陳慧

摘 要：GT-1水泥基抗分散注漿材料與水泥漿液混合后呈膏狀，具有初終凝時(shí)間可調(diào)、動(dòng)水抗分散、可泵性好、早期強(qiáng)度高、環(huán)保無(wú)毒等顯著優(yōu)勢(shì)。岑水高速公路均昌隧道富水軟弱地層在帷幕注漿施工過(guò)程中通過(guò)GT-1水泥基注漿材料的選用、配比、注漿施工以及高壓涌水封堵和地層加固，成功封堵了地層內(nèi)高壓、大流量涌水，大幅提高了圍巖的承載能力和穩(wěn)定性，確保了隧道掘進(jìn)安全，為隧道貫通提供了保障。

關(guān)鍵詞：均昌隧道；GT-1新型水泥基注漿材料；帷幕注漿；突涌水災(zāi)害治理；富水軟弱地層

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.094

0 工程概況

岑溪—水汶高速公路項(xiàng)目均昌隧道穿越岑溪市岑城鎮(zhèn)山心村及大隆鎮(zhèn)均昌村之間的崇山峻嶺，設(shè)計(jì)隧型為分離式小凈距，左右兩洞車(chē)道中心線(xiàn)間距30m，凈距17m，隧道凈空（孔-寬×高）為1-10.75×5m。左線(xiàn)起訖樁號(hào)為DK6+455～DK10+725，長(zhǎng)4270m，右線(xiàn)起訖樁號(hào)為CK6+477～CK10+765，長(zhǎng)4288m。

隧道于2011年3月開(kāi)工，采用全斷面法開(kāi)挖。至2013年5月，隧道右線(xiàn)尚有152m未貫通（CK7+833～CK7+985），左線(xiàn)有141m未貫通（DK7+817～DK7+958）。未貫通段位于山心村下方，埋深約90-100m。該區(qū)域?yàn)槲⑿团璧氐匦?，提供了?qiáng)有力的匯水地勢(shì)。圍巖為全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，破碎且節(jié)理裂隙發(fā)育，為突水突泥提供了導(dǎo)水通道。同時(shí)，隧址區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，雨量充沛，降雨集中，為突水突泥提供水源補(bǔ)給條件。上述三因素聯(lián)合作用導(dǎo)致突水突泥強(qiáng)度高，治理難。

隧道施工過(guò)程中共發(fā)生四次大規(guī)模突水突泥災(zāi)害，極大威脅了施工安全，嚴(yán)重延緩了施工進(jìn)度，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆詈蛥^(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來(lái)惡劣的影響。均昌隧道已成為岑溪—水汶高速公路全線(xiàn)通車(chē)的“卡脖子”工程。為防止施工過(guò)程中突水突泥災(zāi)害再次發(fā)生，確保工程順利貫通和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)未貫通段進(jìn)行突涌水封堵和系統(tǒng)的圍巖加固是必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題，經(jīng)專(zhuān)家組討論未貫通段采用帷幕注漿方案。

1 GT漿液的選用

在隧道與地下工程突涌水災(zāi)害治理工程中常用的注漿材料有水泥單液漿、C-S雙液漿、硫鋁酸鹽水泥單液漿等。傳統(tǒng)材料均存在自身劣勢(shì)，主要包括：①無(wú)法根據(jù)工程地質(zhì)條件實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)初終凝時(shí)間，導(dǎo)致漿液長(zhǎng)距離泵送能力差（特別是C-S雙液漿、硫鋁酸鹽水泥單液漿）、可注性差，難以控制漿液在地層中的擴(kuò)散路徑和擴(kuò)散范圍；②漿液凝固的早期強(qiáng)度較低，對(duì)軟弱地層的初期加固效果不夠顯著；③ 抗動(dòng)水沖刷能力差，對(duì)于高壓富水薄弱區(qū)的治理效果差。

區(qū)別于傳統(tǒng)材料，GT-1新型水泥基注漿材料與水泥漿液混合而成的雙液漿具有初終凝時(shí)間可調(diào)、擴(kuò)散控制性好、動(dòng)水抗分散、早期強(qiáng)度高、環(huán)保無(wú)毒等顯著優(yōu)點(diǎn)。該材料采用雙液混合方式進(jìn)行注漿，主要在圍巖破碎、裂隙發(fā)育、地下水水量大、壓力高、流速快、常規(guī)漿液難以留存的條件下使用。該材料要針對(duì)不同圍巖、不同水量水壓進(jìn)行凝固試驗(yàn)，確定合理的注漿參數(shù)，以保證注漿效果和注漿安全。

2 GT-1注漿材料的性能參數(shù)

通過(guò)控制材料配比，實(shí)現(xiàn)初凝凝結(jié)時(shí)間在45s～30min，終凝時(shí)間在2min ～45min內(nèi)的有效調(diào)整，如圖1中所示。

可以實(shí)現(xiàn)在30分鐘內(nèi)持續(xù)泵送；水泥：外加劑=5：1材料凝膠體強(qiáng)度增長(zhǎng)較快在水流速小于1m/s條件下存留率超過(guò)60%，具有良好的動(dòng)水抗分散能力。

漿液注入地層后，受環(huán)境影響小，強(qiáng)度增進(jìn)率顯著快于普通水泥材料，最終強(qiáng)度可達(dá)20MPa以上。

3 GT-1漿液的施工工藝及注漿效果

3.1 注漿設(shè)備及工藝

均昌隧道搶險(xiǎn)段進(jìn)口端共開(kāi)展十個(gè)循環(huán)帷幕注漿施工，以全斷面帷幕注漿為主。

根據(jù)工程性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)需要，配備了滿(mǎn)足均昌隧道帷幕注漿施工要求的的鉆探和注漿設(shè)備。鉆探設(shè)備選型及配置如表1所示。水泥--GT雙液注漿工藝示意圖見(jiàn)圖2。

3.2 注漿選擇及終壓控制標(biāo)準(zhǔn)

在均昌隧道搶險(xiǎn)段帷幕注漿施工中，原則上在無(wú)水較穩(wěn)定圍巖內(nèi)以及對(duì)大型空腔空洞進(jìn)行充填時(shí)，以注水泥單液漿為主；在富水或坍塌嚴(yán)重的地層內(nèi)以注雙液漿為主；施工中采用的雙液漿包含水泥—水玻璃雙液漿和水泥—GT雙液漿兩種類(lèi)型，當(dāng)單孔涌水量<8m3時(shí)以水泥—水玻璃雙液漿為主，單孔涌水量>8m3時(shí)以水泥—GT雙液漿為主；水泥—GT雙液漿的配比范圍為1：1～5：1，不同材料配比對(duì)應(yīng)的初終凝時(shí)間不同，具體根據(jù)治理段范圍和現(xiàn)場(chǎng)的溫濕環(huán)境判斷；小于8m的淺層圍巖內(nèi)注漿加固，以雙液漿為主，單液漿為輔，且有效終壓不得超過(guò)1.5MPa；注單液漿時(shí)，若持續(xù)注漿較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不升壓，更換為雙液注漿。在下入二級(jí)套管后的深部圍巖內(nèi)注漿，選用單雙液復(fù)合式交替注漿方式，以提高漿液擴(kuò)散范圍和留存量，可根據(jù)具體情況適當(dāng)把注漿終壓提高到2.0-6.0MPa。注漿終壓的選擇結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工安全和圍巖耐久性，通過(guò)探查孔注漿試驗(yàn)最終確定。

4 帷幕注漿后的質(zhì)量檢查和結(jié)果分析

注漿效果檢驗(yàn)是評(píng)價(jià)注漿加固效果的依據(jù)，本工程擬采用地球物理探測(cè)、P-Q-t曲線(xiàn)、檢查孔等方法相結(jié)合的多手段綜合檢驗(yàn)方法，對(duì)注漿治理效果進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)和系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

注漿過(guò)程中采用P-Q-t曲線(xiàn)以及注漿加固結(jié)束后采用地球物理探測(cè)方法和檢查孔法反映注漿治理效果顯著，滿(mǎn)足隧道開(kāi)挖的安全要求。開(kāi)挖時(shí)圍巖干燥，掌子面穩(wěn)定，漿脈充填良好。

5 結(jié)論

均昌隧道搶險(xiǎn)段圍巖為全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，松散薄弱，節(jié)理裂隙極端發(fā)育。隧址區(qū)富含地下水，且水壓高、流量大，導(dǎo)致突水突泥災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)極高。在進(jìn)口端帷幕注漿施工中，采用了GT-1水泥基抗分散注漿材料。對(duì)搶險(xiǎn)段地層進(jìn)行了有效地地下水封堵和圍巖加固。通過(guò)地球物理探測(cè)、檢查孔、注漿P-Q-t曲線(xiàn)分析三種方法對(duì)注漿加固效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為GT-1水泥基注漿材料對(duì)高壓大流量地下水的封堵效果顯著，對(duì)地層承載力和自穩(wěn)性有明顯提升作用，帷幕注漿達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為為隧道安全掘進(jìn)提供了安全保障。

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