摘要：超前注漿是高原鐵路隧道富水段施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要介紹了新建川藏鐵路拉薩至林芝段扎繞隧道在施工富水段時(shí)，超前注漿采用的主要施工方法和技術(shù)措施，包括實(shí)驗(yàn)取得的注漿參數(shù)，為高原地區(qū)隧道富水段施工積累經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高原；鐵路隧道；富水；超前注漿；堵水

在現(xiàn)代工程施工中，特別是在建設(shè)類、礦山類隧道等方面，滲水、涌水等問題會嚴(yán)重影響工程施工安全和進(jìn)度。隨著工程建設(shè)的發(fā)展，我國逐漸開始把預(yù)注漿技術(shù)應(yīng)用于隧道、煤礦等開挖工程中，對工程施工有很大的促進(jìn)作用。本文通過結(jié)合工程實(shí)踐，介紹了超前注漿在高原單線鐵路隧道富水段內(nèi)的施工方法、應(yīng)用情況，以期對后續(xù)類似工程的注漿施工提供一定的經(jīng)驗(yàn)和參考。

1項(xiàng)目概況

1.1工程概況

拉林鐵路扎繞隧道位于西藏高原的藏南谷地高山區(qū)，隧址區(qū)氣候極端惡劣，區(qū)內(nèi)山勢雄偉，谷嶺相間，地勢起伏跌宕。隧址區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)標(biāo)高為3 630 m，位于隧道軸線左側(cè)山脈;最低點(diǎn)標(biāo)高為3 058 m，位于隧道出口寬谷地帶。隧道全長4 800 m，最大埋深約650 m。

1.2主要工程的工程地質(zhì)

隧址區(qū)范圍內(nèi)覆蓋層主要為碎石土、卵石土、塊石土、粉土、粉、細(xì)砂，下覆基巖主要為片麻巖（Pt2+3b），測區(qū)基巖大部分裸露，未見區(qū)域性斷裂構(gòu)造。

1.3主要工程的水文地質(zhì)

1.3.1地表水

隧址區(qū)臨近雅魯藏布江，主要地表水為溝水，其水量受降雨量及冰雪融化影響較大。

1.3.2地下水

隧址區(qū)地下水主要為基巖裂隙水和第四系孔隙潛水。Q最大=15 000 m3/d，在施工中，若揭示隱蔽構(gòu)造，并形成導(dǎo)水通道的時(shí)候，涌水量將會成倍增加?？傮w而言，受雅魯藏布江河谷深切作用影響，區(qū)內(nèi)地下水發(fā)育，呈中等弱富水，且地下水埋深大。

2富水段施工概況

扎繞隧道D2K374+846～D2K374+871段，開挖揭示地層巖性為片麻巖，強(qiáng)風(fēng)化，地質(zhì)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，銹染、次生泥現(xiàn)象普遍，巖體呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，局部呈碎裂結(jié)構(gòu)，地下水呈“股狀”發(fā)育特征，伴有泥沙角礫的涌出現(xiàn)象。該隧道在施工過程中多次發(fā)生突水、涌泥情況。受多種情況影響，部分地下水發(fā)育段落巖體呈現(xiàn)破碎狀，局部極破碎狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，差異風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，巖質(zhì)軟硬不均。該隧道富水段整體施工難度較大，隧道實(shí)際涌水量已超出設(shè)計(jì)水溝排放能力范圍。

3富水段超前注漿施工方案

（1） 方案原則：通過超前注漿，降低出水量，防止地下水對圍巖產(chǎn)生破壞，同時(shí)加固圍巖，降低后期隧道施工過程中坍塌、大變形的風(fēng)險(xiǎn)，保障隧道施工的安全質(zhì)量。

（2） 方案選擇：隧道內(nèi)超前注漿一般以管棚或小導(dǎo)管注漿為主，根據(jù)施工開挖揭示地質(zhì)情況及施工環(huán)境，此方案選用管棚超前注漿堵水。施工時(shí)，強(qiáng)化超前注漿各工序的質(zhì)量管控，詳細(xì)記錄各項(xiàng)參數(shù)、洞內(nèi)涌水量及圍巖加固情況，為后續(xù)富水段落注漿施工提供依據(jù)（見圖1、圖2）。

3.1加固范圍

D2K374+846～D2K374+871段，縱向長度25 m，加固范圍為拱部180°。施工中可根據(jù)出水點(diǎn)及開挖段地質(zhì)情況確定環(huán)向加固范圍。

3.2管棚超前注漿方法及注意要點(diǎn)

3.2.1超前鉆孔

（1） 孔位布置

超前注漿管棚長度10 m，環(huán)向間距0.3 m，縱向間距6.4 m。

為保證超前注漿施工效果，在富水段落前后兩個(gè)方向各增加2 m，以保證注漿效果。

（2） 鉆孔施工

采用潛孔鉆機(jī)鉆孔，鉆孔由高位向低位進(jìn)行。

a. 圍巖情況較好地段，一次鉆進(jìn)成孔。

b. 圍巖情況較差地段，不易成孔，采用前進(jìn)式分段注漿根管鉆進(jìn)成孔。

c. 鉆進(jìn)時(shí)套管及導(dǎo)向鋼管均采用無縫鋼管，以防止塌孔變形堵塞。

3.2.2注漿

（1） 采用一次成孔的，采用后退式一次注漿加固，當(dāng)孔內(nèi)涌水量大時(shí)，也可采用前進(jìn)式分段注漿工藝。

（2） 采用分段成孔的，采用前進(jìn)式分段注漿工藝。

3.2.3施工注意要點(diǎn)

（1） 鉆孔施工時(shí)，保證方向角誤差為1°，孔口間距±50 mm，孔深±50 mm。注漿順序按照鉆孔分布，從下往上進(jìn)行施工，漿液注滿后持壓15 min后停止注漿。

（2） 鉆孔中實(shí)施探注結(jié)合，掌握治理區(qū)域圍巖的性質(zhì)及水文地質(zhì)情況，為后續(xù)孔施工提供依據(jù)，根據(jù)探查的地質(zhì)水文情況，確定超前注漿重點(diǎn)加固區(qū)域。后續(xù)注漿鉆孔還兼作前序孔注漿效果的檢查孔使用，以及時(shí)了解前期注漿漿液的擴(kuò)散情況（擴(kuò)散方向、范圍、充填程度和結(jié)石體的固結(jié)強(qiáng)度等），盡可能保證注漿后不留盲區(qū)，不留薄弱點(diǎn)。

（3） 注漿前，要對注漿系統(tǒng)進(jìn)行壓水檢查，壓水壓力一般為設(shè)計(jì)注漿壓力的1.2倍，以檢查各注漿機(jī)具的密封性和完好性，同時(shí)檢查攪拌機(jī)運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)問題立即解決，以避免在注漿過程中因機(jī)械故障而造成注漿中斷。

（4） 注漿壓力的控制：開泵前旋轉(zhuǎn)壓力調(diào)節(jié)旋鈕將油壓調(diào)在要求的油壓刻度上，隨注漿阻力的增大，泵壓隨之升高，當(dāng)達(dá)到調(diào)定值時(shí)，會自動停機(jī)，不至于產(chǎn)生超壓注漿的危險(xiǎn)。注漿泵流量的控制：注漿泵流量大小由注漿泵的排量調(diào)節(jié)控制按鈕和排量記錄儀能方便地加以控制。預(yù)注漿終壓：設(shè)計(jì)注漿壓力（終壓值）=水壓力P水+2 Mpa。

（5） 注漿薄弱地段，開挖采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)注漿加強(qiáng)。

（6） 在突涌水時(shí)，松散、軟弱、含水或坍塌嚴(yán)重的地層內(nèi)以注雙液漿為主;注單液漿時(shí)，若持續(xù)注漿較長時(shí)間內(nèi)不升壓，要改為雙液漿;注漿套管封堵以雙液漿為主。漿液在自動計(jì)量拌和站集中攪拌，采用砼灌車運(yùn)輸?shù)秸谱用娴臐{液攪拌桶內(nèi)，注漿前不停攪拌，直至注漿完成。

3.3注漿材料

注漿一般采用普通水泥單液漿，在遇突涌水、地質(zhì)軟弱松散等特殊地段時(shí)，采用水泥水玻璃雙液漿。施工中可根據(jù)開挖揭示地質(zhì)情況及漿液留存情況進(jìn)行材料選用及漿液配比選擇（見表1）。本次注漿堵水地段受地層情況及突涌水影響，選擇使用水泥水玻璃雙液漿作為主要注漿材料。

單液漿采用P.0 42.5級普通硅酸鹽水泥，制漿時(shí)依次將清水、水泥放入攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌時(shí)間不低于10 min，直到注漿前。水玻璃波美度為Be=40，使用前稀釋到35。

施工中確保使用材料合格、新鮮、保質(zhì)。

3.4注漿參數(shù)

縱向加固段為富水段縱向長度25 m，單孔有效擴(kuò)散半徑2 m;注漿采用滲透、擠密、劈裂等方式來綜合治理洞內(nèi)突涌水的情況，并進(jìn)行圍巖加固，注漿壓力2～4.0 Mpa。

3.5注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，或單孔注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)量的80%以上時(shí)，可結(jié)束注漿。若施工中仍有較大涌水時(shí)，則按照以下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：

（1） 單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓，并繼續(xù)注漿15 min以上;注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于初始進(jìn)漿量的1/4;檢查孔涌水量小于0.2 L/min。

（2） 全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注現(xiàn)象;注漿后涌水量小于5～10 m3/d;漿液有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值;檢查孔鉆取巖芯，漿液充填飽滿。

注漿結(jié)束后，及時(shí)將注漿孔和檢查孔封堵密實(shí)。

3.6注漿施工過程異常情況處理

（1） 鉆孔施工中，如遇到突泥情況時(shí)，立即停止施工，進(jìn)行注漿處理。

（2） 注漿作業(yè)時(shí)，掌子面有細(xì)小裂隙跑漿，用浸泡過水泥的麻絲填塞，同時(shí)調(diào)整漿液配合比，縮短凝結(jié)時(shí)間。此后若仍有跑漿，于跑漿處鉆潛孔注漿封堵。

（3） 在注漿過程中，如發(fā)生串漿現(xiàn)象，則增加注漿設(shè)備同時(shí)注漿，條件不允許時(shí)，立即封堵串漿孔，防止?jié){液外流，影響注漿效果。

（4） 注漿時(shí)漿液注入量大，且壓力不隨時(shí)間升高，則重新調(diào)整漿液配合比及濃度，使其凝膠時(shí)間縮短，并進(jìn)行低壓、小泵量注漿，以增加漿液在圍巖裂隙中的停留時(shí)間，以便漿液凝結(jié);有時(shí)也可在漿液凝膠前，進(jìn)行間歇式注漿。

（5） 注漿孔全部施工完成后，根據(jù)壓漿孔涌水量來決定局部地段是否需補(bǔ)設(shè)注漿孔。

（6） 因故中斷注漿工作時(shí)，按下述原則處理：

a. 漿液凝膠前，盡快恢復(fù)作業(yè)，否則先沖洗鉆孔，而后恢復(fù)注漿。在無法沖洗或沖洗無效時(shí)，則進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)注漿;

b. 注漿恢復(fù)后，若入漿量相比中斷前有大量減少，且吸漿時(shí)間較短，應(yīng)采取補(bǔ)救措施;

c. 注漿長時(shí)間不結(jié)束、吸漿量大的地段，采取限流、限量、低壓、濃漿、雙液漿、間歇注漿或摻加速凝劑等方式處理;

d. 注漿過程中，若注漿壓力等突然發(fā)生較大變化時(shí)，結(jié)合施工情況，查明突變原因，采取相應(yīng)的措施處理。

4注漿效果評定意見及結(jié)論

4.1綜合效果評定意見

在注漿施工完成后，結(jié)合施工中注漿情況，采用分析法、鉆孔檢測法及開挖取樣法對本次注漿情況進(jìn)行了評定，綜合幾種評定分析得出：

（1） 在注漿過程中，隨著時(shí)間的增加，注漿壓力逐步上升，注漿速度明顯降低，最終達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，該項(xiàng)數(shù)值變化符合地層擠密規(guī)律，達(dá)到擠密壓實(shí)的目的。

（2） 低位孔（先注孔）、高位孔（后注孔）的單孔注漿量變化符合地層填充擠密規(guī)律，檢測孔注漿PQt曲線顯示，該孔區(qū)域已飽和密實(shí)，檢測孔出水量在要求之內(nèi)。

（3） 開挖取樣發(fā)現(xiàn)，注漿后，掌子面巖土被有效加固，地下水發(fā)育不明顯，掌子面自穩(wěn)性好。

（4） 通過上述超前注漿效果評定分析及檢查，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際注漿后的富水情況，表明富水段超前注漿符合注漿加固堵水評定要求，本次超前注漿效果達(dá)到了預(yù)期目的。

4.2結(jié)論

本次超前注漿在施工中嚴(yán)格按照方案執(zhí)行，通過分析法、鉆孔檢測法及開挖取樣法對注漿效果進(jìn)行分析評定，結(jié)合注漿評定分析結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

（1） 超前注漿方案可以達(dá)到現(xiàn)場堵水加固的要求，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，且可有效減少后期滲漏水處理難度和處理費(fèi)用。

（2） 該富水段的注漿參數(shù)可用于指導(dǎo)后續(xù)段落超前注漿堵水施工。

作者簡介：郭浩然，男，工程師，本科，研究方向：隧道施工。