摘要：近几年，随着隧道开挖技术的不断进步，对施工安全、质量和进度的要求越来越高，地表深孔劈裂预注浆技术的良好施工效果，在隧道软弱围岩施工中被广泛应用。南龙铁路林邦隧道（上行线）出口地质较差，粉砂与粉砂质泥岩互层，地下水位较高，掌子面有股状水流出，施工难度大，采用地表深孔劈裂预注浆对开挖轮廓线外5m范围内的围岩进行加固堵水，浅析地表深孔预注浆在隧道软弱围岩施工中的应用。
关键词：地表；深孔预注浆；劈裂；软弱围岩
1林邦隧道（上行线）工程概况
1.1隧道基本情况
林邦隧道（上行线）位于福建省龙岩市境内，为赣龙新双线至铁山洋联络线。隧道设计为单线隧道，设计时速80km/h。林邦隧道(上行线)全长1476m，进口里程为GTSDK0+499，出口里程为GTSDK1+975。
隧道施工至GTSDK1+770时，掌子面开始出现股状涌水，局部有溜坍现象。初步判断该段涌水为地表水，由于处于雨季，补给量大，短时间内无法干涸，对施工影响较大，导致无法正常掘进，为保证施工安全和工期目标，参建各方对该隧道掌子面和地表的实际情况进行了踏勘，确定对隧道GTSDK1+770～GTSDK1+710（60m）段实施地表深孔劈裂预注浆，对开挖轮廓线底部3m，上、左、右各5m实施全断面地表深孔预注浆的方案。
1.2地质情况
GTSDK1+770～GTSDK1+710段表层为第四系残破积粉质黏土，灰黄色，厚度不均，约1～4m；下伏基岩为石灰系下统林地组粉砂与粉砂质泥岩互层，褐黄色，全风化，全风化层呈土状。节理裂隙较发育，岩体较破碎。地下水为裂隙水，较发育，围岩稳定性极差。
通过隧道GTSDK1+755地表取芯及超前水平钻取芯结果揭示该段地层为粉砂岩层，地表取芯显示地下水位位于表层卵石层，地下水位较高。该地质富水性好，受地下水影响较大，隧道开挖后地下水易沿卵石层间接触带涌出，局部地下水呈股状或大股状产出，易发生涌水、突水和突泥。围岩稳定性极差，易于坍塌，当地下水活动，特别是发生涌水时，会发生大坍塌或滑移，侧壁失稳坍塌。隧道开挖施工情况显示，GTSDK1+780开始隧道掌子面地下水较发育，局部有股状水流出，掌子面局部溜坍。
2工艺原理
岩层及土体之间存在裂隙，导致围岩不稳定，尤其在地下水的作用下，更易产生失稳，通过钻孔注浆，利用水泥浆液的劈裂、渗透、充填和压密作用，在岩层及土体之间形成的浆脉现象。浆脉凝结硬化后，通过浆液的粘结作用和浆液本身的承载能力，与岩层及土体形成一个固结的整体，以提高岩体及土体的整体稳定性，阻断地下水，在保证安全的前提下，确保顺利施工。
3施工方案
3.1加固范围及注浆方式的确定
对GTSDK1+770～GTSDK1+710段共计60m地表进行劈裂注浆，注浆范围为隧道开挖线往外5m范围内，加固宽度为18.5m，即开挖轮廓线以内加固范围为隧底以下5m至拱部以上5m，开挖轮廓线以外加固范围为隧底以下3m至拱部以上5m，注浆孔间距2m*2m，梅花形布置，钻孔、注浆采用跳孔方式，每10m为一段落，注浆顺序自GTSDK1+770～GTSDK1+710，注浆孔深度25～38m。
林邦隧道（上行线）GTSDK1+770～GTSDK1+710段地表注浆采用袖阀管注浆形式，钻孔直径为φ125mm，钢性袖阀管直径φ50mm。（见图1）
3.2试验段施工
先行选取试验段进行注浆加固试验，根据试验结果确定各项注浆参数。
1、试验范围
本次地表袖阀管注浆加固纵向范围为GTSDK1+770～GTSDK1+710，共计60m，选取GTSDK1+770～GTSDK1+760进行注浆试验。
2、注浆参数如下：
(1)注浆压力
注浆压力6.0～8.0 MPa。
(2)浆液种类
两侧洞周钢质袖阀管采用硫铝酸盐水泥浆；隧道洞周内加固采用普通水泥单液浆，必要时采用双液浆。
(3)浆液配合比
硫铝酸盐单液浆(重量比)：0.8:1,1:1。
普通水泥浆(重量比)：0.8:1,1:1。
水泥浆+水玻璃双液浆（体积比）：1:1（水玻璃35～38Be'）
3.3工艺选择
首先对两侧洞周钢质袖阀管采用硫铝酸盐水泥进行注浆，形成1m厚的周边帷幕，以减少加固范围内浆液流失，待周边帷幕成型后，加固范围内采用普通水泥浆进行加固，采用袖阀管分段后退式注浆施工工艺，先外后内，跳孔注浆。
图1
3.4施工工艺
1、钻孔
采用全站仪、钢尺等工具按设计要求定出注浆孔孔位。采用地质钻机按标出的孔位垂直于地面进行钻孔，钻孔孔位水平偏差≤5cm，钻孔垂直度误差≤1/150。
在钻孔过程中，做好详细的钻孔记录，对钻孔进行地质描述，进行变更和指导下一步的注浆作业施工；钻孔时采用膨润土泥浆护壁，易塌孔孔位使用部分套管护壁。成孔后人工下入袖阀管,注入套壳料。
2、安设袖阀管
钻孔完成后先退钻杆，分节下放袖阀管至孔底，在袖阀管底部加下闷盖，将注浆管沿套管下到孔底，在孔口部位采用速凝水泥砂浆填充，以防止注浆时返浆。袖阀管安装完成后注入套壳料，套壳料配比为水：灰：土=1.6:1:1。
3、注浆
袖阀管注浆采用跳孔注浆，先外后内，进行单序孔注浆，单序孔注浆完成后，进行双序孔袖阀管补充注浆。地表注浆加固施工顺序遵循“由外向内、自下而上、跳孔作业”的原则进行。
单孔注浆方式采取后退式分段注浆工艺，即在注浆段内由孔底进行注浆，每次注浆段长1.0m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的注浆，以此下去，直至完成注浆段注浆。注浆过程中应做好详细的注浆记录，并对浆液进行凝胶时间的测定，确保注浆施工效果。
为有效控制注浆范围，避免浆液上串，在拱顶以上5m范围注浆压力控制在4.0～6.0Mpa，在拱顶以下范围注浆压力控制在6.0～8.0Mpa。
4施工注意事项
由于劈裂注浆注浆压力较普通注浆大，在注浆过程中容易产生孔间串浆、注浆压力长时间不上升以及注浆引起地表隆起等问题，因此有必要采取措施避免出现这些问题。
1、孔间串浆
串浆通常由于单孔注浆量过大、注浆压力过大速度过快、孔间距过小引起，出现串浆问题时，首先采取调整注浆参数，适当减少注浆压力和速度，或者间歇注浆，后进行跳孔注浆，跳孔距离加大，采取定量注浆控制单孔注浆量等措施防止串浆发生。
2、注浆压力长时间不上升
注浆压力长时间不上升，应立即采取措施，防止浆液的继续流失造成浪费。分析原因主要有浆液浓度过稀、浆液凝胶时间过长、注浆方式控制不合理等，采用定量注浆的原则加以控制。
5注浆效果及成效
在该段开挖施工中，发现该段注浆浆体成脉状效果明显，充填密实，浆液在裂缝中纵横相互交错，浆脉的片状、条状及团块状分部跟随地质，浆液对岩层和土体的劈裂效果明显，浆液强度较高，帷幕止水效果较好。施工过程中掌子面呈潮湿状态，岩体经注浆加固后，整体稳定性较好。
通过地表深孔劈裂预注浆措施，和洞内超前帷幕注浆比较，该段施工节约工期约55天，避免了因洞内帷幕注浆而造成的窝工、停工等待，降低了整体施工成本，取得了较好的经济和工期效益。
6结语
随着地表深孔劈裂预注浆技术的发展，在隧道软弱围岩施工中，和传统注浆相比能够保证施工安全和进度等优点，将被广泛应用。但由于设备的局限性，注浆加固深度超过50米，注浆效果将大打折扣。如今技术发展日新月异，设备更新越来越快，随着科学技术的发展，六十米、八十米甚至一百米的超深孔地表劈裂预注浆技术将有所突破，隧道的施工技术和施工组织将带来新的变化。
参考文献
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论文作者:陈奇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/6
标签：注浆论文; 隧道论文; 浆液论文; 地表论文; 围岩论文; 钻孔论文; 压力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;