预注浆加固技术在铁路隧道洞口施工中的应用

预注浆加固技术在铁路隧道洞口施工中的应用

陈微

陈微

中铁三局第二工程有限公司贵州遵义563104

摘要：山区铁路隧道地质条件大都复杂多变，特别是洞口段围岩一般较为破碎，地质条件差，开挖边仰坡又破坏了山体原有平衡，因此洞口往往需要采取有效的施工方法实现顺利进洞。注浆预加固是铁路隧道洞口加固的一种方式，本文重点对这种技术进行了分析探讨。

关键词：预注浆；洞口；加固

一、预注浆加固技术

根据国内外经验，洞口施工大多是在预加固的支护系统下进行的，尤其是在浅埋、偏压、破碎、软弱、地下水丰富并具有软弱夹层、顺层等极易发生滑移、坍塌的地段，更需要采用综合预加固体系。水隧道洞口段一般采用的预加固措施主要有地表锚杆加固、抗滑桩、挡土墙、锚索(桩)、减载、填土反压、地表注浆、超前锚杆、大小管棚、预注浆、套拱、水平旋喷桩、锥形短桩加固隧底等方式。

注浆是将具有充填胶结性能的材料配成浆液，以泵压作为动力源，用注浆设备通过注浆管将其注入到加固对象，浆液以渗透、充填、压密等方式扩散，通过材料自身凝固、硬化，过材料自身凝固、硬化，使其与被加固对象胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、抗渗性好的“结合体”。通过注浆管，注浆材料在压力作用下渗透到浅部围岩裂隙中，其渗透范围远远大于普通砂浆锚杆的砂浆层，形成一个可以承载的注浆壳。在破碎地段中，一般采用爆破方式形成隧道，因此成孔容易。此时，采用普通凿岩方式形成钻孔，再插入注浆管即可。注浆加固围岩要求注浆材料胶凝时间长、强度高，因此，注浆材料采用单液水泥浆，它来源广、价格低，便于浆液充分渗入围岩径向裂隙内。

二、预注浆加固技术在铁路隧道洞口施工中的应用

（一）工程概况

某双线铁路隧道，单面下坡，起讫里程IDK205+710～IDK206+752，隧道全长1042m。进口段IDK206+502～IDK206+752长250m范围内埋深15～35m，属浅埋隧道，V级围岩。隧道进口地质为破碎状膨胀性泥沙质岩，夹杂中~厚层状，呈紫红色，岩层产状325°∠21°，岩质较软，节理裂隙发育，其间夹杂红色硬塑性粘土，透水性强，在地下水侵蚀下，掌子面岩体极易液化长生流变。场地地下水主要靠大气降水补给，降水大部分以面流的方式排泄，对地下水的补给较弱；基岩裂隙潜水主要赋存于硅化砂质板岩的全～弱风化基岩中，弱风化层及微风化层透水性弱，水量较小。

（二）地表预注浆

对于隧道洞口地表预加固技术，主要是借助地表注浆加固等方法来实现提前进洞，这样能够有效的防止由于多种因素而引起的工程病害，对洞口的边坡和仰坡起到了良好的稳定作用，其主要优点是成本低，防护能达到理想的效果。一般情况下，加固的方法主要包括深孔注浆、地面锚杆以及高压喷射注浆三种。本工程选用高压喷射注浆方式。

为了防止在高压旋喷过程中因喷射压力过大引起掌子面坍塌，在掌子面施钻泄水孔和泄压孔，长度为11m，孔径60mm，成孔后下入PVC滤水管泄水。使用PST—60水平旋喷机进行引孔旋喷加固，每循环加固范围为15m，开挖10m为宜。旋喷桩沿隧道开挖轮廓线环向布置。施工参数：桩径600mm，桩长15m，相邻两根桩的角度为5°～10°，旋喷压力为40Mpa，转速为10r/min，水泥浆流量为250L/min，后退速度为1cm/s，采用1:1普通水泥浆液，浆液在洞外泵站配置，采用管道输入。

施工技术要点：

1、水平旋喷机就位

隧道水平旋喷桩施工一般自拱脚开始，PST—60水平旋喷机就位时机座要平稳，然后调整钻机角度、方位，对准孔位，孔位误差控制在±20mm,倾角误差一般不得大于1°。

2、水泥浆液配制

水平旋喷桩采取单液浆旋喷，水泥浆液配比为1:1，水泥可采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。根据地质情况，水泥浆液可以适当调整配比进行优化。浆液在洞外高压泵站处配制，经高压泵站通过输送管送至掌子面处。

3、水平旋喷机钻进

PST—60水平旋喷机按照测量定位的桩位孔采用专用钻头进行钻进。先调整钻机对准孔位，将导向钻头送入孔内，钻杆通过导轨定向，钻进时采用高压水辅助，钻头前端有水眼，钻进时高压喷射，切割钻孔周围砂土，起到辅助钻进作用。每钻进5m要测一次倾斜度并做好记录，每次倾斜角度偏差不超过1%。如果钻进过程中角度符合要求，钻机则匀速旋转钻进，钻杆轨迹一般是平直的；如果钻进过程中角度出现偏差，钻机会非匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹会出现偏移。如发现偏斜角度超过1%要及时纠正，直到钻至设计深度。

（三）进洞注浆

隧道中线左侧的系统锚杆采用中空注浆锚杆，以达到沿径向固结围岩的作用。右侧的系统锚杆则采用φ42小导管代替原有的砂浆或中空锚杆，并需要对隧道右侧的围岩进行注浆加固。支护钢筋网采用φ6双层钢筋网，网格尺寸为15×15cm。喷射砼厚28cm（22b型工字钢）或25cm（175mmH钢）。施工过程中仰拱要及时跟进，并尽快封闭成环。同时配备一台长9m的二次衬砌专用台车，根据围岩监控量测情况适时进行施工。

注浆施工要点：

1、注浆材料

注浆材料采用单液水泥浆液，浆液选择较浓，水灰比1：0.35、外加剂参量为1%、终凝强度≥30MPa。水泥采用普通硅酸盐42.5水泥。

注浆泵采用YZB-60/70，额定最大压力7MPa，排浆最大量50L/min。

搅拌投料严格按照规范要求，即先放水，同时加入外加剂一并加入搅拌，等待水量按比例加足后，继续搅拌1min，再将水泥投入，搅拌3min.并在注浆过程中不停搅拌，注意浆液搅拌均匀倒入贮浆筒时必须经过筛网过滤，防止包浆纸及块状水泥进入贮浆筒。注浆时，检查注浆孔口与注浆管是否封堵严实。

2、注浆顺序

先注周边孔、再注中间孔，先注拱顶顺序向下。

3、注浆压力控制

注浆压力控制在0.5～2.0MPa，到达终压2.0MPa时立即停止，不至发生超压。

4、移孔

单孔注浆完毕后，关闭返浆阀折御注浆管，注水冲洗注浆泵和注浆管后，移位至另一注浆孔。

5、注浆结束标准

单孔采用注浆量控制，注浆压力达到设计终压（2.0MPa），注浆量达到设计值的90%以上，或虽未达到设计终压但注浆量已达到设计，并稳定20～30min结束注浆。全段结束条件，所有单孔注浆均满足结束条件，无漏注情况。

6、注浆要点

1）注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工；2）注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆：注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查；3）注浆采用从孔口一次性注入，为使管内浆液饱满密实，注浆时等排气孔有浆液流出时，再进行终压注浆，当注浆压力达到2.5Mpa，并持续注浆5min以上，可停止注浆，并及时封堵注浆口，若进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整浆液浓度及配合比，缩短胶凝时间；4）注浆过程中应派专人负责，填写《注浆记录表》，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况；5）注浆结束后及时清除注浆管内浆液，并用M30水泥砂浆充填进管棚，以增强其刚度和强度。

参考文献

[1]操太林,徐得潜.预注浆加固技术在黄梅山隧道洞口施工中的应用[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2004年2期.

[2]王业好.预注浆加固技术在黄土隧道施工中的应用[J].建筑,2009年11期.