注浆技术在隧道塌方处理中的应用分析
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作者: 蒋常龙
摘要：受隧道工程地质与水文地质条件的影响，隧道塌方产生的情况时有发生，注浆作为隧道塌方处理与预防一项最为有效的技术手段被广泛应用。本文以通渝隧道塌方处理中的应用为例，通过对注浆的目的及机理、方案选择与工艺选择的论述，对注浆技术隧道塌方处理中的应用进行简要分析，为注浆技术在类似复杂地质条件隧道塌方处理中的应用提供一定的经验。
关键词：注浆技术 隧道塌方 通渝隧道
1、工程概况
2004年2月22日，通渝隧道桩号K20+780位置左侧围岩发生塌方，涌出的泥土、石块，隧道钢结构支护遭到破坏，坍塌物沿隧道轴线堆积达70米，塌方量累计达到3000立方米。
岩溶及岩溶水问题是造成通渝隧道塌方的主要地质原因，由于通渝隧道中石灰岩分布占到了隧道围岩的七成，围岩岩溶发育造成溶蚀洼地、漏斗广泛分布，围岩极不稳定，加之隧道选址地区的向斜构造造成地下水富集，这种特殊的地质条件给隧道施工带来了极大影响。
2、注浆的目的与设计机理
(1)注浆的目的，注浆在隧道塌方治理中的作用主要包括堵水、防渗、固结等方面，隧道施工注浆时，应首先对塌方体与隧道施工设计情况有一个大体的把握，通过围岩特性与岩层渗透性的调查确定注浆的范围，注浆的部位及深度。注浆方法设计过程中应首先明确注浆处理所要达到的目的，在此基础上，根据检测到的结果进行注浆实验，并通过实验效果优化方案设计，进而选择合适的注浆材料、施工工艺，设计合理的注浆压力与技术参数。
(2)小导管与大管棚注浆法加固机理，隧道开挖过程中，隧道顶部岩体一旦失去稳定就会产生坍塌，隧洞两侧岩石因应力集中而形成坍落。管棚注浆技术对塌方段进行加固时，钢管间隔一定距离沿洞轴按一定角度呈外插状分布，钢管在起到超前管棚作用的同时，能够作为注浆管使用。大管棚注浆对拱顶围岩的加固，使隧道拱顶的稳定性明显增强，同时管棚的能在塌方区形成一个加固圈，起到一个临时性的支护作用，减少内部围岩和支护系统所承受压力。
3、注浆方案的选择
(1)通过对注浆对坍碴进行加固，提高隧道掌子面的稳定性。增加钢拱架制成，压实隧道塌体表面，在坍塌面上挂钢筋网，施做C25混凝土砼1m，封闭坍体，防止塌体坍塌范围的扩大。通过注浆对坍体进行固结，分层布设注浆导管，导管梅花形布设，间距为1m*1m，增强坍体的稳定性，防止二次开挖时坍体坍塌造成更大规模塌方。
(2)对隧道掌子面约15m范围内的未塌方段予以加固，预防塌方范围沿塌方方向扩大，保证塌方处理施工安全。加强塌方后15m段的支护强度，合理调整钢拱架间距，增打中空注浆锚管，锚管间距为1m*1m，通过注浆增加混凝土厚度，每侧设置4根锁脚锚杆，并拱脚进行固定。
(3)超前小导管注浆与管棚注浆结合改良土体，通过导管径向注浆进行围岩加固。二次开挖在管棚的棚护作用下进行，硬岩中管棚的深度不得浅于5m，管棚布设于拱顶两侧120°范围内，环向间隔不超过半米，通过超前管棚预注浆达到围岩加固的目的。
(4)在塌方产生缝隙的上方增设截水沟，回填塌陷松散体并进行注浆加固，避免受地表水作用发生再次坍塌。塌陷松散体回填到至比原地面略高时进行封闭，塌方回填区经自然沉降稳定后，对坍塌开裂区铺砌浆砌片石。通过隧道塌方段后，采用60cm钢筋混凝土砼及时进行施工的二次衬砌，防止隧道运营后渗漏水现象的发生，避免产出更大损失。
4、注浆技术工艺的应用
(1)在选定注浆浆液时，应根据注浆目的，地质、地下水状态等情况选择最佳注浆材料与配比，同时应与被注介质的可注性相匹配，有地下水流的情况下，单液水泥注浆无法起到堵漏、防渗的作用，应选择初凝时间较短的水泥与水玻璃的双液注浆或其他速凝配方，浆液28天内的抗压强度不低于50兆帕。
(2)浆液灌浆方法的选择需要一定的经验，第一段注浆运用下栓塞孔内循环的方式，其余各段采用孔口封闭孔内循环的方法进行灌浆；待第一段灌浆结束后，安装孔口管，用水灰比为0.5:1浓浆与孔内稀浆进行置换后，下无缝钢管并至少深入基岩2m，在钢管空口10cm处留丝扣，以备孔口封闭器安装之用。
(3)灌浆水灰比由高到低分为3:1至0.5:1六个比级，在注浆开始时浆液水灰比为3:1，后随灌浆深入逐级进行变浆，当一个比级的浆液灌入超过400L，而吸浆量并未出现减少或吸浆压力未出现升高时，就应变灌注浓一级浆液；灌浆时必须严格按设计压力进行控制，对于吸浆量较小或吸浆量较大的孔段，应采取措施使灌浆压力尽快达到设计压力标准。
(4)在设计压力下，如果段吸浆量连续4个读数小于等于0.3L/m，再延续灌浆1小时即可结束灌浆，但总的灌浆时间不得少于2小时；假使出现吸浆量长时间无法达到标准的情况，纯灌浆时间如果超过4小时也可结束灌浆。
(5)当孔到设深达到设计标准后后，进行终孔验收，终孔验收时孔深孔斜均应验收合格。结束终孔段灌浆后，选择水灰比为0.5:1的浓浆，置换出孔内的稀浆后进行压力封孔。封孔的持续时间不应小于2小时，封孔压力要与终孔段灌浆压力保持一致。
(6)注浆段注浆结束后，要对注浆效果进行评定，当结束一个灌浆段的注浆后，应于钻孔点附近钻三到五个检查孔，通过对钻孔内浆液的渗透情况，钻心的结体强度与结石率试验判定注浆结果，对于检测出的不合格的注浆要进行补灌，确保注浆到达预期效果。
5、结语
注浆技术近年来被广泛应用于工程工程施工过程中，在隧道塌方的处理中，注浆技术所体现的堵水、防渗、固结、增强岩岩稳定性、塌方回填加固等方面体现出明显优势。本文结合通渝隧道塌方处理为例，对注浆技术在隧道塌方处理中的应用进行分析和经验总结，能够在一定程度上减少隧道掘进过程中塌方现象的发生，确保工程顺利进行。
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