浅谈隧道工程帷幕注浆施工技术
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浅谈隧道工程帷幕注浆施工技术
作者：宫占文
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第25期
摘要：结合某隧道工程的实例，对隧道帷幕注浆的方法、目的、准备工作和控制要点进行了介绍，对帷幕注浆的施工过程进行了重点说明，对有关注意事项进行了总结。
帷幕注浆在隧道工程中应用较为广泛，但是，在实际应用过程中仍需对相关环节进行控制，以确保注浆质量。
关键词：隧道工程帷幕注浆
0.前言
某工程为两层车站，为了做到不影响后面的土方开挖顺顺利利进行，通常使用帷幕灌浆方式对底部外侧土体进行注浆、加固，主要的目的是为了可以有效防止基坑内外地下水外渗进进基坑内部，减少基坑外渗流量、降低基坑外部侧潜水渗透力，保持施工基坑开挖过程地基稳定，以免造成周边建筑不匀下降。
1 注浆方案及目的
1.1 注浆方案
（1）在DK194+041～011段采用超前帷幕预注浆法进行注浆，范围设定在上台阶开挖轮廓线5m之外，同时，对位于掌子面左侧，开挖轮廓线之内的溶腔填充物进行预注浆加固。
（2）当DK194+041～011段的前帷幕预注浆达到有关标准的要求后，即可进行下一道工序的施工。
根据现有的探测资料，将超前帷幕注浆设定在DK194+041～011段，同时，在注浆过程中还根据注浆孔探测效果检查和TSP检测结论，对注浆段落及方案进行了适当的调整。
1.2 注浆目的
注浆结束后，浆液会发生化学反应并析出大量的硅胶，而这部分硅胶则会在与水泥浆充分混合后充满裂缝，进而形成一个范围较大的封闭式筒状加固区，最终在隧道上部断面开挖轮廓线以外形成一个厚度为5m的注浆加固圈，从而达到堵水、加固的目的。
注浆后，围岩的强度和自稳时间会逐渐增加，工程管理人员可根据注浆效果决定何时进行下一步的开挖以及采取哪些支护措施。
2 准备工作
2.1 辅助工程和设备
（1）在对DK194+041～011段进行注浆前，出口下台阶紧跟掌子面，不大于1倍洞径，使初期支护能够尽早闭合，二衬紧跟。
（2）在DK194+041～039段上台阶处设置厚度为2m的C20混凝土止浆墙。
（3）编制施工应急预案，提前准备抢险物资，对有关设备进行检修，预留应急注浆泵。
（4）对抽排水设备进行检修。
2.2 初期试验
在正式进行注浆前，首先要进行注浆试验，以便对注浆终压、浆液扩散半径、凝结时间、浆液配合比、注浆量、掌握浆液填充率等参数进行更为合理的选择，在注浆过程中还要保证对有关参数进行动态调整，以便使注浆质量和效果能够达到设计要求的水平。
3.前进式注浆施工方法
3.1布孔
在主体围护结构连续墙的外侧设置两排帷幕注浆，每排孔间距为2m，排距1m，前后两排相互错开。
3.2孔号分序
首先将基坑外侧两排帷幕注浆分成若单元，每单元长20m进行划分。
施工中每排注浆孔应进行隔孔施工。
将每个单元内的孔位进行排列，分为①、②、③、④号孔（见附图1），先施工完编号为①、②第一排孔（靠近基坑一侧），施工编号为③、④第二排孔。
帷幕注浆孔位编号图图1
3.3先导孔施工
先导孔应在注浆孔前即施工，要求每单元位置设先导孔，其孔径、深度与注浆孔相近。
先导孔作为其中灌浆孔。
在先导孔施工，要取岩石与分段进行压水试验。
先导孔需自上而下取岩芯与分段做压水试验。
不可中途灌浆，怕灌浆会影响下部资料的真实性与可靠性。
a、测岩层的裂隙情况漏水量大小，以补充勘探资料；
b、了解岩层的渗透性，提供依据；
c、了解地下水的深度，为压水试验提供参数。
3.4施工的顺序
单孔注浆的施工步骤：地面至连续墙底2m→下PVC管→水泥浆充塞PVC管和钻孔之间的空隙→浆凝结→分部钻进（段长4m：连续墙底里2m至进入花岗岩微风化1m）→分段分部分冲洗→分段压水试验→分段分布注浆→封闭孔
3.5成孔
钻孔选用金刚石钻头、合金钻头钻进，下PVC管前钻进中使用φ130三翼钻头成孔，并防止钻孔倾斜，实际施工过程中经钻孔测斜，钻孔应满足1%的偏斜率要求。
130mm三翼钻头钻至连续墙底以上2m后，提升钻头下放110mmPVC管至钻孔底，然后用水泥浆充塞PVC管和钻孔之间的缝隙，待其凝结使PVC管起到护壁作用后，再用76mm的三翼钻头进行分段钻进，段长3m时及停钻，准确记录高程，遇微风化花岗岩采用70mm的金刚石取样钻进行取芯。
（1）泥浆护壁
下放PVC管前采用泥浆护壁，其作用和指标分别为：
泥浆作用：一是防止在钻孔过程中发生塌孔，起到护壁的作用；二是通过返浆，使孔内的砂石及石屑返至孔外，方便下放PVC套管。
泥浆指标：粘度为19～21S，含砂率
（2）确定钻杆长度H1
钻孔深度为H，钻轴总长H2以及孔口至钻轴顶的高度H3然后根据公式H1=H+H3-H2求得钻孔所需钻杆长度H1。
（3）测斜
测斜原理：采用由相似三角形原理演变的简单测量方法，即通过测量孔口钻轴与孔心偏差值来查表求孔斜的方法。
测斜原理如下图所示：
∵夹角很小，∴AB≈AD
d/d’=h/（H+h）→d’= （H+h）d /h
斜率α=d’/H= （H+h）d /Hh
施工前，根据测斜原理事先编制d-H-α关系表，施工时随时依表对孔斜进行测量，及时调整钻轴及钻杆的垂直度，保证钻孔满足1%偏斜率要求。
（4）封孔
当下钻H1深度后，停止钻进，但不停钻。
泥浆循环一段时间后，下放PVC套管，采用1：1水泥浆封孔并待凝。
3.6洗孔
采用φ76mm三翼钻头扫孔并钻进3m后然后进行洗孔，当冲洗至连续在10分钟内不再出现混水时停止。
冲洗压力可为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，采用1MPa。
4.总结
注浆工程不仅是一项施工技术问题，且有大量的管理问题，应该把它看成是一个复杂的系统工程，面广、环节多且工序多变。
它涉及到工程施工方法及质量；地质及水文地质条件的再分析；方案设计及确定；各种参数选择及在施工过程中因素多变而进行参数的合理调整；施工人员的组织与素质；钻注设备、器材的选择、加工等方面，必须应用全面质量管理方法，进行质量控制才能达到效果好、工期短的目的。
参考文献
[1]杜嘉鸿，等。
地下建筑注浆工程简明手册[Z]1989
[2]王国栋。
浅谈隧道施工阶段地下水的处理对策[J].铁道建筑技术，2005，（S1）
[3]王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2000
[4] 周维垣.高等岩石力学[M].北京：水利水电出版社，1990。
