不良地质洞段的灌浆对围岩加固和堵水的效果

不良地质洞段的灌浆对围岩加固和堵水的效果

 程凯 ,陈萌 ,杨帅 ,李争   

 中铁十二局集团第二工程有限公司

摘要:在隧洞进行施工的过程中经常会出现对不良地质体进行穿越的情况，其对于施工技术有着严格的要求、开挖存在较大难度、需要使用的工序较为复杂，如有不慎则会导致隧洞出现塌方和失稳与变形过大的问题，严重还会对隧洞施工进度产生影响。本文针对以往案例作为研究对象，结合地勘以及综合物探相关资料，选择适宜的注浆方加固方案针对不良地质体完成超前的加固处治，并对其进行了相关的分析和总结，希望本文研究能够为类似工程提供

借鉴。

关键词:不良地质段;加固措施;数值模拟;效果分析

引言

我国山地面积大约占到了我国国土整体面积的60%，因为我国地形地势本身的这种特殊特点，在对山岭隧洞完成修建的过程中，经常要求完成对穿越不良地质体，冲沟的出现导致围岩出现破碎和隧洞埋深浅以及存在地表有水流通等问题，因为受到围岩差和埋深浅以及地表水等一系列不良地质体对其造成耦合作用产生的影响，开挖扰动则可能会导致坍塌和失稳以及突水等一系列的不良地质灾害出现，其针对施工安全会则会带去较为严重的影响，严重还会对施工进度和施工质量和施工安全造成影响。所以，采取何种方式保障隧洞安全和快速的穿越不良地质体是当前隧洞施工的核心内容，同时也是当前施工中涉及到的难点问题。

1工程概况

云南省滇中引水工程楚雄段施工2标位于楚雄州姚安县和南华县境内，起点为万家隧洞出口，终点至凤屯隧洞进口，桩号为：CX16+257～CX35+024.685，总干渠全长18.768公里。主要构筑物为隧洞3座，暗涵1座，渡槽1座，以及节制闸阀主要控制建筑物。全长12.526公里的柳家村软岩隧洞为标段重点控制工程，设3座支洞总长2168米，其中2#和3#支洞为大坡度有轨运输斜井。工程投资约14.63亿元，合同工期87个月。

凤屯隧洞进口长3920m，设计断面尺寸8.72m×9.43m，马蹄形断面。进口与柳家村渡槽相连，底板高程1942.365m，设计引用流量115m3/s。隧洞位于低中山地貌区，主要山脊、河流近南北向展布。沿地面高程在1926m～2410m之间，隧洞埋深主要在100m～400m之间，最大埋深417m。隧洞穿越的地层除隧洞进口有第四系覆盖层外，其余洞段地层主要是的地层主要是白垩系地层，隧洞中段他思鮓背斜核部分布存在侏罗系上统地层。地层岩性则主要的分布是泥岩和粉砂质泥岩，泥灰岩以及泥质粉砂岩与砂岩等，其中软岩和泥岩还有粉砂质泥岩主，硬质岩主要以砂岩为主，另外，断层带及影响带占一定比例。

2施工范围及主要工作内容

2.1堵水灌浆范围

1）凤屯隧洞径向堵水灌浆洞段：CX32+847.785～CX32+896.785（49m）边顶拱部位径向堵水灌浆。

2）凤屯隧洞洞周及掌子面超前注浆洞段：CX33+059.585开始进行隧洞洞周及掌子面超前注浆1环，本循环超前注浆长度为30m。

2.2主要工程量

1）径向堵水灌浆：凤屯隧洞进口2022年5月日至11日，第一次径向堵水灌浆工程量19.5m，2022年5月12日至31日，第二次径向堵水灌浆工程量29.5m，合计49m。

2）洞周及掌子面超前注浆：CX33+059.585开始进行隧洞洞周及掌子面超前注浆1环，本循环超前注浆长度为30m，其中每循环开挖27m，预留3m作为止浆岩盘，注浆范围为隧洞开挖轮廓线外3m及掌子面前方；注浆按浆液扩散半径2m，孔底间距3m布设，每一循环共93孔，总长为2204m。

3 堵水灌浆施工情况

1）第一步（施工准备）：完成现场临时设施建设、质量安全技术交底工作。

2）第二步（按设计进行灌浆施工）：完成设计洞段范围内涌水区间径向堵水灌浆施工、洞周及掌子面超前注浆。

3）第三步：涌水封堵。

4）第四步：质量检查。

当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，可结束灌浆。

4灌浆技术措施

1）注浆前，对注浆输送管路进行耐压试验，试验压力不低于设计终孔压力，持续时间不低于20min，试验合格方可准备注浆。

2）每孔注浆前，要观测其水量和水压，并进行单孔放水，放水时间不小于10min，以孔内无岩粉、水变清为宜。在连接注浆管路后，向孔内作压水试验，其目的是扩张裂隙，提高注浆效果，压入孔内的水量不得少于管路总体积的2倍，无异常变化方可注浆。

3）注浆过程中，检验人员要严格检验标准，做到每池浆液必须化验，并做认真记录。记录员要准确详细记录泵压、孔口压力、浆液相对密度、泵量、注入浆液体积、黏土量、水泥量等情况。

4）注浆过程中如发现钻孔串浆、堵塞钻孔和钻孔水量明显变小时，要重新扫孔注浆。

5）若单孔进浆量较大时，可间歇注浆，每次注浆结束后，应及时用清水冲洗管路，并对注浆设备进行检修。

6）针对灌浆过程表层串冒浆严重部位，主要采用嵌缝、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方式进行处理。

7）洞周及掌子面超前注浆过程，为防止施工作业面注浆时跑浆，注浆初始掌子面拟采用20cm厚C20喷粗纤维混凝土封闭，并挂双层钢筋网（φ6mm@0.15m×0.15m），为确保注浆过程施工安全，喷射混凝土厚度及注浆压力可根据施工情况由参建四方现场进行动态调整。

8）浆液变换原则：采用纯水泥浆液灌注时，若未发生串、目、漏浆等情况，直接滥至结束。若吸浆量较大，且流量与压力无明显变化，(如:注入水泥量大于10t)或出现串、冒、漏浆等情况即改用水泥-水玻璃液进行反复间歇灌注，直至达到灌浆结束标准。

5 处置效果分析

5.1压水试验成果分析

各钻孔注浆段在注浆前做一次压水试验，每段次压水试验是注浆质量过程控制的一个很重要手段,各注浆孔各段次注浆后压水试验单位透水率全部小于设计5Lu ,达到设计要求。各次序孔在灌注前后透水率有明显的差异,注浆前各序孔之间透水率呈现直线下降趋势，前序孔注浆后，后次序孔注浆前透水率明显减少,说明浆液扩散达到设计要求。一序孔注浆前平均透水率为28.84Lu,二序孔注浆前平均透水率为13.68Lu,仅为一序孔的1/2，差异明显，说明一,序孔封堵了大部分的岩体裂隙,二序孔在一序孔基础上进行了加强注浆,有效的降低了岩体的渗透性。注浆后各次序孔透水率远远小于设计值5Lu,岩体的渗透性明显降低,注浆效果明显。

5.2钻孔注浆量成果分析

1）凤屯隧洞进口处洞周及掌子面超前注浆各次序钻孔注浆量尽管统计可明显看出,随着钻孔施工次序的增加，各孔位水泥、水玻璃单位注入量逐步减少,二序孔明显小于一序孔,说明掌子面及洞周超前注浆形成的地下防渗帷幕发挥了堵水效果。

2）凤屯隧洞进口段已初支完成段径向堵水灌浆各次序钻孔注浆量统计见附表2。从统计表中可明显看出,随着钻孔施工次序的增加，各孔位水泥、水玻璃单位注入量逐步减少,二序孔明显小于一序孔,说明经过注浆后岩体裂隙基本已经充填饱满，且浆液前后搭接良好。

结束语

综上所述，修建隧道不但能够处置交通不便问题，同时还能够推动当地经济持续发展。很多隧道在进行修建的过程中经常碰到软弱围岩，一定要对其进行加固才可以保证施工安全。 以本文主要针对隧洞冲沟不良地质段作为研究背景，对于冲沟导致的隧洞浅埋和围岩破碎以及地表水发育等多种特点，运用数值分析的方式针对不良地质段采取的加固措施给予优化分析，并获得了理想效果。

参考文献:

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