隧道注漿加固工程施作過程優(yōu)化設(shè)計
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摘要：注漿是解決富水軟弱地層災(zāi)害的有效方法。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，對注漿加固工程施工過程進行優(yōu)化設(shè)計，以提高注漿效率。研究結(jié)果表明，做好注漿前的準(zhǔn)備工作，對洞內(nèi)外制漿系統(tǒng)、注漿鉆孔以及注漿過程進行優(yōu)化，能夠提高工作效率，更好地完成注漿加固工程。
1制漿系統(tǒng)建設(shè)
需要建立洞外注漿站，以滿足較大量的注漿施工要求，同時隧道注漿施工段配設(shè)洞內(nèi)注漿站，以分別適應(yīng)較大量注漿和少量注漿、單液注漿和雙液注漿的要求[4]。
1.1洞外注漿站
隧道洞外注漿站主要由散裝水泥罐、立式攪拌機、二次攪拌儲漿池、注漿泵和清水池組成。
1.2洞內(nèi)注漿站
隧道洞內(nèi)注漿站的主要設(shè)施和設(shè)備有袋裝水泥平臺、立式攪拌機、二次攪拌儲漿池、水泥注漿泵（或雙液注漿泵）、清水池、水玻璃注漿泵（或雙液注漿泵）、水玻璃儲漿池、配電系統(tǒng)和供水系統(tǒng)。注漿站設(shè)備的配置及技術(shù)要求如下：（1）袋裝水泥平臺：高0.3m，寬2m，長10m；水泥平臺要有防潮措施，防止水泥因受潮變質(zhì)而失效。（2）一次攪拌機：高1.0m，直徑1.5m，容量1.77m3，電機功率7.5kW/h，為自制，連續(xù)注漿時每小時造漿量不少于10t。（3）二次攪拌儲漿池：直徑1.5m，深1.2m，容量2.11m3，電機功率7.5kW/h。（4）水泥、水玻璃注漿泵：可選用ZJB(BP)—110/30A高壓變頻注漿泵或者2TGZ—60/210高壓雙液注漿泵（功率7.5kW），漿液輸送能力最大為3.6m3/h。水泥、水玻璃（或雙液）注漿泵均可滿足對GT—1材料的注漿需要。（5）清水池：主要用于儲存清水，以防連續(xù)注漿時供水不足；長1m，寬1m，深度1.2m，容量為1.2m3（6）配電系統(tǒng)：要求電壓為380V或者660V，供電總功率不得小于注漿站內(nèi)所有用電設(shè)備總功率的1.5倍。（7）供水系統(tǒng)：要求供水系統(tǒng)的正常供水量不得小于15m3/h。另外，還要求隧道內(nèi)外要有對講機，以便及時協(xié)調(diào)隧道內(nèi)外的工作。無論是隧道內(nèi)還是隧道外，均必須設(shè)置排污系統(tǒng)，以及時排除兩個注漿站內(nèi)的污水。
2注漿前準(zhǔn)備工作
（1）注漿系統(tǒng)建設(shè)好后，必須經(jīng)檢查驗收合格后方可投入正常使用。（2）每次注漿前后都必須對整個注漿系統(tǒng)設(shè)備和管路進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。（3）做好污水處理。注漿系統(tǒng)所有的設(shè)備（主要指攪拌機、儲漿池）和管路注漿后都必須清理干凈。（4）保證供電、供水、供風(fēng)、通訊和交通的暢通，注漿過程中嚴(yán)禁中斷。（5）注漿設(shè)備和注漿管路的檢查和維護。
3注漿鉆孔施工
3.1鉆孔結(jié)構(gòu)及孔口止?jié){管的安裝
開孔孔徑為Φ153mm，深度為3~5m，在高壓帷幕預(yù)注漿加固過程中，為防止鉆孔被壓力頂出或被高壓富水區(qū)涌水頂出，必須在鉆孔內(nèi)安裝注漿（止?jié){）套管，作為孔口管使用。孔口管采用Φ146mm鋼管，管外用速凝水泥封固，封固后打壓，在6MPa壓力作用下無泄漏且孔口管無松動說明止?jié){合格。孔口管注漿固結(jié)合格后，將孔口管固定牢固，裝上閥門，然后再進行鉆孔施工，采用Φ80mm孔徑鉆至終孔。
3.2鉆孔防突裝置
鉆孔過程中，由于鉆頭揭穿涌水突泥區(qū)域時，泥水會從鉆孔內(nèi)涌出，如何防止涌水、突泥是安全施工面臨的關(guān)鍵問題。鉆孔注漿過程中，注漿壓力也會給套管一定的作用力，迫使套管被拔出，因此防止鉆孔內(nèi)涌水、突泥和止?jié){的重點是孔口管的封固質(zhì)量必須達到耐壓要求。套管固結(jié)合格后，要及時安裝注漿高壓閥門，做到對涌水、突泥的有效控制。
3.3鉆孔勞動力配置及快速施工
鉆孔施工主要采用大型集成化設(shè)備，另外輔以小型地質(zhì)鉆機設(shè)備。大型設(shè)備每班組配備操作工人1名、輔助工人2名，小型地質(zhì)鉆機每機組配備機長1名、技術(shù)工人3名，每班另配鉆孔施工副隊長1名。為保障鉆孔施工進度，主要從以下5個方面進行快速施工組織保障。（1）合理配置鉆探、注漿機械設(shè)備。為保證及時注漿，注漿過程中要不斷施工鉆孔，要求有一定數(shù)量的鉆孔施工和注漿設(shè)備，并做到優(yōu)化組合。（2）不斷優(yōu)化注漿方案、參數(shù)和工藝。注漿過程中對注漿方案、參數(shù)、工藝進行深入研究，不斷優(yōu)化，使其具有較強的可操作性和可靠性，選擇合理的注漿段長度，加快注漿速度，保證注漿質(zhì)量。（3）為了加快鉆孔注漿速度，保證注漿質(zhì)量，采用鉆孔注漿臺架，實行鉆孔、注漿全斷面立體交叉作業(yè)。首先按照設(shè)計鉆孔注漿順序施工一定數(shù)量的鉆孔，注漿時調(diào)整鉆機后另外施工鉆孔。前進式分段注漿過程中，當(dāng)一個孔鉆到設(shè)計位置退鉆后，在注漿的同時移動鉆機施工下一步注漿的鉆孔。注漿結(jié)束后即可進行鉆孔施工，避免因等待漿液初凝而停工。（4）技術(shù)人員現(xiàn)場值班，及時解決問題。技術(shù)人員進行跟班指導(dǎo)，并現(xiàn)場研究、解決問題，加快鉆孔、注漿速度。機械修理技術(shù)人員對機械跟班維修管理，保證機械的正常運行，避免因機械故障而影響施工。（5）保證鉆孔、注漿物資的供應(yīng)。指定專人負責(zé)注漿材料、鉆孔和注漿設(shè)備配件等物資的供應(yīng)和管理，加強對洞內(nèi)運輸線的養(yǎng)護，保證鉆孔、注漿過程中材料和配件運輸暢通，杜絕因材料和配件供應(yīng)中斷而停工待料的現(xiàn)象。
4注漿施工
4.1注漿材料選擇
根據(jù)隧道治理段復(fù)雜的水文地質(zhì)條件和注漿方案，按照不同的注漿技術(shù)要求選用以下注漿材料：單液水泥漿、水泥水玻璃雙液漿、硫鋁酸鹽水泥、新型可控速凝膏狀體注漿材料（GT—1型），注漿過程根據(jù)注漿壓力變化、耗漿量、鉆孔揭露地層情況、鉆孔次序和加固要求等選擇材料，以漿液擴散范圍與加固體強度為主要控制指標(biāo)。
4.2注漿設(shè)備選型及主要參數(shù)
注漿設(shè)備的選擇和配置原則是能夠滿足注漿量和注漿壓力的調(diào)控。根據(jù)注入的漿液種類、額定泵量的大小以及注漿使用場合的不同，可以分別選擇以下不同類型的注漿泵：（1）單液注漿加固：選擇3SNS單液注漿泵和3NBB260—35/10—7-45單液注漿泵。（2）雙液注漿加固：主要選擇2TGZ—60/210高壓雙液注漿泵。（3）鉆孔止?jié){套管封固和徑向短管注漿：選擇使用ZBQ—27/1.5煤礦用氣動注漿泵。
4.3注漿勞動力組織及施工安排
注漿施工技術(shù)較為復(fù)雜，特別是雙液注漿和特殊材料注漿，技術(shù)要求更高，因此每班配備注漿技術(shù)副隊長1名，現(xiàn)場班長1名，司泵及機修工4名，管路連接工1名，制漿工4名和現(xiàn)場材料倒運工4名。采取現(xiàn)場交接班的作業(yè)方式，即班前洞內(nèi)技術(shù)交底、班后技術(shù)總結(jié)、現(xiàn)場注漿施工參數(shù)詳細記錄的技術(shù)主導(dǎo)型工作方式。采用洞外制漿站制漿，大大減少了制漿工作量，與洞內(nèi)制漿站相結(jié)合，又兼顧了漿液配比的靈活掌控和實時調(diào)節(jié)的優(yōu)勢，通過現(xiàn)場技術(shù)人員和富有經(jīng)驗的施工人員的配合，有效保障了注漿施工質(zhì)量。
5結(jié)語
（1）基于不同現(xiàn)場的施工條件，分別在隧道內(nèi)外施作注漿系統(tǒng)，注漿系統(tǒng)所處位置能夠兼顧水、電等設(shè)施，使注漿漿液能夠快速有效地注入治理段區(qū)域。（2）針對不同角度及位置的鉆孔，使用不同工藝施作鉆孔結(jié)構(gòu)及孔口管止?jié){管。對位于隧道災(zāi)害區(qū)域的鉆孔安裝防突裝置，避免鉆孔成為次生災(zāi)害的薄弱點。（3）根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選擇合理的注漿材料及注漿設(shè)備，科學(xué)組織人工，對富水軟弱地層進行有效的注漿加固。
作者：胡斌 劉春國 張洪順 熊俊成 單位：江西交通咨詢有限公司 濟南力穩(wěn)巖土工程有限公司 中國海洋大學(xué)
