胡家灣隧道進(jìn)口軟弱圍巖帷幕注漿試驗(yàn)段施工技術(shù)

陳 浩

（中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概況

胡家灣隧道地處彰縣殪虎橋鄉(xiāng)境內(nèi)，全長(zhǎng)2862m，為雙線隧道，洞身最大埋深420m。地質(zhì)狀況屬于軟弱圍巖，洞身處于f6、f7、f7-1 三個(gè)斷層及其破碎影響帶內(nèi)。隧道開挖后圍巖為黑色碳質(zhì)泥巖，地層自穩(wěn)能力差，巖體極為破碎，擠壓后產(chǎn)狀凌亂，揉被、褶皺明顯，節(jié)理發(fā)育，極易坍塌掉塊，且遇水軟化、泥化現(xiàn)象明顯，擾動(dòng)后呈稀糊狀。初期支護(hù)后圍巖變形非常大，初期支護(hù)變形、混凝土開裂及坍塌現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

2 施工難題

胡家灣隧道軟弱圍巖開挖后揭示地層主要為黑色碳質(zhì)泥巖夾壓碎巖，施工中最突出的問題是碳質(zhì)泥巖、壓碎巖防坍塌，初期支護(hù)背后脫空引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的下沉、開裂和變形。該地層施工極其困難，風(fēng)險(xiǎn)大、成本高。

3 帷幕注漿施工技術(shù)

目前正在按照試驗(yàn)段施工方案進(jìn)行施工。試驗(yàn)段方案立足于傳統(tǒng)鉆爆法，以帷幕注漿預(yù)加固為前提，以“快挖、快支、快封閉”為施工組織原則。開挖采用三臺(tái)階七步法開挖；采用帷幕注漿大管棚結(jié)合小導(dǎo)管超前支護(hù)；初期支護(hù)采用I25b型鋼鋼架噴C25 混凝土進(jìn)行支護(hù)；二襯采用55cm 厚C35 鋼筋混凝土。在掌子面周邊采用帷幕注漿超前預(yù)加固，掌子面采用超前導(dǎo)管加固的方案，三臺(tái)階七步法開挖。各隧道口在施工過程中嚴(yán)格遵循二次襯砌與掌子面距離＜70m、仰拱與掌子面距離＜30m 的規(guī)定。

胡家灣隧道試驗(yàn)段方案為帷幕注漿預(yù)加固法。帷幕注漿超前預(yù)加固法主要是通過CSJ-40 施工Ф108 管棚對(duì)掌子面進(jìn)行超前注漿預(yù)加固，施工理念是“軟巖隧道重在加固”。

4 施工原理帷幕注漿鉆孔及注漿工藝

4.1 帷幕注漿鉆孔、注漿設(shè)備及方式

（1）鉆孔設(shè)備鑿孔及清孔：采用CSJ-40 鉆機(jī)。

（2）鉆孔方式：采用沖擊回旋。鑿孔前3m 時(shí)采用CSJ-40 鉆機(jī)帶Φ90 沖擊器及安裝上Φ110 鉆頭；鑿孔3m 后采用CSJ-40 鉆機(jī)或DZ-60 鉆機(jī)帶Φ90 沖擊器及安裝上Φ90 鉆頭。

（3）注漿設(shè)備：采用KBY-30/120 雙杠雙液注漿泵。

（4）注漿方式：水泥單液漿和水泥—水玻璃雙漿液混合使用；水泥單漿液水灰比為0.6～1.0，水泥—水玻璃雙漿液水泥與水玻璃體積比為0.3：1～1∶1。

4.2 帷幕注漿鉆孔及注漿工藝

鉆孔工藝：根據(jù)帷幕注漿的由下往上和由外到內(nèi)的布置原則[1]。圖1為帷幕注漿鉆孔及注漿孔位布置示意圖。

圖1 帷幕注漿鉆孔及注漿孔位布置示意圖

注：①鉆孔、注漿方式采用分段前進(jìn)式（防止出現(xiàn)塌孔），每段段長(zhǎng)為10m，鉆孔孔徑為110mm；注漿孔間距1.0m×1.0m（豎向×橫向），注漿原則從下往上，從外往里。②預(yù)留3m厚的止?jié){巖盤；以上B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8～K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8孔的偏角、仰角、長(zhǎng)度與A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8相同。

（1）孔位布置。測(cè)量班采用全站儀對(duì)每個(gè)孔口位置進(jìn)行定位，并用紅油漆對(duì)每個(gè)孔口進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并把每個(gè)孔的孔號(hào)、偏角和長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)在每個(gè)孔口上，每一循環(huán)孔位現(xiàn)場(chǎng)布置好后，及時(shí)用書面材料對(duì)每一個(gè)孔進(jìn)行書面技術(shù)交底。

（2）鑿孔鉆機(jī)就位。鑿孔鉆機(jī)就位采用相對(duì)坐標(biāo)法。把鑿孔鉆機(jī)（CSJ-40）帶上兩根鉆桿并且?guī)夕?10 沖擊器及安裝上Φ110 鉆頭，讓鉆頭準(zhǔn)確的垂直（鉆桿與注漿面垂直）對(duì)準(zhǔn)孔口位置，用水平儀測(cè)量鉆桿，必須使鉆桿和鉆機(jī)保持水平，再用尺子測(cè)量鉆頭到鉆機(jī)最尾端的長(zhǎng)度L cm（L40），根據(jù)每個(gè)孔的偏角計(jì)算出鉆機(jī)最尾端向上或向下鉛垂擺動(dòng)的距離、向左或向右水平擺動(dòng)的距離。

根據(jù)計(jì)算出的擺動(dòng)距離對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行定位，用地質(zhì)羅盤根據(jù)每孔的偏角對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行核對(duì)，偏角誤差≤±1°，當(dāng)鉆機(jī)準(zhǔn)確就位后立即采用腳手架和扣件進(jìn)行對(duì)其加固，防止鉆機(jī)在鑿孔過程中移動(dòng)，否則鑿孔位置就會(huì)不準(zhǔn)確。

（3）鑿孔控制。根據(jù)分段前進(jìn)式注漿的原理，并結(jié)合該帷幕注漿面的實(shí)際地質(zhì)情況。

1 號(hào)鉆機(jī)對(duì)A1 孔進(jìn)行鑿孔（設(shè)計(jì)孔長(zhǎng)為6.7m），該序孔前3m 時(shí)采用CSJ-40鉆機(jī)帶Φ90 沖擊器及安裝上Φ110 鉆頭進(jìn)行鑿孔，然后把鉆桿退出來，采用Φ108無縫鋼管安裝注漿孔口管（安裝孔口管參照注漿工藝見后），更換成Φ90 鉆頭進(jìn)行第一次累計(jì)鉆孔到6.7m（止?jié){巖盤3m，注漿分段長(zhǎng)3.7m）后，再把鉆桿退出來，把該鉆機(jī)移至C1 孔位進(jìn)行就位（依照從下往上，從外往里的原則，采用單液漿時(shí)，鉆孔順序跳孔進(jìn)行），然后立即注漿。2 號(hào)鉆機(jī)對(duì)A3 孔（設(shè)計(jì)孔長(zhǎng)18.4m）進(jìn)行鑿孔，前3m 按照1 號(hào)鉆機(jī)對(duì)A1 孔方法進(jìn)行鑿孔，第一次鉆孔累計(jì)長(zhǎng)度到10m 時(shí)（該孔注漿段長(zhǎng)為7.5m），把鉆桿退出來，把該鉆機(jī)移至下一個(gè)孔位進(jìn)行就位，然后安裝孔口管進(jìn)行注漿，漿液終凝后。

根據(jù)帷幕注漿順序原則，參照上一步方法以此類推完成所有孔道第一次注漿段長(zhǎng)注漿，注漿壓力控制在2MPa，并做好每孔注漿過程記錄。

（4）清孔工藝（第二次段長(zhǎng)注漿）。清孔鉆機(jī)就位時(shí)，根據(jù)上述（2）鑿孔鉆機(jī)就位步驟進(jìn)行就位。每序孔清孔按照上述（3）中的清孔段長(zhǎng)進(jìn)行清孔，并每段（≤10m）的注漿，清孔至每孔的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度后，最后作全長(zhǎng)的注漿。

（5）注漿工藝.當(dāng)鑿孔或清孔到上述（3）中的深度時(shí)，退出鉆桿，及時(shí)安裝孔口管和連接注漿各種管道，安裝孔口管和連接注漿管道必須由專人負(fù)責(zé)，確?？卓诠芾喂?，注漿壓力不斷上升時(shí)孔口管不被飛出來；確保注漿管道的暢通及連接牢固，保證注漿通暢。

當(dāng)所有管道都連接完好后，先向孔道內(nèi)注清水試驗(yàn)5min，其潤(rùn)滑注漿管道和檢驗(yàn)孔道的可注性及止?jié){巖盤的止?jié){效果，當(dāng)止?jié){巖盤沒有出現(xiàn)明顯的漏水或孔道通暢、水沒有從另外孔道中流出時(shí)，此時(shí)漿液應(yīng)采用水泥單漿液，當(dāng)可注性良好時(shí)應(yīng)采用較小水灰比的漿液，當(dāng)可注性一般時(shí)應(yīng)采用較大水灰比的漿液。

當(dāng)注完清水時(shí)，止?jié){巖盤出現(xiàn)漏水或從另外孔道串水時(shí)，此時(shí)漿液應(yīng)采用水泥—水玻璃雙漿液進(jìn)行封堵，無明顯漏漿或串漿時(shí)，立即采用水泥單漿液進(jìn)行注漿，直到達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力。

注水泥單漿液時(shí)，當(dāng)注漿量超過該單孔段長(zhǎng)設(shè)計(jì)注漿量的2 倍時(shí)，注漿壓力仍然沒有達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，應(yīng)立即停止水泥單漿液的施作，更換為凝膠時(shí)間較長(zhǎng)的水泥—水玻璃雙漿液進(jìn)行注漿，直到達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，胡家灣隧道各隧道口按照以上試驗(yàn)段施工方案進(jìn)行施工，取得了階段性的進(jìn)展和突破，隧道各口在確保安全質(zhì)量的前提下施工穩(wěn)步推進(jìn)，隧道口施工平均月進(jìn)度由以前不足20 成洞米增加到40 成洞米，保證了施工質(zhì)量和安全性，并加快了進(jìn)度、降低了成本。