公路隧道富水地层注浆加固施工技术探讨

公路隧道富水地层注浆加固施工技术探讨

余旭林

四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司  四川成都610200

【摘要】随着城市化进程的大步推进，城市规模不断壮大，交通路线和公路建设也取得了显著的成果，而这一成果无疑是中国社会文明进步的重要标志。其中，公路隧道的建设施工一直以来都是公路建设过程中的重要环节。特别是在公路隧道施工过程中，由于地质条件复杂、地下水位较高等因素的影响，常常会出现富水地层的情况，这无疑给公路隧道施工带来了不小的挑战。为了保证隧道的安全和稳定，施工方需要采用相应的注浆加固技术，以应对这些挑战。本文将对公路隧道富水地层注浆加固施工技术进行探讨和分析。

【关键词】公路隧道；富水地层；注浆加固；注浆压力

【引言】富水地层注浆加固的原理主要依赖于浆液的注入和填充，其核心原理是将浆液注入到富水地层的空隙中，使浆液能够有效填充并封闭空隙，从而达到加固地层的目标。具体来说，当浆液在富水地层中被注入后，会迅速流动并填充地层中的各种孔洞和缝隙，进而形成一层新的具有高强度和稳定性的固结层，从而显著增加地层的密实度和承载能力。与此同时，浆液中的化学成分也在加固过程中发挥着重要作用，添加一些膨胀剂或固化剂可以使浆液在注入后迅速凝固，形成一种坚硬、稳定的固结层，从而进一步增强地层的抗渗性、抗压性和稳定性。

1、富水地层的特点

1）含水量高。富水地层的含水量通常在30%以上，甚至高达70%以上，这使得施工过程中需要特别注意地下水的控制和管理。如果地下水位过高，可能会引起地面沉降、地基沉降等问题，严重时甚至会导致工程事故的发生。

2）固结程度低。由于富水地层的含水量较高，导致其固结程度较低，容易出现不均匀的情况。在施工过程中，如果不采取适当的措施，就会导致隧道结构的不均匀沉降和变形，从而影响隧道的使用寿命和安全性能。

3）强度较低。富水地层的强度通常比较低，难以满足隧道结构的强度要求。在施工过程中，如果不采取适当的措施，就会导致隧道结构的强度不足，从而影响隧道的使用寿命和安全性能。

2、富水地层注浆加固的原理和机理

富水地层注浆加固的原理是通过在富水地层中注入浆液，使浆液填充地层中的空隙，从而达到加固地层的目的。具体来说，浆液在注入到地层中后，会填充空隙，形成一层新的固结层，从而增加地层的密实度和承载能力。同时，浆液中的化学成分还可以起到加固作用，如添加一些膨胀剂或固化剂可以使浆液在注入后迅速凝固，形成坚硬的固结层。富水地层注浆加固的机理主要包括以下几个方面：

填充空隙：富水地层中存在着许多空隙，这些空隙会影响地层的密实度和承载能力。注浆加固可以通过注入浆液，将空隙填充，从而增加地层的密实度和承载能力。

增加固结层：注入的浆液会在地层中形成一层新的固结层，从而增加地层的承载能力。固结层的强度和密实度都比原有地层高，可以有效地防止土层的塌陷和滑动。

化学加固：注浆液中添加的化学成分可以起到加固作用，如添加一些膨胀剂或固化剂可以使浆液在注入后迅速凝固，形成坚硬的固结层。这些化学成分可以改变浆液的物理性质，使其具有更好的粘结性和耐久性。

富水地层注浆加固的原理和机理主要是通过填充空隙、增加固结层和化学加固等方式，提高地层的密实度和承载能力，从而达到加固地层的目的。

3、公路隧道富水地层注浆加固施工技术的应用要点

3.1注浆准备

针对公路隧道富水地层的复杂性，在应用注浆加固施工技术时为保证施工的连续性，必须切实做好施工前的准备工作，主要包括以下内容。

1）准备泵站。由于富水地层规模大，浆液用量大，在进行注浆泵站布置中需要严格遵循“布置紧凑、方便操作”的原则，此外，每个泵站都有有良好通风防尘措施，并进来靠近注浆加固施工工作面。

2）压水试验。在采用注浆加固法处理富水地层前，需要通过压水试验来确定公路隧道岩层的吸水性、渗透性，并为钻孔冲洗提供有效的参数【1】。压水试验中水压要严格遵循从小到的顺序，达到预定的注浆压力后持压15min，全面检查止浆塞的效果，以及每根注浆管路是否存在渗漏问题，针对渗漏位置及时进行加固处理。

3）孔口管准备。为保证注浆的连续性和注浆效果，孔口管要尽量采用直径为50mm，壁厚为3.5mm的无缝钢管，每节孔口管的长度控制在1.0m左右。

4）岩壁喷射混凝土。注浆加固富水层之前，公路隧道岩面需要先喷射混凝土，形成一个封闭的岩面，以免在注浆施工中出现岩面溢浆问题。并做好注浆管路调试工作，保证注浆压力仪器仪表完好，注浆前孔口管需要埋设牢固，以免在正式注浆施工中出现浆液渗漏问题。

3.2钻孔

钻孔先需要通过测量放线的方法来确定每个注浆孔的具体位置，并做好标记，选择风动凿岩机进行钻孔，钻孔直径控制在50mm左右，钻孔倾斜度不应超过1%，钻孔深度达到设计要求【2】。成孔后及时进行质量验收，各项指标全部达到设计要求后，采用高压水进行清孔，清孔后就及时安装上钢管，若不能及时安装注浆钢管，各钻孔需要覆盖保护，以免进入杂物。钻孔施工完成后，及时将加工制作好的孔口管插入到注浆孔中，外露部分的长度要控制在15cm以内，并于合适的位置安装上止浆阀，通过止浆塞封堵每根注浆管和注浆孔。

3.3注浆施工

为更好的控制公路隧道富水层注浆加固效果，要采用标号不低于42.5的硅酸盐水泥来配制注浆浆液，控制浆液水灰比为1:1。注浆浆液采用纯水泥浆液。在搅拌桶中先加入适量的水，再加入水泥进行充分搅拌，控制浆液拌和时间在10~20min之间，以保证浆液搅拌的均匀性。浆液要现场拌和，随使用，随拌和，拌和好的浆液需要通过过滤网过滤后，再送入到注浆机中以备注浆适用。

为提升公路隧道富水地层注浆加固效果，需要严格控制好注浆施工顺序，具体的注浆加固顺序为：先进行上部台阶拱部注浆，再进行下台阶边墙注浆施工，各注浆孔需要严格按照隔排隔孔的顺序进行施工，进行跳孔注浆施工。注浆顺序分区要从两侧到拱顶进行逐步注浆，在孔口位置设置上止浆塞，若在注浆施工中出现了串浆问题，要立即关闭孔口阀门，等其他孔全部完成注浆后方可再次打开阀门【3】。各阶段注浆施工中必须严格遵循“先下后上”以及“先水少出，再水多处”的注浆顺序，钻孔完成后及时开展注浆操作，尽量缩短空孔暴露时间，每个注浆孔位都要通过测量放线确定好施工位置，并做好标记，以便为钻孔和注浆施工提供良好的直到，具体的富水地层注浆加固施工顺序如图1所示：

图1 富水地层注浆加固施工顺序图

结合施工现场的实际情况，以及现场试验数据统计结果，需要在保证浆液可灌性以及有效扩散距离的基础上，按照富水地层具体的渗漏水情况，以及节理裂隙发育情况，选择合适的浆液配合比，并且在实际注浆施工中还要就结合吸浆液量和采用是注浆压力进行酌情调整。在整个注浆施工中一旦出现了注浆量增大，但注浆压力迟迟没有达到预期值的情况，可像配制好的浆液中加入适量的速凝剂，以减少浆液的流动性，缩小注浆范围。详细记录注浆施工过程的各项数据，包括孔位、孔径、孔深、浆液配合比、注浆压力、注浆量以及跑浆情况和串浆情况。此外还需结合超前地质预报反馈的结果，适当调整注浆参数，以保证富水地层注浆加固的有效性。

3.4注浆结束的标志

在富水地层注浆加固施工中出现了以下任何一项情况，都可以停止注浆。

1）注浆压力达到设计终孔的压力，并且继续注浆持续的时间超过10分钟【4】。

2）虽然注浆压力并为达到预期的注浆效果，单液注浆量确超过了设计平均注浆量的1.5倍以上，此时需要停止连续注浆，改为间歇时注浆，并合理调整注浆参数。

3）注浆结束时，进浆量应达到设计注浆量的80%以上，若始终无法达到这一标准，需要清孔后重新进行注浆操作。

【结束语】

综上所述，富水地层是公路隧道施工中常见的一种不良地地层，若处理不当，会对公路隧道施工质量和施工的安全性造成较大影响。因此，需要结合富水地层的特性采用合适的加固技术。注浆加固技术具有很强的适用性，且加固效果明显，非常适用于富水地层不良地质加固施工中。但在具体施工中必须严格控制好每个施工细节，并及时处理好施工中遇到的各种问题，才能发挥出注浆加固施工技术的优势，提升富水地层加固处理效果，更好保障公路隧道施工质量。

【参考文献】

[1]高恒.高速公路隧道注浆加固施工技术[J].工程机械与维修,2023(02):77-79.

[2]张舜,蒋云东,王余.公路隧道软弱围岩大变形段的注浆加固施工分析[J].建筑安全,2022,37(10):70-73.

[3]喻建云.地表注浆加固在高速公路隧道施工中的应用[J].中国住宅设施,2022(06):142-144.

[4]雷明林,武刚,潘俊涛.公路隧道穿越富水断层破碎带预注浆加固处理技术[J].工程建设与设计,2020(07):247-249.