探析超前注浆在卵石层大直径市政隧道施工中的研究及应用

探析超前注浆在卵石层大直径市政隧道施工中的研究及应用

蔡伟 刘欢

中国一冶集团有限公司  湖北武汉 430081

摘要：卵石层大直径市政隧道建设中，在施工期间运用超前注浆技术，有望增强隧道结构稳定性。本文简要分析了超前注浆应用目的与影响因素，通过科学布置测点、合理配置小导管、设立模拟仿真模型、注重注浆加固处理等措施，充分展现市政隧道施工中超前注浆实践应用价值，提升施工质量的前提下，改善隧道施工条件，促进隧道开挖作业安全开展。

关键词：超前注浆；小导管；卵石层大直径；市政隧道

前言：市政隧道建设环节，受地域环境、地下空间缆线影响，造成隧道施工难度较大，为助力市政隧道工程如期竣工，应在施工中充分借助超前注浆技术改进施工环境，确保隧道结构在稳固状态下，逐渐体现岩土体抗变形能力。尤其在卵石层直径超过8cm的大直径隧道施工场景中，超前注浆工艺若能充分发挥加固作用，即可应对施工风险。

1.超前注浆的应用目的

超前注浆技术在市政隧道工程中具有较强适用性，在施工阶段，经过对卵石层大直径隧道内卵石的充分填充，即可降低隧道开挖钻探工程量，同时也能缩减施工成本，经由超前注浆行为，有利于强化支护作用，致使隧道岩土体结构拥有良好的物理力学状态，体现围岩自承优势。

2.超前注浆的影响因素

市政隧道施工中运用超前注浆技术时，结合相关研究，与超前注浆效果有关的因素主要包括注浆行为和注浆厚度。前者是指在不同注浆行为下产生的加固作用并不一致。由于超前注浆最终目的是加固，因此可以通过比较对隧道地层实施注浆加固和未对地层实施注浆加固实际结果判定注浆行为的影响程度。

3.超前注浆在卵石层大直径市政隧道施工中应用优化措施

3.1科学布置测点

通常以卵石层大直径裂隙竖向有序确定测点，实际布置情况如（图1）所示，结合市政隧道埋深控制好测点分布位置，一般以10m作为测点单元，要求测点反馈的沉降量结果宜在1.5cm以下，这样才能促进市政隧道工程安全施工。同时，布置测点时还要注意测点分布走向，多在东西向进行对称式分布，此时形成的沉降量测量结果多有相似性，并且针对乱石层大直径裂隙内部分布的测点，间距应控制在10m以内，此项优化举措主要为了维护超前注浆应用行为的安全性。

图1 测点布置示意图

3.2合理配置小导管

为增强卵石层大直径市政隧道岩土体结构稳定性，需在超前注浆应用阶段，合理配置小导管，为超前注浆行为提供高效注浆辅助服务，具体按照（图2）所示流程，搭配注浆嘴等配件，确保泥浆快速注入卵石层大直径裂隙内，以供市政隧道得到可靠加固。同时，根据某市政隧道工程对比实验结果，如（表1）所示，在配置小导管后拱顶沉降量和地面隆起度相对较小，验证小导管的配置具有必要性[2]。

图2 小导管操作示意图

表1 小导管配置与否对不同隧道工况的实际影响

3.3设立模拟仿真模型

卵石层大直径市政隧道施工中要想确保超前注浆技术取得理想效果，需通过模拟设立仿真模型（见图3）出具可行性应用方案，致使超前注浆行为与隧道实际施工条件形成高度匹配度。例如在某深度19m和7m长，8m宽的隧道竖井中，其埋设于卵石层大直径内部的管道有8.8m的净距和7m的埋深度，此时为保证输水管线能在施工中得到有效保护，需要利用仿真模型提前摸索管线分布规律，确定好最优参数标准。

图3 隧道结构仿真模型

成功建模后相关人员需统计模型模拟量和实测结果，若符合既定误差标准，则可以按照仿真模型对应的参数就行施工，见（图4）。此工程中发现实测值普遍低于模拟量，在按照上文提到的测点布置方式统计地表沉降量测量结果时，两个数值对应的曲线图相距较近，表示该模型有参考价值[3]。

图4 超前注浆应用与未用沉降量变化情况

3.4注重注浆加固处理

超前注浆主要为了实现隧道岩土体的有效加固，出于该目的，还需在施工中进一步强化注浆加固处理效果，尤其是深孔部位，宜作为重点加固场所，以免施工中因注浆行为危及施工安全。比如可以考虑在非下穿段施工区间内，进行厚度1m的注浆处理，并将开挖宽度控制在50cm左右，随即在深孔注浆施工环节，随时控制好卵石层大直径隧道地表内埋设管线与既有管线的距离，多在10m范围内安装新建管线。

在优化超前注浆使公共效果前，还可借助压浆泵（≥10MPa的压力）等设备改善注浆条件，即在泥浆材料辅助下增加隧道卵石层内部岩土体稳固度，除了按照成孔、清孔、注浆等基础步骤进行施工外，还需对注浆后形成的泥浆结构进行5d或7d的养护管理，之后注浆后进行长达三周的养护操作，并在压水试验下确定注浆结构抗渗性是否满足既定要求

[4]。

在注浆加固过程中，理应优选超前注浆材料，多以水玻璃、聚氨酯、木质素等混合料为主，此种材料形成的泥浆，可在注浆后形成良好性能。以水玻璃和水泥配制的泥浆材料为例，其含泥率多在3%以上，且不超过5%，与往日采用的化学泥浆材料比较，能够有效把控材料凝结时间，更易促进卵石层大直径裂隙充分注浆。施工人员在应用超前注浆技术时，务必加强注浆加固步骤的优化施工，以便真正落实此项技术后，在隧道空间内能安全开展开挖施工项目，切实维护市政隧道工程施工现场人员安全。

4.结论及建议

综上所述，针对卵石层大直径市政隧道施工中岩体的不稳定性，要想改善施工质量，理应加强超前注浆技术的合理应用，从而在该技术应用下增强隧道结构稳固度。通过该技术在卵石层大直径隧道中应用，有助于增强围岩稳定性，实现隧道安全开挖，表明此技术具备重要实践应用价值。实际上，在隧道施工中出于加固目的及调整岩体性能，建议从布置测点、配置小导管、设立模型、加固处理等方面予以优化，以期市政隧道工程在超前注浆技术辅助下，顺利完成加固任务，夯实市政隧道稳定发展基础。

参考文献：

[1]于兆源,马佳欣,郝千江,等. 超前注浆在卵石层大直径市政隧道施工中的应用[J]. 建筑施工,2023,45(02):363-366.

[2]何秋敏,周冬辉,魏琪. 浅埋暗挖全断面砂层隧道超前注浆加固技术研究[J]. 城市轨道交通研究,2022,25(09):166-171.

[3]沈立伟. 大直径热力隧道下穿工程中超前注浆的效果研究[J]. 结构工程师,2022,38(04):163-168.

[4]王晓方,曹云祥,梁恩. 隧道超前注浆小导管生产技术的应用与改进[J]. 建筑施工,2021,43(12):2541-2543.