黃土隧道工程過軟塑層注漿加固施工技術(shù)
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1工程概況
上閣村隧道建設(shè)于甘肅省慶陽市寧縣境內(nèi)，為典型的黃土臺塬區(qū)，施工現(xiàn)場地勢較為平坦，由塬面中心向四周逐步緩傾，該處高程介于1030耀1280m，產(chǎn)生的最大高差約250m。該隧道樁號范圍DK207+517.55耀DK214+300，總施工長度6782.45m，設(shè)置25譯縱坡，最大埋深102m。根據(jù)施工要求，設(shè)置3座斜井（520m、175m、650m），主要為正洞施工作業(yè)提供支持。
2工程地質(zhì)
根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果得知，DK210+257耀DK211+000段地質(zhì)環(huán)境特殊，該處通過軟塑夾層，區(qū)域內(nèi)地下水豐富，部分為軟塑狀，經(jīng)開挖作業(yè)后圍巖穩(wěn)定性隨之下降，伴隨有變形、坍塌等問題，不利于正常施工作業(yè)。
2.1工程問題
DK210+905耀DK210+884出現(xiàn)塌方事故，該處拱頂至地表埋深較大，約為61m，含有大量硬塑圍巖，部分區(qū)域為軟塑狀，拱部設(shè)置于地下水位線周邊區(qū)域。實際開挖結(jié)果表明，中、下臺階兩側(cè)均出現(xiàn)較明顯的滲水現(xiàn)象，在此影響下圍巖長期處于浸泡狀態(tài)，為松軟結(jié)構(gòu)，且伴隨拱部掉塊的問題，圍巖的穩(wěn)定性明顯不足，多為吁級圍巖。
2.2處理方法
為確保施工安全，針對DK210+884耀DK210+740段（總長144m）采取地表袖閥管注漿措施，在控制土層滲透現(xiàn)象的同時盡可能增強地層穩(wěn)定性，給開挖作業(yè)創(chuàng)造安全的環(huán)境。
3整體設(shè)計
確定注漿孔設(shè)置方案，采取等邊三角形梅花形布置方式，以現(xiàn)場情況為準，注漿擴散半徑設(shè)定為1.3m，通過注漿的方式實現(xiàn)對該段的加固處理。
3.1加固范圍
橫向：針對隧道橫向左右兩側(cè)5m位置的加固處理，提升該區(qū)域的穩(wěn)定性。豎向：針對隧道兩側(cè)的加固處理，自仰拱底部開始加固，持續(xù)至拱頂上方5m處；針對洞身的加固處理，即隧道拱部以上3m以及拱頂以上5m2部分。
3.2注漿參數(shù)
注漿加固參數(shù)具體見表1。
3.3注漿材料
所用材料為P•O42.5硅酸鹽水泥單液漿，水玻璃35耀40毅B佴，模數(shù)2.4。
3.4袖閥管加工
以無縫鋼管（規(guī)格為準76mm、厚3.5mm）為原材料經(jīng)特定工藝制得，單節(jié)長度控制為5耀9m，通過插管外接頭焊接的方式實現(xiàn)各節(jié)段的穩(wěn)定連接。3.5施工工藝流程袖閥管注漿施工工藝流程具體見圖1。
3.6注漿施工
3.6.1鉆孔使用到全站儀以及相關(guān)輔助設(shè)備確定注漿孔的合適位置。利用地質(zhì)鉆機展開鉆孔施工作業(yè)，孔位偏差應(yīng)得到有效控制，即水平方向臆5cm，垂直方向臆1/150【1】。準確記錄鉆孔中的各項參數(shù)，以便為后繼續(xù)注漿施工提供指導；輔以膨潤土泥漿護壁措施，重點關(guān)注易塌孔的區(qū)域，該處采取套管護壁的方式。掌握鉆孔作業(yè)實際情況并將其完整記錄，為注漿施工提供指導；成孔后，通過人工作業(yè)的方式緩慢下放袖閥管，并為之注入套殼料。
3.6.2安裝剛性袖閥管結(jié)束鉆孔作業(yè)后完成退鉆桿操作，通過焊接的方式將各節(jié)段袖閥管連接成整體結(jié)構(gòu)，下放到孔底，注入套殼料；處理孔口處，可利用速凝水泥砂漿填充，此舉可避免后續(xù)注漿時出現(xiàn)返漿現(xiàn)象。
3.6.3漿液配制通過試驗的方式確定合適的注漿工藝參數(shù)，在此基礎(chǔ)上明確各攪拌桶的實際配比，考慮攪拌桶容積量，經(jīng)計算后求得漿液體積，漿液配制工作中，使用到專用計量桶，操作中安排專員檢查，在攪拌桶相應(yīng)刻度處做好標記工作，隨后向攪拌機中摻水，運行設(shè)備后摻入適量水泥并持續(xù)性攪拌，確保各類材料達到均勻混合的狀態(tài)。
3.6.4注漿施工此處為單孔注漿方式，單次注漿段長度穩(wěn)定在0.5耀1m，結(jié)束首段注漿作業(yè)后，緩慢后退注漿芯管，以便展開第二段的注漿作業(yè)，遵循上述流程完成整體注漿施工。在此過程中，需做好注漿參數(shù)的記錄工作，檢測凝膠時間，對不足之處進行調(diào)整，確保注漿質(zhì)量。
3.7注漿順序
針對袖閥管的注漿作業(yè)，遵循先外后內(nèi)的順序，采取間隔跳孔注漿的方式。3.8注漿結(jié)束標準引入頂壓定量相綜合的控制方式，以此作為評定注漿結(jié)束的標準，要求終壓為2耀3MPa，與此同時，檢驗每米注漿量，該值若未超過1000L，即可結(jié)束注漿。采取單孔注漿的方式時，若要結(jié)束注漿作業(yè)，要求實際注漿量應(yīng)達到設(shè)計值的1.5倍，或是滿足設(shè)計要求后再維持該狀態(tài)10min。
3.9回填封堵
完成鉆孔作業(yè)后設(shè)置袖閥管，本工程采取的是后退式注漿的方式，封堵區(qū)域為加固范圍至孔口之間，材料使用的是速凝水泥漿。3.10注漿后地表處理針對注漿加固段展開二次襯砌施工作業(yè)，隨后處理地表以下2m區(qū)域內(nèi)的所有袖閥管，對其采取切割處理措施，并輔以土壤換填操作，要求有效土壤厚度達到0.5m，其壓實系數(shù)至少為0.83。
4施工常見問題及應(yīng)對措施
根據(jù)工程經(jīng)驗，注漿時易出現(xiàn)串漿等不良問題，需為之采取針對性處理措施。1）鉆孔作業(yè)時若出現(xiàn)空腔，將對正常鉆進造成影響，需填充雙液漿，此后再次鉆進。2）針對孔間串漿現(xiàn)象，其主要原因在于注漿壓力過大、孔距偏小，應(yīng)及時調(diào)整注漿參數(shù)，調(diào)節(jié)好注漿壓力與速度，將其穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，或轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇注漿的方式。3）若注漿壓力上升遲緩，將帶來漿液流失現(xiàn)象，諸如漿液濃度不足、注漿方式不合理等均是常見的原因【2】。基于此，以間歇注漿的方式較為可行，或是合理調(diào)整漿液凝結(jié)時間。
5注漿效果評定
結(jié)束注漿作業(yè)后，需選取合適的方法評定注漿加固效果，現(xiàn)階段較為可行的方法較多，以下對3種典型的方法加以分析：1）分析法。獲取注漿作業(yè)時的各項信息，將其整合后展開對比分析，通過定性、定量相綜合的方式評定施工效果。基于施工信息，形成P-Q-t曲線，進一步評定注漿效果。通常而言，若P-t曲線表現(xiàn)出上升的趨勢，Q-t曲線表現(xiàn)出下降的趨勢，并且結(jié)束注漿作業(yè)后實際壓力達到了設(shè)計要求，實際注漿速度也在許可范圍內(nèi)，此時可認為注漿效果良好。2）漿液填充率反算法。建立在總注漿量的基礎(chǔ)上，通過反算的方式求得漿液填充率，若該值超過80%，則認為注漿效果良好。3）檢查孔取芯法。完成注漿作業(yè)后，分析注漿量分布特性，并綜合考慮現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境，形成P-Q-t曲線圖，確定注漿薄弱之處，針對性地檢查該孔，基于觀察、取芯相結(jié)合的方式評定施工效果。此環(huán)節(jié)中，嚴格控制好檢查孔數(shù)量，以鉆孔總量的3%耀5%為宜，并滿足取孔芯率躍70%的要求。
6結(jié)語
黃土隧道施工環(huán)境復雜，拱頂易出現(xiàn)明顯的變形現(xiàn)象，且該處施工難度較大，因此拱頂施工控制措施尤為關(guān)鍵。通過注漿前后拱頂狀況的對比分析得知，采取注漿的方式可有效控制拱頂位移。但注漿加固施工復雜度較高，需注重如下3點內(nèi)容：（1）做好注漿前的檢查工作，要求機具管路具有優(yōu)良密封性，各接頭穩(wěn)定；（2）做好漿液配置工作，實際操作中相關(guān)人員應(yīng)當佩戴好防護用品，隔離水泥漿液，以免對皮膚造成損傷；（3）注漿作業(yè)時做好現(xiàn)場監(jiān)測工作，明確注漿壓力實際情況，若出現(xiàn)泵壓驟增現(xiàn)象時，表明管路的順暢性不足，應(yīng)采取處理措施；若泵壓提升幅度較慢，則要從漿液黏度入手解決問題。
【參考文獻】
【1】劉俊如.山西某地淺埋偏壓小凈距黃土隧道工程的穩(wěn)定性分析[J].山西建筑,2019(19):111-112.
【2】余燦鑫,張志海,王小松.炸山嘴黃土隧道地表注漿加固工程實踐[J].公路交通技術(shù),2017(2):80-84.
作者：謝經(jīng)臣 單位：中鐵二十二局集團第四工程有限公司
