小为φ6-8mm，在管端头5-10cm位置安装1号闸阀注浆孔；

φ25mm钢管吹孔长度为2.5m，孔间距150mm*150mm梅花形布置，孔大小为φ6-8mm。

将φ25mm钢管未吹孔端（长1.5m）插入φ42mm钢花管内，形成“固定端”，接头处采用焊接连接。

在φ25mm钢管头（固定端处）安装2号闸阀。

3.2 φ70mm钻机超前钻孔

根据设计断面，确定超前小导管分布情况，一般5.55m净空隧道，需布设5个孔，以拱顶为起点，向两侧拱腰处环向布置，间距为2.5m-3m（布孔数量及间距应根据围岩的特性确定，计算注浆的扩散系数）。

3.3 钻孔完毕、清孔

钻孔采用YT-28风钻，钻头采用φ70mm钻孔，钻孔完毕后采用高压风对孔道进行吹扫，将孔内颗粒、杂质吹出孔外。

3.4 插入双壁超前小导管、管口加固

利用人工，或者挖掘机进行配合，在已成型的孔洞内插入已经加工好的双壁超前小导管，小导管端头应固定在已立好的型钢上，采用焊接工艺进行固定。

3.5 注浆

对1号注浆孔进行注浆，待1号孔注浆完毕，且达到初凝时间后（初凝时间根据水泥浆的比值和地下水大小进行确定，一般初凝时间为8min-12min），进行2号孔注浆。

4 技术材料与设备

本技术所采用材料与设备见表下表1，表2（本技术参考隧道半径为5.5m的双车道高速公路）

表1 主要材料表（每延米工程量）

表2 主要机械表

5 质量控制

5.1 质量控制依据

《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）

《公路工程技术规范》（JTG B01-2003）

5.2 一般要求

严格执行合同文件有关规定和施工规范要求。

严格执行材料，设备进场的复核验收工作程序，确保进场材料，设备合格。

严格每一道工序开工前和结束后的检查验收制度，坚持执行班组自检，质检部门检查合格，报请监理工程师检验的工作程序，重要工序请监理旁站监督检查。

开挖后严格检查上一循环的注浆效果。确保达到“预支护、预加固”的目的[3]。

5.3 关键部位、关键工序的质量要求

套管的焊接，在焊接上应当确保满焊，不会造成溢浆等情况。

钢管在加工前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求。

注浆时应严格控制注浆顺序，严格确保注浆的间隙时间。

外观检查：检查钢管质量，新进场钢管应无破损、无腐蚀，且材料质量及厚度应该符合设计规范要求。

尺寸检查：波纹管的尺寸应当符合设计规范要求，且壁厚、刚度、变形符合要求。

安装检查：施工中应按要求布置钢管，外插角、间距应严格按方案要求进行。

5.4 验收标准（表3）

表3 验收标准表

6 安全措施

（1）建立健全安全保证体系：需设安全科，专职负责安全工作，各施工队、工班、组设专职安全员，形成一个组织体系。

（2）健全安全生产责任，坚持安全第一的原则，要把安全放在一切工作的首位，要杜绝一切漏洞，保证安全生产。安全工作要分专人管理，各级领导要亲自抓。

（3）加强安全生产教育，提高全员安全意识，施工现场全体人员必须严格执行《建筑安装工程安全技术规定》和《建筑安装工人安全技术操作规程》。人员上岗前将进行安全培训做好班前、班中、班后培训。

（4）施工人员必须佩戴安全帽，安全带，作业要做好防护设施，禁止在直线上下作业，防止上面落物伤人[4]。

7 经济效益分析

本项注浆加固技术采用双壁小导管超前注浆，与传统的注浆方法相比较，在经济投入上新工法需节约665.2元/m，且能节约施工时间，在效果上也能得到更大的提升。

8 结语

本项注浆加固技术为隧道超前双壁小导管注浆施工技术，此加固技术不仅施工操作简便，原理通俗易懂，普通工人皆能简易操作，且材料基本上是市场通用产品，具有成本低、采购方便等优点，本项注浆加固技术不仅解决了公路隧道特殊地段注浆困难的难点，而且施工方法简单、安全、适用性强，对环境质量有保证，排水效果强，施工质量有保证，现目前我国公路的建设速度非常快，其中隧道的数量十分庞大，且特殊地质也是层出不穷，形成的《隧道超前双壁小导管注浆施工技术》市场推广价值十分广泛，同时在铁路、市政隧道建设中也有较高的推广价值。