公路隧道软弱围岩大变形段的注浆加固施工分析

公路隧道软弱围岩大变形段的注浆加固施工分析

李超

中铁上海工程局集团有限公司第四分公司 300467

摘要：随着我国经济高速发展，对于西部地区的开发越来越重视，在西部地区进行铁路建设工作也就受到了越来越多的关注。从整体上来看，西部边疆地区山脉数量较多，在开展铁路建设工作的过程中，也就必然需要开挖隧道，由此，其中存在的软弱围岩大变形问题必须得到有效解决，方能够为隧道施工的质量以及西部地区铁路建设的质量提供重要基础。所以，本文对隧道软弱围岩大变形情况进行合理分析，并提出注浆加固治理策略，以供参考。

关键词：隧道软弱围岩；大变形；注浆加固施工

前言：软弱围岩结构具有风化严重、裂缝数量多、结构承载性能差的突出缺点。按照相关规定，隧道围岩在Ⅳ级以下，就可以将其认定为软弱围岩。软弱围岩长时间遭到荷载的影响之后，会出现不同情况的变形，在隧道工程施工的过程中，为了有效避免危险事故的发生，不仅需要采用专业的支护技术，而且还需要施工人员对于软弱围岩结构变形情况加以监测。如果变形较为严重，且超出了规定的范围，那么还需要及时采用专业的方式加以处理和解决，同时总结出造成软弱围岩变形情况的原因，以便给同类型工程提供宝贵的实践经验。

1隧道软岩大变形成因分析

1.1地质因素

软弱围岩，也称软岩，因为遭到长时间的风化侵蚀，导致结构空隙较大，质地较为松软，胶结程度较差，结构强度不足。公路隧道工程中软岩大变形的问题一般都是由结构性质变化造成的，详细来说，就是在地质挖掘施工之后，地质结构的稳定性下降，极易出现坍塌的情况。结构变形主要是因为在进行隧道挖掘施工工作的时候，支撑隧道所处地区的围岩结构出现了变化，这时围岩结构会自行对结构应力加以调整，削弱结构的综合性能。在挖掘工作结束之后，结构就会丧失支撑力，结构周围的岩石承载力会逐渐下降，最终就会导致软岩出现变形。再有，软岩属于膨胀岩的一种，在满足一定条件后就会发生膨胀，如果膨胀力超出了既定的范围，就会将膨胀压力转移到支撑结构上，导致结构出现变形。

1.2设计因素

就现如今的实际情况来说，我国公路隧道工程设计为建设工作指明了方向，所以对于支护设计参数的准确性应加以保障。理论应力状态的计算需要保证计算结果的准确性，并且还需要保证设计方案的实用性。但是围岩的种类较多，在组织开展各项施工工作的过程中，设计参数与规定参数往往会出现差异，同时，在多方面作用力的影响下，软岩会承担较大的压力，加大了结构变形的概率。诸如：地下水赋存量存在明显的差异，就会导致水岩耦合作用表现出明显的差异，变形程度往往与水岩耦合作用的情况存在直接的关联。如果水岩耦合作用力超出设计方案中初期支护结构承载力，那么就会导致支护结构发生变形。

1.3施工因素

在实施挖掘施工工作的时候，大量机械设备会被用到挖掘施工工作当中，这必然会形成严重的振动，而且钻探挖掘或者爆破往往都会对围岩结构造成一定的损害，导致内部应力出现明显的变化，为了保证结构稳定性，就会形成应力拱圈。特别是在公路隧道软岩结构存在较为严重的塑性屈服时，自稳平衡状态下应力拱圈的范围会逐渐扩展，这样就会导致初期支护荷载的提升。再有，施工过程中挖掘效果较差，不能对围岩变形加以良好的把控。施工人员通常都只会依据先简单、后复杂的原则来推进各项工作，在进行初步挖掘施工工作的时候，只有对于各个施工流程进行良好的控制，挖掘施工工作才能得以全面推进。若挖掘施工没有保证良好的封闭性，那么就会导致围岩结构受到诸多不良因素的影响，导致环状支护整体性能的下降。

2公路隧道软弱围岩大变形段的注浆加固施工

2.1做好事前预防，重视超前预报工作

由于在前期的地质勘测资料中，较难将各个区域的地质情况完全精准地描述出来，所以这就使得个别公路隧道设计人员会采用工程类比法对公路隧道实施设计工作，进而使得设计图纸上的参数和现场揭示的围岩情况等存在偏差。为此，施工单位负责人应重视超前地质预报工作，在不同的路段中，要求作业人员采用地质雷达法提前对软弱围岩大变形段情况做好全面探测工作。第一时间发现和预报不良地质构造，如断层、破碎带等，而后对施工方案进行改进优化，强化对险情的控制力度，发挥出先进施工技术的优势。

2.2注浆装置

任何注浆装置采用同成科技有限公司研制生产的ZZB-0.3/12型气动双液注浆装置，该装置的工作部分采用不锈钢材料，坚固耐用，操作简单，使用方便，该设备已在许多堵水与加固注浆工程中得到应用，效果良好。

2.3注浆堵水加固

隧道中间段受断层构造影响，花岗岩破碎风化严重，而且破碎带直接沟通地表，与地表水串通，形成补给通道。要防止地表水的影响，就需要采取以堵、排、引为补充的措施，封堵方法有两种：一是对富水富水段进行注浆止水，同时对其周围的松散岩体进行强化，即对富水段岩层采用高压注浆法对其内部构造进行改造，达到提升围岩级别的效果；采用了深孔劈裂和挤压注浆等技术，达到了提高隧道整体质量的目的。二是在围岩周围的富水区，在围岩范围内采用环状灌浆方式，在围岩体周围布置一圈围岩，从而达到阻止或减小地下水位向围岩渗透的目的。此方法不会对基坑的岩石构造造成任何影响。主要措施为采用了浅孔灌浆、管棚灌浆和小管道灌浆等方法。因为大隧道通过断层构造破碎带，所以必须进行深、浅孔注浆，深孔注浆(深孔孔深10～20m)分为充填注浆和深孔劈裂注浆，主要采用水泥-水玻璃双液浆，浅孔注浆孔深3.5～8m，采用化学浆。这样可以保护深孔水泥注浆的串浆和效果。

2.3.1准备工作

其重点是在对工程地质资料的研究中，对钻井中的残渣进行采集和处理。对钻孔的推进压力，钻速，钻管不同长度时涌水量的大小进行记录和分析，从而推测出开挖面前方的地质构造、岩性、水源位置及水量的大小。

2.3.2止浆墙

由于开挖面的面围岩软弱，在灌浆过程中，压力较高，容易造成开挖面垮塌，从而影响注浆效果和施工安全，为此，应在开挖面设置止浆墙。对未垮落的原始岩盘，通常采取悬挂钢筋网和喷射混凝土的方法作止浆墙。如果是在塌陷的地方，必须用加厚混凝土止浆墙。浇注100-150cm厚的C20混凝土作为止浆墙。

2.3.3钻孔作业

在注浆工程中，孔口管道是一种引导管道，其设置方式要考虑注浆段的长度和加固扩散范围等因素。

2.3.4注浆作业

通过注浆、止水，将注浆混合器连接孔口管上，用试压洗孔，将眼中的残渣冲去，确保注浆通道畅通。用2-3分钟的时间来疏通周围的空间。接着注浆注浆过程要做好纪录，对注浆时间、注浆量、注浆压力的改变，围岩、止浆墙和支护或衬砌路段的跑浆进行纪录。

注浆方法：采取前进法，也就是分段累进注浆。

注浆效果检查：因此，在注浆孔注完之后，需要通过钻孔来对注浆段底部、中部和顶部的注浆效果进行检测，对于扩散范围低于设计要求，钻孔渗水量超过0.2L/min或单孔涌水量超过10L/min的部位，需要对其进行补充注浆，直至达到要求。

结束语

为提高高速公路隧道穿越软弱围岩施工的稳定性，文章分析了路隧道软弱围岩大变形段的注浆加固施工。

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