陶峰

摘 要：在公路隧道施工中遇到軟弱圍巖段采取注漿工藝進行預加固的案例較多，但下穿供水管道的軟巖隧道開挖施工及注漿止水施工工藝不常見。在施工中為了施工安全和保證水庫及其范圍內水資源不流失過大，采取徑向小導管注漿堵水工藝，改變圍巖的力學性能，同時保證地下水的有效引排。文章從注漿小導管的堵水引排工藝、加固工藝、注漿必要性、施工工藝等方面做了闡述。

關鍵詞：公路隧道；下穿水庫；注漿止水；地質監(jiān)控

1 工程概況

港珠澳大橋珠海連接線第三合同段起點位于南灣隧道，經(jīng)過銀坑水庫以西穿越將軍山，終點位于洪灣，路線總長5.856km。南灣隧道現(xiàn)改名為加林山隧道，為山嶺特長隧道。其中左線長3641m，右線長3650m。我標段承建南灣隧道出口端，左線2178m，右線2190m，工程造價為2.68億元。采用雙向六車道高速公路等級標準，設計速度80km/h。

隧道采用三心圓凈空斷面設計，主洞建筑限界凈寬14.25m、凈高5.1m，洞門采用削竹式洞門。按新奧法原理進行施工，以系統(tǒng)錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、型鋼鋼架等組成的初期支護與二次模筑混凝土相結合的復合式襯砌型式，路面采用洞口段瀝青砼復合結構和洞內水泥混凝土路面結構相結合的路面結構。南灣隧道進口處于竹仙洞水庫東南側，南聯(lián)路愛高普純凈水處理廠上方，接前山河特大橋；出口位于南琴路東側，交通條件較便利。隧道沿線上跨對澳供水管道，并以地下隧洞形式穿越一級飲用水源保護區(qū)竹仙洞水庫、銀坑水庫飲用水資源保護區(qū)。

2 地質水紋情況

隧道與對澳供水管道在本合同段范圍與對澳供水隧洞成67°交叉，供水隧洞結構內尺寸為2.0m×2.0m。其中邊直墻1.6m高，30cm厚模筑混凝土襯砌。同時，南灣隧道ZK8+600處有銀坑水庫，水庫底部離隧道頂部標高約30.5-26.4m，隧道中段與水庫呈52°角穿過。隧道位于水位下方，且花地斷裂（F5）在水庫東南側邊緣與隧道小角度相交。

隧址區(qū)主要由中生界、燕山二期第一次花崗巖組成，隧址基巖巖性主要為花崗閃長巖、黑云母斑狀花崗閃長巖，具花崗巖類較為典型的風化不均特點，構造帶內后期石英脈填充廣泛，中風化巖質堅硬。

3 施工計劃

3.1 注漿段圍巖情況

3.2 進度計劃

南灣隧道下穿供水管道段嚴格按照進度計劃組織施工，具體計劃見表2所示。

4 施工方法及工藝

下穿供水管道段采用4.5m長、Φ22超前砂漿錨桿預支護。開挖后采用4.5m、長Φ42徑向注漿小導管注漿堵水，徑向小導管間距1.0×1.5m，全斷面設置，防止地下水流失。初支拱墻部位設置16a工字鋼拱架，間距1m；系統(tǒng)錨桿采用L=3.5m長砂漿錨桿，間距1.2×1.0m，梅花型布置；采用C25噴射混凝土，厚度20cm。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722-2011規(guī)定，地表有房屋地段，爆破振動速度不大于2.0cm/s。為確保地表房屋安全，本段隧道爆破設計振動速度不大于1.5m/s[4]。

4.1 超前地質預報

根據(jù)對開挖地段的地質調查，推測前方的地質條件，調查的主要內容包括對隧道開挖面的地質素描、巖體的結構面調查和涌水觀測等工作。本段隧道施工超前地質預報先采用TSP探測前方圍巖情況。若地下水豐富或地質條件較差，圍巖破碎。采用C6XP鉆機超前鉆探抽取芯樣分析前方圍巖情況。

4.2 超前錨桿

S-Ⅳc支護類型采用Φ22超前砂漿錨桿，施工工藝流程圖見圖5：

（1）施工方法

采用氣腿式鑿巖機Ф38鉆頭鉆孔，鉆孔鉆進至設計深度后，高壓風清孔；砂漿錨桿灌漿前先將水注入漿泵內并倒入少量砂漿，然后將灌漿管插到距孔底5-10cm處，開始初壓水和稀漿濕潤管路，然后再將調好的砂漿倒入泵內，打開風閥開始注漿，注漿管隨著漿液的筑入而緩慢勻速拔出，注漿壓力控制在0.4MPa以下；漿液筑滿眼孔后，把錨桿插入眼孔，最后安裝錨桿、封口。

（2）施工要點

a.環(huán)向隔開一定距離隔孔鉆進，避免注水太多導致圍巖面滑坍。b.注漿時若發(fā)現(xiàn)壓力過高，須立即停風，排除堵塞。c.如發(fā)現(xiàn)砂漿不滿須重新注漿。d.錨桿入孔長度不得小于設計長度的95%。

4.3 Ф42徑向注漿小導管施工

（1）施工工藝

在初噴混凝土后，按設計間距和長度及時施作中空注漿錨桿。采用氣腿鑿巖機φ48mm鉆頭鉆孔，小導管安裝采用錘擊打入。小導管與系統(tǒng)錨桿錯開布置。

徑向注漿小導管采用Φ42×5注漿小導管，徑向垂直巖面打設，與系統(tǒng)錨桿縱向錯開布置，小導管長度5m，環(huán)向間距100cm，縱向間距200cm，每環(huán)30根。注漿材料主要采用水泥漿，地下水量較大時采用水泥-水玻璃雙液漿。

注漿前先用水或風檢查孔體是否暢通。注漿管及泵用快速接頭連接好。配置注漿液，水泥漿水灰比為1：1。雙液漿水泥漿與水玻璃體積體采用1：0.25，開動泵注漿，注漿整個過程連續(xù)不停頓，一次完成。注漿壓力保持在1.0-3.0MPa，當注漿壓力達到2MPa，進漿量小于100L/min，且壓力升高較快，則可停止注漿，最大注漿壓力不能超過3MPa。注漿后，總出水量小于23/h且一處出水量小于0.63/h，即可結束注漿。注漿結束后，密封排氣孔。完成一根小導管注漿后，迅速卸下注漿軟管并安裝至另一根小導管，進行注漿。

（2）施工控制要點

a.鉆孔深度以設計小導管長度控制，鉆孔方向盡量與開挖輪廓線垂直。b.高壓風清孔并檢查，如有掉渣、卡孔或坍孔，進行二次掃孔。c.小導管孔位允許偏差±15mm，鉆孔深度允許偏差±50mm。e.小導管入孔長度不小于設計長度的95%，錨桿數(shù)量不少于設計值。f.小導管與巖面的接觸面用M20砂漿填平。

4.4 注漿堵水施工

下穿供水管道段施工時，為避免隧道開挖導致地下水流失，引起地表環(huán)境變化并影響到居民生產(chǎn)生活用水，采取“以堵為主”的防水措施。超前探孔出水量大于3m3/h，判定為有局部突水可能，采取超前局部注漿；超前探孔有2/3孔滿孔，總出水量大于15m3/h，判定為有全斷面突水可能，采取超前帷幕注漿；若地表水量有明顯下降時，隧道內立即采取注漿堵水，地表采取注漿防滲及地表引流，避免地表水下滲通過隧道排出。

（1）超前局部注漿

超前局部注漿采用Φ108mm注漿管，在出水通道范圍內，隧道開挖輪廓線以外5-6m，注漿材料主要采用單液漿，水灰比=0.6-1.0。若注漿堵水效果為達到要求，采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥采用425普通硅酸鹽水泥，水泥漿與水玻璃體積比為1：0.5。注漿后，總出水量小于2m3/h，且一處出水量小于0.6m3/h，即可結束注漿[3]，見圖3。

（2）全斷面帷幕注漿

全斷面預注漿分兩次進行，第一次鉆孔數(shù)22個，第二次鉆孔數(shù)24個。第一次注漿孔位離開挖邊界0.5m，第二次注漿孔位離開挖邊界1m，注漿孔外插角為9°。

全斷面注漿前[1]，先采用20cm厚噴射混凝土封閉掌子面，然后鉆孔施工。注漿段長度35m，采用Φ108管注漿，注漿材料主要采用單液漿，水灰比=0.6-1.1。若注漿堵水效果為達到要求，采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥采用425普通硅酸鹽水泥，水泥漿與水玻璃體積比為1：0.5。

為防止串漿，第一次注漿與第二次注漿之間間隔2-3h。當注漿壓力達到3MPa，進漿量小于100L/min，而且壓力升高較快，則可停止注漿，最大注漿壓力不能超過5MPa。注漿后，總出水量小于2m3/h，且一處出水量小于0.6m3/h，即可結束注漿。

（3）地表注漿

a.標注注漿加固范圍。在地表水下滲斷流范圍3-5m內采用木樁圈定注漿范圍。

b.清理注漿地表。清除注漿坡面上的妨礙注漿的雜物，清理中盡量不破壞地表植被，保持山體的自然風貌。

c.地注漿坡面上按間距1m，進行注漿布點。布點按梅花型布置，并在各注漿點釘設小木樁。

d.注漿管用外徑φ42mm，壁厚3.5mm熱軋無縫鋼管加工制成。導管長根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定，前端加工成錐形。加固范圍內注漿管四周鉆四排φ8mm的注漿孔，加固范圍以外管段不鉆孔，作為注漿用導漿管。

e.注漿采用P.O42.5水泥單液漿，小導管注漿參數(shù)有：水泥漿水灰比：1：1；注漿壓力：0.5-1.0Mpa；注漿參數(shù)應通過現(xiàn)場試驗按實際情況確定，注漿量按施工實際情況作相應調整；配制時先在攪拌機內放入定量清水進行攪拌，水泥漿宜邊拌邊用，停留時間不多于半小時以內，超過半小時，重新拌漿使用；注漿。注漿方式采用分段注漿，注漿按從低至高的順序進行注漿。注漿過程時刻觀注注漿情況，觀察注漿地表的變化，并根據(jù)注漿情況調整注漿的漿液濃度。

4.5 注漿質量要求

（1）注漿施工質量控制

a.注漿鉆孔位置偏差不超過5cm，孔身垂直度不小于98%。b.鉆孔深度必須達到設計要求，終孔后及時安裝鋼管。c.注漿過程中，壓力必須達到穩(wěn)定確定值，否則應通過反復注漿直至滿足要求。d.嚴格按照設計要求的水灰比及水泥漿和水玻璃配合比制作漿液，漿液應隨時攪拌隨時灌注，攪拌好超過2h尚未壓注的漿液應廢棄不用。

（2）排水系統(tǒng)質量控制

a.排水管質量必須滿足設計要求，不得使用非標準的材料。b.排水管的接頭必須規(guī)范，接頭和排水管必須配套使用。接縫要密實。c.仰拱排水管必須保證暢通。

5 隧道監(jiān)控量測

5.1 洞外監(jiān)控量測

為降低隧道施工對水庫的影響，以保證降低隧道施工對山體自然環(huán)境，結合本項目的實際工程情況，對下穿水庫段地表進行了地表沉降觀測及地表水流觀測。

地表觀測采用全站儀觀測，在隧道主線范圍內縱向每20m布置一個斷面，每個斷面3個點，觀測兩天進行一次，采集觀測點的坐標及高程。地表水水流觀測主要采用量測法，主要觀測地表水位高程及水流流速，以判斷水流的增減。水位觀測采用立桿觀測水位高度。若發(fā)現(xiàn)某區(qū)段突然出現(xiàn)水流減小，核實原因后對該處進行地表加固注漿，防止地表水下滲流失。

5.2 洞內監(jiān)控量測

（1）爆破震動監(jiān)測

通過爆破震動檢測掌握供澳水管的實際震動速度，針對實際監(jiān)測情況和安全判據(jù)及時對爆破方案做出修正；同時可利用實測數(shù)據(jù)進行擬合回歸本爆破場地的爆破震動衰減規(guī)律，進而預測進行爆破設計，測點應布置在距離下部供水隧洞最近的位置。

（2）地質及支護狀況觀察

隧道掌子面每次爆破后通過肉眼觀察，描述和記錄圍巖地質情況：巖性、巖層產(chǎn)狀、裂隙、地下水情況、圍巖完整性與穩(wěn)定性。判斷圍巖級別是否與設計相符，填寫圍巖級別判定卡。必要時測量地下水流量，觀察支護效果。掌子面觀察：每次開挖后進行一次。對已施工區(qū)段觀察，每天至少進行一次[2]。觀察編錄的主要內容包括：地層巖性編錄的內容，巖石名稱、礦物成分、結構構造、厚度、巖性變化及界線，巖石的軟硬和破碎程度，巖層的產(chǎn)狀及與隧道軸線的關系。地質構造編錄的內容，斷層和破碎帶的出露位置、斷層和破碎帶的寬度、延充填物資、膠結程度、透水情況，節(jié)理的產(chǎn)狀、力學性質和成因、充填物資、閉合程度，節(jié)理與洞室軸線的交角，地下水編錄的內容，出水點的位置、水量、出水類型。洞內觀察特別注意記錄的情況，溶洞和溶蝕裂隙的位置、高程、填充物的穩(wěn)定情況，噴層穩(wěn)定、開裂和受力情況。

（3）拱頂下沉量測

拱頂下沉量測在隧道開挖后拱頂及軸線左右各2～3m共設3個帶掛鉤的錨樁，測樁深度30cm，鉆孔直徑φ42，用快凝水泥或早強錨固劑固定。用精密水準儀、鋼卷尺量測拱頂下沉。

（4）圍巖周邊收斂量測

在預設點的斷面，隧道開挖后，沿隧道周邊的拱頂、拱腰和邊墻部位分別埋設測樁。測樁埋設深度30cm，鉆孔直徑φ42，用快凝水泥或早強錨固劑固定，測樁頭設保護罩。采用周邊收斂儀量測周邊收斂變形，周邊收斂斷面布置根據(jù)施工方法的不同而布置。當施工后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況仍需繼續(xù)監(jiān)測，斷面需按圖再進行布置并繼續(xù)監(jiān)測。各測點在避免爆破作業(yè)破壞測點的前提下，盡可能靠近工作面埋設，一般為0.5-2m，并在下一次爆破循環(huán)前獲得初始讀數(shù)。初讀數(shù)在開挖后12h內讀取，最遲不超過24h。而且在下一循環(huán)開挖前，完成初期變形值的讀數(shù)。

5.3 量測數(shù)據(jù)整理分析

現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及時整理，繪制量測數(shù)據(jù)與時間的關系曲線及量測數(shù)據(jù)與開挖面距離的關系曲線，并應進行數(shù)據(jù)處理或回歸分析。

特殊情況處理措施，當圍巖周邊位移或地表下沉速率超過5mm/d、累計位移超過100mm時。建議停止施工，封閉交通。分析原因，制定特殊處理方案。

信息反饋方式：現(xiàn)場量測人員發(fā)現(xiàn)異常情況經(jīng)核實后立即以電話方式通知監(jiān)理、項目部、現(xiàn)場施工技術人員，及時整理數(shù)據(jù)形成正式報告并上報管理處。

6 注漿效果評價與體會

（1）通過開挖掌子面顯示，漿液擴散，封堵了水流通道，達到了止水的目的。開挖過程中拱部土層穩(wěn)定，未出現(xiàn)塌方，堵水效果較好。

（2）經(jīng)過管道段部位鉆孔前后檢查水位和水質檢測可知，水位無明顯下降，水質經(jīng)化驗各項指標均合格。兩項指標表明，采用此種注漿工藝效果明顯。

（3）在下穿供水管道段隧道施工過程中，選擇合理的注漿堵水工藝，能確保地下工程中施工的安全和質量，同時達到了減少水資源流失和保護環(huán)境的效果。

參考文獻

[1]劉百成.北京地鐵十號線無收縮雙液注漿工法施工技術[J].鐵道建筑技術，2008（3）：89-92.

[2]JTJ042-94公路隧道施工技術規(guī)范[S].2009.

[3]張民慶，彭峰.地下工程注漿技術[M].北京：地質出版社，2005.

[4]張民慶，彭峰.隧道工程[M].北京：中國鐵道出版社，1995.