胡代鋒

摘 要：巖門口隧道右線YK4+191～YK4+228段處于淺埋、偏壓地段，平均覆蓋層只有2m，左側(cè)拱頂局部覆蓋層僅有40cm，拱腰局部已無覆蓋層，且地表覆土松散，通過對淺埋段回填土方及地表注漿加固土體，結(jié)合隧道大管棚超前支護實現(xiàn)了快速、安全施工通過的目的，本文主要介紹地表注漿的原理及注漿方法、施工工藝、施工控制措施及注漿前后的監(jiān)測情況等。

關(guān)鍵詞：巖門口隧道；地表；鋼花管；注漿

中圖分類號： U455.4 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）11-65-3

隧道施工中，在洞身段遇到淺埋偏壓段時，為避免對山體的大挖大刷，嚴(yán)重破壞原有植被，為使植被得到妥善的保護，維護原有的生態(tài)地貌，在施工淺埋偏壓段前，在覆蓋層較薄處回填土并夯實，采用鋼花管在地表注漿加固土體，最后在洞內(nèi)施做超前長管棚預(yù)加固。注漿加固及超前支護完成且穩(wěn)定后，才可以繼續(xù)暗洞開挖。

1 地質(zhì)及工程概況

張花高速公路第1B合同段巖門口隧道工程位于湖南省張家界市永定區(qū)境內(nèi)，是一座雙洞單向公路交通隧道，左線ZK4+209～ZK4+650長度為441m，右線YK4+125～YK4+645長度為520m。隧道位于長期風(fēng)化剝蝕切割作用形成的丘陵地貌區(qū)，具老年期丹霞地貌的特點，區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，山坡陡峭。地面高程在220.00～310.00m之間，隧道最大埋深約77m。

場地屬于新華夏系武陵山二級隆起帶中段，處于云貴高原隆起帶與洞庭湖沉降帶之間，其構(gòu)造線走向主要為北方向，由一系列的褶皺和斷裂組成，控制了走廊帶內(nèi)河流峽谷的主要走向及巖溶發(fā)育基本特征。巖門口隧道主要圍巖為Ⅳ級圍巖440m，Ⅴ級圍巖450m，明洞71m。

2 地質(zhì)情況

場區(qū)原始分布的地層除堆積體和表層植物層外，主要為第四系更新統(tǒng)坡積成因碎石土、白堊系下統(tǒng)泥質(zhì)粉砂巖和礫巖、志留系中統(tǒng)頁巖。

YK4+128～YK4+228段圍巖情況：頂板為強-中風(fēng)化礫巖夾泥質(zhì)粉砂巖，具層狀結(jié)構(gòu)。產(chǎn)狀約為143～190∠10～30，以礫巖為主，層厚一般0.5～2.0m，礫石粒徑1～30cm，膠結(jié)程度較差；泥質(zhì)粉砂巖一般較薄，厚0.1～0.5m，為軟弱夾層，巖石中節(jié)理發(fā)育，一般呈微張-閉合狀，不穩(wěn)定，成洞難。

YK4+191～YK4+228段山體地表存在一原始沖溝，原設(shè)計隧道覆蓋層達4.0m，左側(cè)拱頂覆蓋層最薄處達3.0m。由于長期雨水沖刷，至2010年5月，經(jīng)現(xiàn)場實際量測，該段埋深極淺，平均覆蓋層只有2m，YK4+191左側(cè)拱頂覆蓋層僅有40cm。該段靠右側(cè)為山體，地勢較高，左側(cè)為沖溝，地勢較低，呈淺埋偏壓地勢。同時巖門口隧道開挖面積達101.5m2，大斷面隧道，暗洞施工條件極為不利，施工難度相當(dāng)大。

3 工程原設(shè)計狀況及變更設(shè)計

YK4+191～YK4+228段原設(shè)計采用S5c襯砌支護類型進行施工，拱頂采用4.5m長φ42小導(dǎo)管作為超前預(yù)支護進行施工。

2010年6月由張花公司總監(jiān)辦、設(shè)計代表、工作站、監(jiān)理處、施工單位等相關(guān)人員對巖門口隧道進行施工現(xiàn)場勘測，并舉行了會議，就巖門口隧道右線YK4+191～YK4+228段處理方案進行討論。會議認(rèn)為：巖門口隧道YK4+191～YK4+228段地表覆蓋層由于雨水沖刷變薄，如繼續(xù)按原設(shè)計開挖方式開挖暗洞，很有可能出現(xiàn)坍塌事故。擬先在覆蓋層較薄處施做擋土墻，然后在覆蓋層較薄處回填土并夯實，用鋼管在地表注漿，最后在洞內(nèi)施做超前長管棚。加固及超前完成且穩(wěn)定后，才可以繼續(xù)暗洞開挖。根據(jù)會議精神，確定變更如下：

①YK4+191～YK4+210.5段施做擋土墻，在擋土墻后回填土夯實；②YK4+191～YK4+228段地表噴射混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，采用φ42鋼管注單液漿加固；③YK4+191～YK4+228在洞內(nèi)采用潛孔錘跟管鉆進法，分兩個循環(huán)在洞內(nèi)施做長管棚。

4 施工方案

根據(jù)變更設(shè)計及現(xiàn)場情況，此段施工應(yīng)避開雨季快速施工。在擋墻混凝土達到回填強度后，進行洞頂回填土施工；地表鋼花管采用巖芯鉆機鉆孔，采用雙層管雙栓法工藝進行注漿；洞內(nèi)管棚采用潛孔錘跟管鉆進，高壓注漿泵注漿，按照原設(shè)計開挖及支護方式進行淺埋段施工。

5 地表注漿

5.1 注漿加固原理

在地表采用鉆孔機械打孔，安裝鋼花管，通過鋼花管用一定的壓力將水泥漿液壓入土體孔隙、強風(fēng)化巖體裂隙中，土體孔隙、巖土層的界面、巖土的裂隙以及細(xì)顆巖體內(nèi)注入具有充填、膠結(jié)的漿液材料，經(jīng)過漿體的充填、壓密、滲透、劈裂等作用后，增強覆土強度、穩(wěn)定性和防水性，使隧道能正常施工。

5.2 注漿方法

采用雙層管雙栓法。雙層管雙栓法施工工藝：成孔采用地質(zhì)巖芯鉆機，鋼花管根據(jù)具體孔位確定其長度，鋼花管四周開有小孔（即注漿孔）孔口外側(cè)用脹圈包好，當(dāng)孔內(nèi)加壓注漿時，脹圈脹開漿液從小孔中噴出進入土層，不注漿時脹圈封閉噴射口，故土和地下水均被脹圈拒之噴射口之外，不會逆向進入注漿管內(nèi)。

5.3 注漿參數(shù)的選擇

5.3.1 注漿范圍

按比例繪制各斷面的橫斷面圖，計算該注漿點的主將深度。注漿主要控制在回填土、碎石土層及強風(fēng)化基巖層，注漿加固圈為隧道開挖輪廓線以上5.0m。對于鋼花管與管棚間有沖突的地方，實際打入深度控制開挖輪廓線外60cm。

鋼花管注漿斷面圖見圖5-1；鋼花管注漿平面圖布置圖見圖5-2。

5.3.2 注漿壓力

周邊孔：0.5～1.0MPa；中間孔：1～1.5MPa。

5.3.3 注漿材料及漿液

①水泥：32.5級普通硅酸鹽水泥；水泥不能超過出廠日期三個月，受潮結(jié)塊的水泥不得使用，水泥的各項指標(biāo)應(yīng)符合驗收標(biāo)準(zhǔn)方可。②水：注漿用水通過試驗不得采用pH 值小于6的酸性水和工業(yè)廢水。③注漿漿液：注漿漿液采用單液漿，水泥漿與水玻璃體積比為1：0.05，水泥漿水灰比1：1，水玻璃濃度35波美度，水玻璃模數(shù)2.4。

5.3.4 孔間距及布置

孔間距：鋼花管孔距：1.0×1.0m，呈梅花型布置。

5.3.5 漿液注入量

采用定壓和定量相結(jié)合的方法，根據(jù)圍巖孔隙率和填充率計算注漿量。

參考公式為：Q=∑（An×a）；

式中：Q——注漿總數(shù)量，m3；A——被加固圍巖的體積，m3；n——被加固圍巖的孔隙率，%；a——經(jīng)驗充填率，%。

5.4 施工工藝

5.4.1 施工準(zhǔn)備

①平整場地：對要注漿的施工場地進行平整，然后進行碾壓密實；②施工放線：按照設(shè)計布孔形式放出注漿孔位，并明確標(biāo)示出來； ③鉆孔前，對注漿段測設(shè)橫斷面，在橫斷面圖上對每個鉆孔進行放樣，標(biāo)明每個斷面上點位的鉆孔深度。④根據(jù)鋼花管及注漿工程量選定合適的施工設(shè)備進行施工。主要機具設(shè)備表見表5-1。⑤我項目部配置專業(yè)的施工隊伍進行施工，保證工程施工質(zhì)量。勞動力組織表見表5-2。

5.4.2 鉆孔

鉆孔開孔直徑75mm，在回填土土層過厚地段開孔91mm，鉆孔采用干鉆或無水反循環(huán)鉆。為保證注漿效果，鉆孔完成后，采用后退式方式掃孔一遍，再將鉆桿插入孔底重新掃孔一次即可。鉆孔施工先進行最遠一排孔的施工，然后進行最內(nèi)一排孔的施工，最后進行中間一排加強孔的施工。在同一排，為防止相臨施工孔之間竄漿，采用間隔施工法，施工孔間距為5孔，先進行1#、6#、11#、16#……孔施工，再進行2#、7#、12#、17#……孔施工，按此順序，直到施工完畢。

5.4.3 壓水試驗

在兩側(cè)坡面第一個成孔作為壓水試驗孔，以此孔的壓水量、終止壓力來確定注漿壓力、注漿量、影響半徑等注漿參數(shù)，同時調(diào)整設(shè)計參數(shù)，確定合理的注漿施工參數(shù)。

5.4.4 安裝鋼花管與封堵

注漿鋼花管采用外徑42mm，壁厚3.5mm熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖端狀，尾部焊上φ6加勁箍，管壁四周鉆8mm壓漿孔，間距15cm，梅花形布置。但尾部有0.6m、端頭處1.0m不設(shè)壓漿孔。

芯管采用φ25mm鋼管，與注漿軟管連接。鋼花管與孔壁的間距1.0m范圍用混凝土封堵或用止?jié){塞，以確保注漿孔的密封性。

5.4.5 注漿

注漿順序與鉆孔順序一樣：先進行最遠一排注漿孔的施工，然后進行最內(nèi)一排注漿孔的施工，最后進行中間一排加強注漿孔的施工。在同一排，為防止相臨施工孔之間竄漿，采用間隔施工法，施工孔間距為 5 孔，先進行1#、6#、11#、16#……孔施工，再進行2#、7#、12#、17#……孔施工，按此順序，直到施工完畢。

注漿施工步驟及施工重點：①施工注漿應(yīng)先外側(cè)邊緣，后中心部位；②土層注漿宜隔排跳孔、分層進行注漿；③對于注漿效果較差地段應(yīng)進行補充注漿；④注漿壓力控制：注漿壓力一般控制在 0.5～0.1MPa，最大壓力1.5MPa，當(dāng)注漿壓力超過1.5MPa時，可停止注漿；必要時可間歇式注漿。

5.4.6 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

5.4.6.1 碎石土層

①土層注漿初始的注漿量控制，每延米注漿量達到300～500L時即可轉(zhuǎn)放下一延米處注漿；②注漿范圍中部的土層注漿壓力逐漸增加，當(dāng)注漿壓力達到1.0MPa，進漿量明顯減少并持續(xù)30分鐘可終止注漿，當(dāng)注漿壓力達至1.5MPa即可停止。③注漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿暫停注漿，孔口封堵后繼續(xù)進行注漿，但應(yīng)減少壓力或加濃漿液。

5.4.6.2 巖層

①當(dāng)注漿量小于20L/min，注漿壓力達到0.5～1.0MPa時，并持續(xù)30分鐘時；②巖層裂隙不發(fā)育和巖層完整的鉆孔，注漿壓力達至1.0～1.5MPa，漿液難以注入時；③單孔注漿量達到平均注漿量1.5～2.0倍以上，且注漿量明顯減少時；④冒漿點已出有效距離3～5m時。

施工工藝流程圖見圖5-3。

6 保證措施

6.1 安全措施

①施工過程中，施工現(xiàn)場專人統(tǒng)一指揮，調(diào)度協(xié)調(diào)。②鉆機確定位置后必須墊實固定安穩(wěn)，三腳架要采取防滑措施，防止機械設(shè)備滑下坡體傷及施工人員。③漿作業(yè)實施過程中，壓力連接管路必須連接牢固，防止?jié){液噴出后傷及施工人員。④注漿泵必須安裝回漿閥，并保持閥門暢通，拆除注漿管路時，要先打開回漿閥，釋放壓力。

6.2 質(zhì)量措施

①嚴(yán)格按照設(shè)計要求及國家現(xiàn)行規(guī)范進行施工。注漿孔位準(zhǔn)，注漿鉆機偏斜率不得大于 0.3%。②嚴(yán)格執(zhí)行注漿終結(jié)標(biāo)準(zhǔn)，注漿質(zhì)量主要由注漿壓力和注漿量控制。③漿體經(jīng)攪拌機充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，才能開始進行注漿，并在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌，攪拌時間要小于漿液的初凝時間，漿體在泵前需經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。對普通攪拌機械攪拌時，攪拌時間不少于3min。④對注漿情況進行核實和準(zhǔn)確記錄。減少串漿、大量漏漿、冒漿等異?，F(xiàn)象，注漿壓力達設(shè)計要求，并按正常工序結(jié)束注漿。⑤各班交接時，做到注漿孔移交、原始記錄核對移交，以防漏灌，發(fā)現(xiàn)問題立即糾正。⑥檢查孔是主要檢測質(zhì)量方法、取芯、肉眼判斷注漿固結(jié)質(zhì)量和抗壓強度測定，固結(jié)土體強度大于0.2MPa。

7 結(jié)束語

巖門口隧道淺埋段地表注漿耗時32天，地表加固安裝Φ42*3.5鋼花管4891m，地表加固壓注單液漿734m3。從鉆芯取樣看，土柱被壓緊擠密，石柱裂隙充滿漿液，暗洞開挖過程中，土體自穩(wěn)性較好，易成拱，采取環(huán)形開挖留核心土法順利通過了淺埋、偏壓段。大大縮短開挖時間，節(jié)約投資。

參 考 文 獻

[1] 孫立功.隧道工程[M].西南交通大學(xué)出版社，2006.

[2] 關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集[M].人民交通出版社，2003.