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隧道工程施工中注浆堵水技术解析

孟凡刚
  
安家(建筑与工程)
2021年54期
重庆市勘察规划设计有限公司 重庆 401121

摘要:注浆技术是隧道施工过程中常用的一种辅助工艺,其于处理地下水、加固底层方面均发挥着至关重要的作用,是保障施工安全,提高施工质量的重要施工工艺技术。高速铁路隧道施工可能会受到当地地质、气候、水文、岩层情况等影响,在施工过程中很容易出现涌水事故,给隧道施工的质量、施工进程、工程安全等造成负面影响。因此,施工单位应根据隧道施工的具体情况,选择合适的注浆堵水技术,有效规避该问题的发生,为施工安全提供坚实保障。基于此,本篇文章对隧道工程施工中注浆堵水技术进行研究,以供参考。

关键词:隧道工程施工;注浆堵水技术;应用分析

引言

当前隧道所穿越的地层越来越复杂,对隧道正常开挖施工的影响也逐渐增大,尤其是当隧道需要从断层带中穿越时,一旦处理不当,极有可能易发坍塌等事故。因此,需在掌握断层带特点及可能造成的影响基础上,进行围岩加固,注浆是一项非常重要的技术手段,注浆对于克服地下水有着非常好的功效,且安全性能非常高,在施工的过程中也较容易掌握。

1研究背景

注浆技术是指通过将适宜的胶凝材料配制成针对性浆液,利用压力设备直接或间接注入岩土体,以改变岩土体的力学分布和结构组成,待浆液凝固与原始地层形成复合体,提高其物理力学性能,达到防水、加固或纠偏的工程目的。目前,注浆技术已广泛应用于隧道工程、边坡工程、地基工程和堤坝工程等,在地质灾害治理、地下围岩加固、建筑结构补强、资源安全开发等工程领域有着特殊又不可替代的作用,可为交通、建筑、矿产、水利、管道等工程建设及运营安全提供重要保障。随着隧道工程建设向更深、更长、更快发展,注浆技术已逐渐成为高风险不良地质隧道不可或缺的核心施工环节之一。20世纪50年代初,我国注浆技术的研究和应用开始起步;20世纪80年代,以衡广铁路大瑶山隧道施工中遇到的9号断层为契机,经过40多年的研究,隧道注浆技术得到了快速发展,特别是在跨江越海隧道、富水高压隧道的注浆材料、工艺工法、设备和效果监测手段等方面的研究成果已处于世界先进行列,注浆应用的领域也迅速扩大到市政、公路和铁路隧道的复杂地质加固堵水中。目前,注浆技术有效解决了突涌水治理、地层加固、坍方处理、变形控制、瓦斯防溢和工程抢险等施工技术难题,推动了交通强国和“一带一路”基础建设的快速发展。当前,有关注浆理论与技术方面的研究成果和工程实践较多,近些年我国在隧道注浆技术领域也取得了可喜的成绩,但通过归纳可以发现,随着超高水压、强透水地层及城市敏感地区地下工程的开展,依然存在很多需要解决的技术问题;同时,由于注浆工程模糊性、隐蔽性、随机性和复杂性的特征,使其存在“难预测、难选材、难控制、难评价”的问题。因此,有必要总结近20年国内在隧道注浆技术方面取得的成绩和步,找出隧道注浆下一步重点研究和解决的问题,以期推动我国隧道注浆技术的发展和进步。

2注浆分段原则与控制要点

钻孔注浆加固施工的分段原则为:①钻孔施工过程中没有出现塌孔且涌水量在0~10m3/h时,分段长度取10m;②钻孔施工过程中出现了轻微塌孔,涌水量在10~30m3/h时,单次注浆的分段长度取5m;③钻孔施工过程中塌孔严重,且涌水量大于30m3/h时,应立即停止钻进施工,进行注浆加固,当该段注浆完成并达到设计结束标准以后再拆除注浆堵头,然后在原钻孔孔深的基础上二次钻进,如此循环一直钻进到设计深度为止。掌子面的注浆工艺采用一般的前进式分段钻孔方式进行施工,分段钻进、分段注浆。过程中应做好各项记录,待注浆施工完成后,认真分析检查每个孔的钻孔注浆记录。对于注浆效果不理想、注浆量低、可能存在注浆盲区的区域要进行取芯检验,分析注浆是否达到预期目标,必要时还应进行补充钻孔注浆。

3隧道工程施工中注浆堵水技术应用分析

3.1引入超前帷幕注浆

隧道开挖施工开始前,在掌子面上进行钻孔压浆,通过压浆,使浆液填充松散岩体缝隙,在浆液达到凝固后,起到提高岩体强度的作用。通过注浆,能在开挖轮廓线以外产生一道止水层,避免开挖施工中周围地下水进入到隧道中,对正常开挖施工和施工安全造成威胁。对断层带进行注浆时,要根据隧道的实际情况,并结合施工要求,选择适宜的注浆材料,并安排专人对围岩性质及水文地质条件予以勘测,广泛收集相关资料和数据,开展科学合理的规划,在条件允许的情况下,选择胶凝时间较为灵活、强度较大且绿色环保的类型。按照注浆的基本机理,可将断层带注浆施工视作充填注浆,对速凝剂和水泥浆之比进行合理的设置,以此在浆液达到凝固后形成良好的强度,实现对围岩的有效加固,并伴随时间不断延长,提高整个固结体实际强度。除此之外,固结体还要有一定耐久性和抵抗腐蚀的能力(特殊情况下还要有较强抗冻融的能力),以此满足隧道工程建设基本要求。超前帷幕注浆过程中,一次注浆长度要根据隧道施工情况确定,通常要将注浆的长度控制在30~40m范围内,在开挖长度达到30m后,应预留5~7m的长度,将其作为下一次循环注浆的止浆盘。注浆孔通常可分成6环,在上半断面中,每环之间应保持0.6m的间隔距离,而下半断面则要减小至0.5m。注浆施工开始前,安排专人对各注浆孔进行编号,并准确测量和放出每个注浆孔的具体位置,以此为钻孔提供可靠的参考依据,保证钻孔方向和位置都能达到要求,最终使注浆达到预期的效果。

3.2注浆施工的质量检测标准

(1)注浆孔深度的误差必须≤5cm,钻孔的角度误差必须≤0.5°,每段注浆的长度必须≤32m,成型注浆帷幕的厚度必须≥6m。(2)注浆分段的长度标准。在进行分段注浆前,应将钻孔注浆的长度控制在5m左右;如果施工场地存在断层、持软弱破碎带时,应及时采取注浆安全处理措施,有效避免突泥、用水等安全事故的发生。(3)注浆完成的标准。①单孔注浆完成的标准:实际测量的注浆压力已达到设计图纸的要求,且在压力稳定的时长需要超过10min,且在注浆过程的进浆量须在20~30L/min之内。②注浆施工完成的标准:每一个注浆孔皆达到以上标准,未出现漏浆的情况,且施工后隧道内的涌水量在1m/(m.d)之内。(4)注浆效果的评定。注浆工作结束后,需在轮廓线的范围之内设立检查孔,检验注浆施工的情况。每个循环的检查孔数量为5个,即:拱部2个、两侧边墙各一个、底部1个,每个检查孔的孔径为110mm。若每个孔内的出水量≤0.2L/min,且固体的抗压强度>3MPa,则代表逐渐施工的质量较高,可继续开挖,反之,则应及时进行加强处理,直至达标为止。

结束语

总而言之,突水涌泥是断层破碎带与岩溶隧道的常见病害,在松散涌泥加固施工中,注浆加固是常见的病害处治手段,而注浆质量是影响加固效果的关键,因此应着重控制浆液材料的选取与终孔标准,采用注浆加固工艺处治涌泥病害,在施工过程中不断优化浆液配比,严格记录浆液用量,遵循注浆顺序,在施工病害处治中取得了良好的效果,证明注浆加固是处理隧道松散体的有效手段,具有良好的推广价值。

参考文献

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