帷幕注浆在第三系富水粉细沙中的应用

帷幕注浆在第三系富水粉细沙中的应用

白云峰

中铁十九局集团第三工程有限公司辽宁沈阳110000

摘要：通过胡麻岭隧道工程实例，具体分析第三系富水粉细沙和帷幕注浆的施工方案，以及施工质量保证措施。

关键词：第三系富水粉细沙；帷幕注浆；施工

引言

第三系富水粉细砂VI级围岩段落水位高、水量大，围岩渗透系数小并伴有板结夹层，降水难度大；围岩开挖后汗状渗水较为普遍、核心土崩塌，基底软化，有时形成突水涌砂，是隧道的难点。针对这一问题，本文主要以胡麻岭隧道工程为实例，论述帷幕注浆对第三系富水粉细砂围岩治理采取的具体方案。

1.工程概况及地质环境

1.1工程概况

胡麻岭隧道工程位于甘肃省境内榆中县与定西市，全长13611m，设计为一座双线隧道。最大埋深295m，地面高程一般为2105～2430m。隧道顶部的黄土冲沟均有季节性流水，山间冲沟发育，下切较深。冲沟沟壁陡峭，垂直山脊多呈树杈状分布，交通较为不便。

1.2地质构造

工程通过区域就大的构造而言，位于祁连褶皱系的祁连中间隆起带之东南端，属于多旋回构造运动表现明显的地区。工点区表层大部分为风积黄土覆盖，根据区域地质资料、物探成果报告，隧道通过区内构造形态主要由岩性接触带。地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，属弱富水区。洞身穿越砾岩或砂岩夹砾岩，埋深较大，补给来源为大气降水，属弱富水段。隧道正常涌水量约为230m3/d.km。地下水对混凝土具侵蚀性，环境作用等级为H2和L1。

2.施工方案

2.1帷幕注浆平台、掌子面止浆墙

帷幕注浆平台长10m，DK72+536.5～+546.5，浇筑35cm厚C30混凝土；混凝土内设工20a横撑，横撑两端与初支钢架连接牢固，间距50cm/榀。平台顶面距第一层初期支护拱顶内缘5.1m，平台两侧设置临时排水沟，平台修建完成后施做钻机爬坡坡道，角度不大于25度。止浆墙采用C30混凝土浇筑，高8.5m，上部3m高范围厚3m，顶端里程DK72+547~+550，下部5.5m高范围厚3.5m。止浆墙可分段浇筑。分段浇筑时混凝土界面做凿毛处理。浇筑错台不大于50cm。（上下台阶）

2.2帷幕注浆

2.2.1帷幕注浆

帷幕注浆纵向加固长度24.5m（DK72+550~DK72+574.5，不含止浆墙）。径向加固范围：补充断面（A序孔终孔断面）开挖轮廓线外8.7m，终孔断面（B、C、D、E序孔终孔断面）开挖轮廓线外6.45m。A、B、E序注浆孔浆液扩散半径为2m，C、D序注浆孔浆液扩散半径为1.5m，终孔间距不大于3.3m，合计126个注浆孔，施工中可对薄弱位置考虑增加注浆孔。

2.2.2注浆工艺

（1）前进式分段注浆分段长度5~8m。施工钻孔过程中塌孔或涌水量大于5m3/h即停钻注浆。前进式注浆施工采用多功能地质钻机开Φ150mm孔，开孔深2.0m，安设2.0m长Φ127mm孔口管，再通过孔口管钻设Φ115mm的孔进行注浆施工。

（2）钻杆后退式分段注浆采用多功能地质钻机开Φ130mm孔，穿过止浆墙后采用风钻结合水钻方式钻孔至设计位置后进行后退注浆，分段长度2.0m，后期注浆压力上升较快时可采用4.0m分段长度。

（3）TSS管后退式分段注浆为钻孔至终孔位置后，下入Φ32TSS管，根据钻孔情况下入2~3根TSS管，在孔口安设注浆管进行注浆。

2.2.3注浆顺序

注浆顺序按发散-约束型注浆原则进行，由外向内、由下到上、间隔跳孔注浆作业。

2.2.4注浆材料

注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆、快硬硫铝酸盐水泥单液浆、TGRM超细水泥单液浆相结合，快硬硫铝酸盐水泥单液浆配比：W:C=（0.6~0.8）：1；TGRM超细水泥单液浆配比：W:C=（0.6~0.8）：1；普通水泥-水玻璃双液浆配比：W:C=（0.8~1）:1，C:S=1:1。其中A序孔、B序孔浆液以双液浆为主，硫铝酸盐单液浆为辅；C序孔、D序孔、E序孔浆液以硫铝酸盐单液浆为主，双液浆为辅。各孔注浆施工至开挖轮廓线位置时根据情况必要时可采用TGRM超细水泥单液浆。注浆终止压力为5.0~9.0MPa，现场根据实际情况进行调整。普通水泥及快硬硫铝酸盐水泥强度等级均为42.5。

3.关键工序控制要点

（1）注浆施工前，首先根据前期处理施工情况，确定浆液填充率、注浆量、浆液配合比、凝结时间、浆液扩散半径、注浆终压、注浆方式等，注浆过程中根据注浆效果动态调整相关注浆参数，保证注浆质量，从而达到注浆的目的和保证注浆效果，如果注浆参数和设计参数有较大差别，请及时通知相关单位进行现场确认，以调整相应参数。

（2）严格控制钻孔角度，开孔偏差不大于5cm，终孔偏差不大于10cm。

（3）注浆结束标准，以注浆量和注浆压力两个参数作为控制注浆结束的标准。

单孔注浆结束标准：采用压力和注浆量双控。

1）压力控制标准：注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计终压，流量小于5L／min，即可结束该孔注浆。

2）注浆量控制标准：当注浆量达到单孔设计注浆量的1.5倍时注浆压力还不上升即可结束注浆。

3）若出现注浆量明显异常增大、压力突然下降后持续不上升或压力始终不上升等异常情况，及时通知相关单位进行现场确认，根据具体情况采用调整浆液配比、更换浆液类型等措施处理。

全段结束标准：所有设计注浆孔均达到单孔结束标准，且无漏注现象。

（4）注浆完成后需进行效果评价，方可进行下一步施工，施工采用单工序作业，确保施工过程安全可控。

（5）施工前应对所有参建人员进行技术培训，认真研讨每道工序的施工工艺、质量检验方法和作业细则，确保各工序的施工质量。

（6）注浆期间加强对止浆墙及初期支护的变形监测工作，发现异常及时通知相关单位人员并采取相应处理措施，保证施工安全。

4.结束语

注浆是一个精细的施工过程，由于地质情况的多样性和难预见性，要根据前方地质情况，结合钻注设备能力制定注浆方案，精细施工，严格控制施工质量。在胡麻岭隧道工程施工中，应通过对注浆材料的合理选择、对钻注机械设备的深入了解、对钻孔注浆方案和施工参数的不断优化调整，实现对钻孔注浆过程的动态管理，才能在保证注浆质量和施工安全的同时，提高注浆工效，加快施工进度。

参考文献:

[1]张晓华.深埋山岭隧道帷幕注浆段衬砌外水压力研究[J/OL].铁道标准设计,2015,59(10):119-122.

[2]谢文清,杨龙伟,吴登奎.胶州湾海底隧道快速超前帷幕注浆施工技术[J].现代隧道技术,2013,50(03):147-152.