摘要：在强岩溶地区的隧道施工中，隧道周围一定范围内的岩溶地下水会导致隧道围岩工程地质水文地质条件发生变化，导致围岩强度降低，渗水压力增大，并可能导致隧道突水突泥事故。帷幕灌浆是隧道等地下工程施工中防止渗水的有效技术。本文详尽介绍了帷幕注浆的施工组织、机械设备和人员的配备，并就帷幕注浆中注浆量的推算和止浆墙的安全厚度进行了重点探讨。
关键词：隧道工程；岩溶；富水；帷幕注浆技术
1概述
复杂岩溶地质条件下的长大铁路、公路隧道施工中，隧道的突发涌水不仅影响隧道施工进度，而且容易造成隧道穿越区域地下水环境的破坏，从而引发法律纠纷及诉讼，产生一系列社会问题，同时岩溶水特别是当CO3-等可溶性物含量增高时，水的流通将给隧道结构带来极大的侵蚀作用，影响隧道的使用寿命。岩溶堆积物因地下水的流动而坍塌下沉，改变洞穴周边的应力分布形态，影响隧道的稳定。而且隧道中有图地下水的流失，使隧道顶部地面岩溶塌陷，导致环境地质的破坏，也将会造成隧道结构的不稳定。目前国内岩溶发育地区的隧道修建中，岩溶水的处理多是“以排为主，排堵结合”，遇水多以暗沟、管道、涵洞、泄水洞、明渠、渗沟、拱桥或增加辅助导坑等截流排水措施，对地下水的治理大多数采取加强衬砌及衬砌背后压浆，增设止水带等措施。近年来，随着可持续发展观念和人们对环境保护意识的加强，对隧道治水观念也逐渐转化到“以堵为主，防堵结合”上来，隧道注浆技术得以快速推广和应用。
岩土工程领域的注浆技术是利用注浆处理加固地基、围岩，并可形成防水帷幕的一门施工技术，注浆技术在解决土木工程的有关技术难题中，已显示出卓绝的效能。20世纪 70年代，日本在著名的海底青函隧道，曾采用类似的帷幕注浆技术堵水。20世纪 80年代，京广铁路大瑶山隧道在 断层带采用注浆堵水，使隧道顺利地通过了断层，保证了隧道的结构安全，但因当时“以排为主”的防水观念的限制，隧道设置了大型泄水洞排放洞内涌水，造成了地下水大量漏失，地表生态环境破坏，植被枯死，居民迁移，给铁路建成后的运营留下隐患，铁路运营后，进行了多次水害治理。20世纪 90年代，歌乐山隧道以保护地表生态环境为目的，在高压富水地段（最大压力 2．2MPa，平均压力 1．8MPa）系统地进行了大规模帷幕注浆堵水作业，取得了成功。
2 帷幕注浆原理及注浆施工工艺
2．1 帷幕注浆目的和原则
帷幕注浆的目的主要是加固围岩，限制排水量，保证隧道稳定。帷幕注浆主要是根据超前地质预报情况，采取相应的帷幕注浆方式，有效地将地下水、裂隙水排除在开挖范围以外，防止涌水现象的发生。
根据隧道工程地质条件及铁路隧道防排水要求，对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大，极可能产生严重突水突泥地段，在预测地下水压力≥3．0MPa时，采用开挖轮廓线外 8m范围内加固圈固结；对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大、极可能产生较严重突水突泥地段，在预测地下水压力<3．0 MPa并t2>．0MPa时，采用隧道外轮廓线外 5m的预注浆加固圈固结的帷幕注浆方案；对不同年代岩层接触带、物探异常区、预测水压大、可能产生突水突泥地段，在预测地下水压力<2．0MPa并≥1．0 MPa时，采用隧道预加固圈固结范围为开挖轮廓线外3m的帷幕注浆。对岩体完整，其结构性可保证开挖，但大面积淌水且流量大于控制排水量，其地下水压力<1．0MPa时，实施开挖后全断面径向注浆，注浆加固范围为开挖轮廓线外 5m。
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2．2 注浆施工工艺
在隧道施工中根据设计地质条件和超前地质预测预报结果，结合隧道施工中揭露的地质情况，进行隧道帷幕注浆作业。
2．2．1 施工前准备
首先进行施工平台和施工场地准备，制作钻机平台或搭建临时施工钻机平台；并进行临建布置，包括水泥、材料存放点，施工用风、水、电和指示控制线路的部设。其次进行封闭工作面做止浆墙，为防止注浆施工过程中工作面冒浆，利用掌子面前方一定范围内的岩层或灌注混凝土止浆墙。在利用岩层作为止浆墙时需将掌子面找平后喷厚度不小于 30cm 的混凝土封闭。在注浆施工前对钻机、注浆泵、搅拌机等机械进行检查、维修、保养，使其保持良好状态；同时准备施工材料，包括注浆管、密封套等，孔内注浆用的水泥、水玻璃、缓凝剂等材料运至工作面附近，每次备足两个小班的材料用量，且随用随补充。在注浆和开挖中，随时可能会发生突发性的涌水和局部坍塌等现象，给施工及地面设施安全造成危害，因此，必须事先施作好洞内抽、排水设施，预备抽排水设备（泥浆泵、潜水泵等），并随时准备好抢险防涌材料，如草袋、钢材等。
2．2．2 配置注浆浆液
根据隧道水文地质条件，分条件采用单浆液、双浆液。单液水泥浆类浆液是以水泥为主，添加一定量的速凝剂（速凝剂根据现场对凝结时间的要求由试验确定，凝结时间变化范围为几分钟至几小时），用水调剂成的浆液。单液水泥浆水灰比 l：0．6～1：1，先稀后浓。如果要使水泥浆凝结时间减少，可掺入速凝剂，其掺量由试验确定，一般为水泥用量的2％～3％。双浆液为水泥和水玻璃的混合液。水泥浆水灰比为 1：1～1：1．5，水玻璃浓度为 3O～4O玻美度，水泥一水玻璃体积比为 1：0．3～1：1，并根据需要掺人适量缓凝剂，其掺量由试验确定，一般为水泥用量的 1％～3％。
注浆水泥强度等级不低于 R32．5，水玻璃浓度30～40玻美度，TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料，缓凝剂采用磷酸氢二钠，速凝剂采用 ECA77— 92水泥速凝剂。
2．2．3 钻孔和注浆作业
在喷射混凝土止浆墙上按设计图纸用红油漆标出孔口位置；根据极座标法进行钻孔布置和定位。钻机按设计要求准确牢固地安放，确保极坐标“原点”的准确；将钻机钻杆伸出，对准所标孔位用三翼合金钻头开孔，钻穿混凝土止浆墙和其它坚硬地层停止钻进。退出三翼合金钻头，换上跟管钻进的一次性钻头及套管，钻至设计孔深；在确定套管内无阻塞物时，即可进行注浆管（注浆管为硬质塑料管）的安设工作。注浆管安放后，在注浆管管口安放注浆管并压紧，以防注浆时漏浆。记录钻孔地质描述及注浆管的下管情况，以备注浆施工参考。根据不同条件采取分段前进式注浆工艺、后退式分段注浆工艺。注浆结束时，应先打开泄浆管阀门，再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管路冲洗干净后方可停机。
2．2．4 注浆效果检查、评定和补救措施
根据单孔结束标准和全孔结束标准以及检验所有注浆孔均已符合单孔结束条件，是否有漏注现象综合评断。对注浆过程中的各种记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求；每循环设 2～3个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并检查孔内涌水量是否小于 0．2。
结束语
通过超前帷幕注浆改善地层的透水特性，起到了良好的止水效果，经过工程施工实践，表明采用帷幕注浆止水的方案是可行的。另外，在注浆的过程中，要随时根据钻孔内的出水量，水压及掌握的地质状况，及时对浆液的配比进行调整，力求期的最佳的注浆效果和提高施工速度。
参考文献：
[1]何天牛．注浆综合处理在隧道塌方中的应用[J]．勘察科学技术，1999，17（5）
[2]余波．深理隧洞中的岩溶地基工程地质问题及地基处理[J]．岩石力学与工程程学报，2001，21（3）
论文作者:邓生近
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/6
标签：注浆论文; 隧道论文; 帷幕论文; 岩溶论文; 地下水论文; 浆液论文; 水玻璃论文; 《基层建设》2018年第11期论文;