粘土地层浅埋隧道地表注浆加固技术

·１７６·　第４２卷第３期　２　０　１　６年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４２　Ｎｏ．３　Ｊａｎ．　２０ｌ６　文章编号：１００９—６８２５（２０１６）０３．０１７６—０２　粘土地层浅埋隧道地表注浆加固技术　易　凯　（中铁隧道勘测设计研究院，河南洛阳４７１０００）　摘要：以某铁路隧道地表注浆加固工程为例，根据该工程的场区地质条件，制定了具体的注浆加固方案，介绍了岩土注浆施工中　的技术要点，并提出了针对性的质量控制措施，从而为隧道施工提供安全保证。　关键词：隧道，地表注浆，质量控制　中图分类号：Ｕ４５７　３　文献标识码：Ａ　０　引言　在岩溶发育、强风化的粘土地层，工程上普遍采用注浆加固　１．１　工程简介　本隧道出口浅埋段全长约３４８　ｍ。洞身上方分布３处水塘，　　工法处理。张民庆等对地下工程的注浆机理、材料以及注浆工艺　埋深约４０　ｍ一５０　ｍ。浅埋段纵断面形式见图１。该隧道施工主要存在的风险为：岩溶涌水突泥、隧道坍塌冒　等有很详细的阐述”　，邝健政等通过对特殊条件下的不良地基加　大变形、围岩失稳等。　固工程实例，对岩土注浆施工中进行控制注浆进行了研究　Ｊ。本　顶、工程实例为某大断面隧道浅埋段，场区地质变化复杂，包括粘土　１．２场区地质条件　隧道掌子面原设计围岩为Ⅳ级，开挖面岩溶发育，岩体破碎，　层、碎石层，溶腔，含水丰富。通过地表注浆加固，成功对不良地　质段进行了处理。　节理裂隙发育。浅埋地段覆盖层主要为种植土、粉质粘土、碎石　土，基岩为大理场地的覆盖层厚度在５　ｍ～１６　ｍ范围内；推断岩溶　［Ｊ］．桥梁建设，２００９（５）：７１．　［３］　崔圣爱，祝　兵，黄志堂．斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计　１　工程概况　“被动受力”。正是由于主动受力特征，使得斜拉桥可通过调索达　到调整结构内力和线形的目的。　４结语　叉点，随着总干渠的通水和省交通建设的发展，将会产生诸多跨　［Ｊ］．桥梁建设，２００６（４）：２６．　７７　８．　　杨星蕊．斜拉桥设计方案探析［Ｊ］．交通标准化，２０１３（２１）：　南水北调中线工程纵穿河南省，与省内交通道路产生多处交　［４］　徐秀丽，刘伟庆，李龙安，等．斜拉桥结构减震设计优化研究　越南水北调桥梁，从南水北调总干渠的环保要求以及南水北调干　［５］［Ｊ］．地震工程与工程振动，２００６（２）：２ｌ１－２１３．　渠宽度范围看，跨干渠桥梁跨径至少１００　ｍ以上。独塔单索面斜　　殷丽君．中·ｌ－跨径混凝土斜拉桥设计研究［Ｊ］．交通建设与　拉桥无疑是跨南水北调项目高速公路桥梁的首选结构形式，具有　［６］管理，２０１４（１６）：４０６—４１７．　更好的景观效果。河南省还无建造独塔斜拉桥的经验，通过武云　　方高速公路项目对独塔单索面斜拉桥的设计，开展对独塔单索面斜　［７］拉桥的关键技术研究，为建设该类桥型提供理论依据。该桥工程　志．混凝土斜拉桥的长期性能研究［Ｄ］．长沙：湖南大　学博士论文，２０１１．　　朱华民，江峰．青洲闽江大桥斜拉桥设计［Ｊ］．桥梁建设，　总工期３０个月，计划２０１６年６月底建成通车，建成后将成为武云　［８］１９９５（１）：２１１－２１７．　高速公路上跨越南水北调干渠的一座标志性建筑。　参考文献：　［９］　刘鹏飞．龙池路斜拉桥设计方案研究［Ｊ］．公路交通科技，　２０１３（５）：１６５．　［１］　顾超．越南富美斜拉桥的设计审查［Ｊ］．世界桥梁，２０ｌ２　（１）：９６．　［１０］　廖慕捷，刘小林．摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥设计与技　术特点［Ｊ］．世界桥梁，２０１２（４）：４８．　［２］　陈军刚，陈孔令，张　焱．南盘江特大桥部分斜拉桥设计　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ　ａｃｒｏｓｓ　Ｓｏｕｔｈ－－ｔｏ—－Ｎｏｒｔｈ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｙｕ　Ｓｈｕｎ　Ｗａｎｇ　Ｘｉｎｈｅ　（１．胁ｎａｎ　Ｗｕ—Ｙｕｎ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４３５０，　ｉｎａ；　２．Ｈｅｎａｎ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｂｕｒｅａｕ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　Ｓｏｕｔｈ—ｔｏ—Ｎｏｒｔｈ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ａｎｄ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｕｎｄｅ￣ａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｓｔｕｃｔｒｕｒａｌ　ｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ　ＳＵｎｌＳ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｏｍｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ，ｍａｉｎ　ｂｅａｍ，ｓｔｕｃｔｕｒａｌｒ　ｄｅｓｉｇｎ，ｓｉｎｇｌｅ　ｐｙｌｏｎ　ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃａｂｌｅ　ｐｌａｎｅ　收稿日期：２０１５—１１—１６　作者简介：易凯（１９８４一），男，工程师　第４２　０　６　卷器　智　１　年　月　　１　发育深度７　ｍ～２８　ｍ。　Ｕ　易凯：刎　叭　０粘土地层浅埋隧道地表注浆加固技术ｕ上　压　世　坦　孙　，。、　浆目的（见表１）。　０　·１７７·　用不同浆材配比及参数。从而使凝胶时间可控，可以达到控域注　表１浆液选择及配比表　序　口　２７０　２５０　２３０　２１０　１９０　１　　ｌ名称　浆液配比　ＩＶ：Ｃ（水灰比）　ｃ：Ｓ（体积比）　１：（０．３～１）　备注　水玻璃３５　Ｂｅ　，　｛咀１７０　＝一１５０　１３０　１１Ｏ　ｌ　水泥一水玻璃双液浆　（０．８一Ｉ）：Ｉ　２　水泥单液浆　（０．６～１）：ｌ　长沙　模数大于３．０；　４２．５普通硅酸盐水泥　９０　ＤＫ７７＋３５８　萎晕毒晕ＤｏＫ１７ｏ７＋　Ⅲ　３９　Ⅳ　２４　Ｖ　Ⅳ　１３　２３　Ⅲ　３３　３工程实施过程分析　３．１　注浆方式　采用ＫＢＹ－５０／７０注浆机进行注浆，注浆方式采用后退式分段　注浆。注浆步距５０　ｃｍ，注浆速度１０　Ｌ／ｒａｉｎ～１００　Ｌ／ｍｉｎ，注浆压力　２．０　ＭＰａ一２．５　ＭＰａ。　围岩级　埋深，ｍ　图１隧道出口浅埋段纵断面图　２地表注浆加固方案　２．１　总体思路　拟采取地表袖阀管注浆加固方式对隧道前方和周边地层进　３．２注浆过程中质量控制　１）单孔注浆结束标准。注浆时采用注浆压力和注浆量双重　若出现每步距注浆量能满足设计，而注浆压　行加固。主要目的为充填岩溶空腔，提高岩体强度和整体性，降　控制。注浆过程中，力太低，可采用间歇注浆和减小浆液胶凝时间，同时增加浆量为　低地层空隙率、含水率和渗透系数，为隧道施工提供安全保证。　２．２　治理方案　１）注浆加固范围。纵向共１３０　ｍ，横向为隧道范围及开挖轮　廓线外５　ｍ一７．５　ｍ；垂直方向，隧道拱顶以上５　ｍ～８　ｍ，隧道底板　溶洞地段，加固到隧道开挖轮廓线以下２．０　ｍ，钻孔深度平均　３５　ｍ。加固体剖面图见图２。　设计量的两倍，以保证注浆效果。在距离地面１０　ｍ的范围内停　止加压注浆，只采用回灌的方式将注浆孔填满即可。　２）注浆材料调整。堆积土层强度低易坍孔，空隙率较大，进　入基岩后有溶蚀现象，溶腔有充填物无法回填粒石等骨料，因此　采用注水泥浆及双液浆加固充填物，保证开挖安全，加固范围外　侧孔以注双液浆为主，单液浆为辅，防止浆液大量流失到加固范　围外，造成浆液浪费且影响加固范围加固质量。　３）施工过程中注浆效果分析。通过对检查孔的观察，邻近注　浆区域的钻孔取出的岩芯有浆脉，可以得出注浆区域注浆效果良　好，松散地层得到了有效加固，后续钻孔坍孔现象较少，且相邻钻　孔有地表窜浆现象；洞内开挖上部钻孔有浆液流出，且洞内水量　线路中线　线路中线　隧道中线　５０５　１　４９０　７５５　明显减少，说明注浆正在起作用，效果良好。　４结语　Ｉ）本注浆工程地质情况复杂，为了保证浆液在地层中得到有　效均匀扩散，有效的与溶腔中的泥质充填物固结，需多注水泥一　图２加固体制面图　２）注浆孔布置及数量。沿隧道中心线两侧对称布置２．５　ｍ　ｘ　２．５　ｍ注浆孔，呈梅花形布置。注浆孔深２６　ｍ～４０　ｍ，孔平均深度　按３２　ｍ计算，孔总数约为５５０个，钻孔总深度约１７　６００　ｍ。溶洞　空腔部位另外增设钻孔，直接灌注水泥砂浆或浓水泥浆，将空腔　填满。　水玻璃双液浆，实行控域约束型注浆，以节省注浆材料，保证注浆　效果。　２）注浆是一个精细工程，注浆施工过程应做好相应的施工记　录，对钻孔深度、每轮次注浆压力、每轮次注浆量、每轮次注浆时　间和总注浆量等参数进行详细记录。及时整理资料，经常分析对　比相邻注浆孔和相邻排注浆孔的注浆流量、注浆压力和注浆量等　３）注浆方法。注浆加固采用袖阀管分段后退式注浆工艺，注　参数，根据各参数的变化情况估计注浆效果。对注浆过程中存在　浆分段长度为５０　ｃｍ～８０　ａｍ，注浆材料为水泥（４２．５普通硅酸盐　的问题，及时进行分析处理。　水泥）单液浆和水泥一水玻璃双液浆。　参考文献：　２．３材料配比　在注浆施工过程中，液浆凝胶时问应可以在几秒～数小时范　［１］　张民庆，彭　峰．地下注浆技术［Ｍ］．北京：地质出版社，　２００８：１８，２４，８９．　围内按照需要通过材料配比进行调整，并能准确控制，以达到固　［２］　《岩土注浆理论与工程实例》协作组．《岩土注浆理论与工　结、堵水的要求。为保证注浆效果，可采用分段注浆，不同地层采　程实例》［Ｍ］．北京：科学出版社，２００１：２１８．　Ｔｈｅ　ｃｌａｙ　ｌａｙｅｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｂｕｒｉｅｄ　ｔｕｎｎｅｌ　Ｙｉ　Ｋａｉ　．　（Ｓｕｒｖｅｙ，Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＣｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｇｒｏｕｐ，Ｌｕｏｙａｎｇ　４７１０００，Ｃｈｉｎａ）　，Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ａｔ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ａｔ　ｓｏｍｅ　ｒａｉｌｗａｙ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｍａｋｅｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｒｅａｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｏｉｎｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　，，ｍｅａｓｕｒｅｓ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓａｆｅｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｇｒｏｕｎｄ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ