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摘 要：本文对注浆工法的发展历史、材料发展过程、理论分析等方式，研究了施工工艺对隧道富水区的影响。针对隧道高压富水地段的注浆技术进行了研究，研究的重点放在组合注浆的材料发展过程与选择、注浆机理、施工方案的选择、施工设备、质量检测等，提出了组合注浆的设计和确定注浆技术参数的方法。
关键词：高压水；隧道；注浆机理；质量检测；组合注浆技术
一、问题的提出
铁路隧道的修建与日俱增，确保安全较为有效的办法之一就是围岩注浆加固。注浆法是将浆液注入到岩土的孔隙、裂隙或空洞中，浆液经扩散、凝固、硬化以减小岩土的渗透性，增加其强度和稳定性，达到岩土加固和堵水的目的。其优点：（1）设备少，工艺简单；（2）能形成永久性封水帷幕，可改善支护工作条件；（3）在裂隙含水岩层及浅薄砂层中均可用来堵水与加固，并可用于处理断层破碎带；（4）可作为钻井法、沉井法施工时固结井壁和封堵刃脚的工艺措施[4、5]。
二、注浆工法及材料发展过程
注浆技术在工程建设中应用广泛。它既可用于进行预注浆的“打干井”施工，又可对土层进行堵水、加固。在大裂隙、破碎带和大溶洞等复杂地层均可采用注浆法。注浆技术的应用范围仍在扩大[1][2]。可以认为对所有地下工程、它都是一种有效的施工技术，在国际上应用十分广。在地铁、高深基坑工程应用也较广泛。如从石灰和粘土、水泥、发展到水泥-水玻璃、各种化学注浆材料、超细水泥等。基本上可以分为单液水泥浆、粘土水泥浆、水泥-水玻璃浆、无水泥熟料的绿色注浆材料三大类。
三、注浆技术在工程中的应用
1、房屋建筑工程地基处理与基础的加固；
2、水利水电工程中的坝基止水加固；
3、港口码头地基基础加固与处理；
4、桥梁地基、高速公路路基、铁路路基的加固与处理；
5、隧道工程中的应用：隧道施工中塌体的注浆加固 、辅助工法的注浆加固，如小导管，大管棚的注浆加固等。
四、注漿作用机理
1、渗透注浆理论
渗透灌浆适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石，代表性的渗透灌浆理有：袖套管法理论、柱形扩散理论和球形扩散理论。渗透灌浆是指在压力作用下使浆液渗入地层中的裂缝中，排挤出孔隙中存在的空隙体积，而地基土层结构基本不受扰动。
2、压密注浆理论
压密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆压，在注浆点使土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”，。 当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。压密灌浆常用于中砂地基，粘土地基中若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难而可能在土体中引起高孔隙水压力时，这就必须采用很低的注浆速率。压密灌浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降进行托换技术，以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行加固
3、裂注浆理论
劈裂灌浆是指在压力作用下，向钻孔泵送不同类型的流体，使得土体或岩体以某一方向开裂，高压浆液随之灌入，以达到加固土体或岩体的效果。
5、高压喷射注浆
高压喷射注浆法是60年代后期创始于日本，它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液从喷嘴中喷射出来，同时缓慢向上提升，将浆液与土粒搅拌均匀，以至于在土中形成一个固结体。根据固结体的形状和喷射流移动方向分为旋转喷射（简称旋喷）、定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）三种型式。加固地基的机理为（一）高压喷射流对土体的破坏作用 （二）水（浆）、气同轴喷射流对土的破坏作用（三）水泥与土的固结机理
五、注浆方案的选择
注浆是堵水和加固围岩的基本方法，能否选取恰当的注浆方案是至关重要的。工程地质勘探数据、超前地质预报成果、涌水量大小和以往类似工程经验等等是方案选择的重要指标。
1、超前预注浆的选择
1）超前地质预报
当超前地质预报成果显示工作面前方有不良地质时，应进行超前预注浆。根据现有的地勘数据显示，在地质条件复杂的地段，尤其要提前预防。
2）掌子面涌水量观测
用直接测试和钻孔预测掌子面涌水量和初期支护表面渗漏量。
（1）超前探孔涌水量标准
（2）掌子面总的涌水量标准
3）其它条件
当隧道开挖线上方有重要建筑物或者隧道开挖后容易有较大沉降时，应进行超前预注浆，以保证隧道上方的建筑物不受损害和隧道能在安全范围内沉降。
六、注浆机械的确定
钻孔机械、注浆泵、搅拌机和止浆塞等组成钻孔注浆设备，工程钻孔机械根据土层或岩层情况，决定工程勘察机械的品种及钻孔深度。注浆泵按其结构形可分为偏心螺杆泵，柱塞泵，活塞泵。按其它分类有单液与双液，机械式与液压式，低压式与中高压式等。搅拌机、止浆塞。
七、小导管超前预注浆设计及工艺
（1）小导管：一般采用φ30～φ50mm的焊接钢管或无缝钢管制作，长度3～5m。
（2）水泥：宜采用32.5级以上的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。
（3）水玻璃：浓度40～50Be′的水玻璃。硫酸：采用98﹪的浓硫酸。其他材料：改变浆液凝结时间的外加剂，如促凝剂、缓凝剂等。
八、长管棚设计及施工工艺
长管棚采用无缝钢管，入土一定深度，并由由两种长度管节由丝扣连接组成，丝扣搭接而成。长管棚环向间距33.3cm，在开挖轮廓线外25cm处，拱部140°范围布置。外插角1°，与隧道中线方相一致。施工采用地质钻水平钻孔，风钻配合顶入，注浆泵注浆。隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖。注浆孔按浆液扩散半径1.5m布设，注浆孔按梅花型布置，每环设25孔，孔底环向间距约300cm，纵向间距260cm。注浆孔采用手风钻开孔，孔径为52mm，孔深5m。孔口管采用50mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m，孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。施工程序开挖支护→钻孔下注浆管→配60 制浆液→径向注浆→单孔注浆效果检查→结束。注浆顺序宜按两序孔进行，即先跳孔跳排注单序孔，然后注剩下的二序孔，以实现挤压密实的注浆目的。止浆墙浇筑混凝土标号为C30， 配合比（重量比） 为水泥∶砂∶石子∶水= 310∶660∶1173∶173 其厚度由下式得出：B= K0 （w？b/2hσ ） 1/2 ，式中， K0 为安全系数， 一般取1.4～ 1.5； w 为作用在墙上的全荷载，w = PF； P 为注浆终压，一般为本矿井最大静水压力的2.5～ 5 倍； F 为混凝土止浆墙的面积； b 为隧道宽度； h 为隧道高度； σ为混凝土的允许抗压强度， 一般取7d龄期的强度， 为设计标号的2/3。据以上公式， 中梁山隧道K26+522处止浆墙最小厚度为1m。为了后期注浆施工安全、方便， 止浆墙设计为上中下三层、平面型， 下层为3米厚灰岩岩层（围岩情况较好时）作为止浆墙，中层止浆墙3.6米高，2米厚C30混凝土，上层为1米厚C30混凝土。止浆墙施工完毕后， 须进行养护固结， 一定的养护期后（2d） ， 关闭泄水管闸阀， 进行止浆墙的试压工作， 试验压力为注浆终压的1.5 倍， 且须持续半小时以上， 同时注意围岩及附近巷道漏水情况， 作好记录， 以进行注浆堵漏。
九、结论
1. 针对隧道高压富水地段的注浆技术进行了研究，研究的重点放在组合注浆技术工法的特点、施工顺序、浆液材料、施工工艺参数、并对主要施工设备进行改进且取得了显著的好效果。
2. 全断面帷幕注浆配合大管棚、小管棚施工技术对于处理高压富水塌方段是可行有效的技术措施；
3. 对于高压、富水塌方隧道拱部存在塌空区，若能有效的进行混凝土回填，可大大节约注浆量及注浆时间，并且加固强度有保证。
参考文献
[1] 张民庆，彭峰.地下工程注浆技术[M].北京：地质出版社，2008.
[2] 工程地质手册[K].3版.北京：中国建筑工业出版社，2004.
[3] 张民庆，黄鸿健.齐岳山隧道高压裂隙水注浆堵水技术[J].铁道工程学报，2010（1）：71-72.
[4] 阳芳. 狮子洋隧道明挖敞开结构抗浮设计[J]. 铁道工程学报，2009（10）：66-67.
[5] 赵香萍.狮子洋隧道泥水盾构始发的风险控制[J]. 铁道工程学报，2009（1）：169-170.
[6] 付新喜.广深港客运专线狮子洋隧道水文地质特征研究[J].资源环境与工程，2007（2）：70-73.
关键词：高压水；隧道；注浆机理；质量检测；组合注浆技术
一、问题的提出
铁路隧道的修建与日俱增，确保安全较为有效的办法之一就是围岩注浆加固。注浆法是将浆液注入到岩土的孔隙、裂隙或空洞中，浆液经扩散、凝固、硬化以减小岩土的渗透性，增加其强度和稳定性，达到岩土加固和堵水的目的。其优点：（1）设备少，工艺简单；（2）能形成永久性封水帷幕，可改善支护工作条件；（3）在裂隙含水岩层及浅薄砂层中均可用来堵水与加固，并可用于处理断层破碎带；（4）可作为钻井法、沉井法施工时固结井壁和封堵刃脚的工艺措施[4、5]。
二、注浆工法及材料发展过程
注浆技术在工程建设中应用广泛。它既可用于进行预注浆的“打干井”施工，又可对土层进行堵水、加固。在大裂隙、破碎带和大溶洞等复杂地层均可采用注浆法。注浆技术的应用范围仍在扩大[1][2]。可以认为对所有地下工程、它都是一种有效的施工技术，在国际上应用十分广。在地铁、高深基坑工程应用也较广泛。如从石灰和粘土、水泥、发展到水泥-水玻璃、各种化学注浆材料、超细水泥等。基本上可以分为单液水泥浆、粘土水泥浆、水泥-水玻璃浆、无水泥熟料的绿色注浆材料三大类。
三、注浆技术在工程中的应用
1、房屋建筑工程地基处理与基础的加固；
2、水利水电工程中的坝基止水加固；
3、港口码头地基基础加固与处理；
4、桥梁地基、高速公路路基、铁路路基的加固与处理；
5、隧道工程中的应用：隧道施工中塌体的注浆加固 、辅助工法的注浆加固，如小导管，大管棚的注浆加固等。
四、注漿作用机理
1、渗透注浆理论
渗透灌浆适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石，代表性的渗透灌浆理有：袖套管法理论、柱形扩散理论和球形扩散理论。渗透灌浆是指在压力作用下使浆液渗入地层中的裂缝中，排挤出孔隙中存在的空隙体积，而地基土层结构基本不受扰动。
2、压密注浆理论
压密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆压，在注浆点使土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”，。 当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。压密灌浆常用于中砂地基，粘土地基中若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难而可能在土体中引起高孔隙水压力时，这就必须采用很低的注浆速率。压密灌浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降进行托换技术，以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行加固
3、裂注浆理论
劈裂灌浆是指在压力作用下，向钻孔泵送不同类型的流体，使得土体或岩体以某一方向开裂，高压浆液随之灌入，以达到加固土体或岩体的效果。
5、高压喷射注浆
高压喷射注浆法是60年代后期创始于日本，它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液从喷嘴中喷射出来，同时缓慢向上提升，将浆液与土粒搅拌均匀，以至于在土中形成一个固结体。根据固结体的形状和喷射流移动方向分为旋转喷射（简称旋喷）、定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）三种型式。加固地基的机理为（一）高压喷射流对土体的破坏作用 （二）水（浆）、气同轴喷射流对土的破坏作用（三）水泥与土的固结机理
五、注浆方案的选择
注浆是堵水和加固围岩的基本方法，能否选取恰当的注浆方案是至关重要的。工程地质勘探数据、超前地质预报成果、涌水量大小和以往类似工程经验等等是方案选择的重要指标。
1、超前预注浆的选择
1）超前地质预报
当超前地质预报成果显示工作面前方有不良地质时，应进行超前预注浆。根据现有的地勘数据显示，在地质条件复杂的地段，尤其要提前预防。
2）掌子面涌水量观测
用直接测试和钻孔预测掌子面涌水量和初期支护表面渗漏量。
（1）超前探孔涌水量标准
（2）掌子面总的涌水量标准
3）其它条件
当隧道开挖线上方有重要建筑物或者隧道开挖后容易有较大沉降时，应进行超前预注浆，以保证隧道上方的建筑物不受损害和隧道能在安全范围内沉降。
六、注浆机械的确定
钻孔机械、注浆泵、搅拌机和止浆塞等组成钻孔注浆设备，工程钻孔机械根据土层或岩层情况，决定工程勘察机械的品种及钻孔深度。注浆泵按其结构形可分为偏心螺杆泵，柱塞泵，活塞泵。按其它分类有单液与双液，机械式与液压式，低压式与中高压式等。搅拌机、止浆塞。
七、小导管超前预注浆设计及工艺
（1）小导管：一般采用φ30～φ50mm的焊接钢管或无缝钢管制作，长度3～5m。
（2）水泥：宜采用32.5级以上的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。
（3）水玻璃：浓度40～50Be′的水玻璃。硫酸：采用98﹪的浓硫酸。其他材料：改变浆液凝结时间的外加剂，如促凝剂、缓凝剂等。
八、长管棚设计及施工工艺
长管棚采用无缝钢管，入土一定深度，并由由两种长度管节由丝扣连接组成，丝扣搭接而成。长管棚环向间距33.3cm，在开挖轮廓线外25cm处，拱部140°范围布置。外插角1°，与隧道中线方相一致。施工采用地质钻水平钻孔，风钻配合顶入，注浆泵注浆。隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖。注浆孔按浆液扩散半径1.5m布设，注浆孔按梅花型布置，每环设25孔，孔底环向间距约300cm，纵向间距260cm。注浆孔采用手风钻开孔，孔径为52mm，孔深5m。孔口管采用50mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m，孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。施工程序开挖支护→钻孔下注浆管→配60 制浆液→径向注浆→单孔注浆效果检查→结束。注浆顺序宜按两序孔进行，即先跳孔跳排注单序孔，然后注剩下的二序孔，以实现挤压密实的注浆目的。止浆墙浇筑混凝土标号为C30， 配合比（重量比） 为水泥∶砂∶石子∶水= 310∶660∶1173∶173 其厚度由下式得出：B= K0 （w？b/2hσ ） 1/2 ，式中， K0 为安全系数， 一般取1.4～ 1.5； w 为作用在墙上的全荷载，w = PF； P 为注浆终压，一般为本矿井最大静水压力的2.5～ 5 倍； F 为混凝土止浆墙的面积； b 为隧道宽度； h 为隧道高度； σ为混凝土的允许抗压强度， 一般取7d龄期的强度， 为设计标号的2/3。据以上公式， 中梁山隧道K26+522处止浆墙最小厚度为1m。为了后期注浆施工安全、方便， 止浆墙设计为上中下三层、平面型， 下层为3米厚灰岩岩层（围岩情况较好时）作为止浆墙，中层止浆墙3.6米高，2米厚C30混凝土，上层为1米厚C30混凝土。止浆墙施工完毕后， 须进行养护固结， 一定的养护期后（2d） ， 关闭泄水管闸阀， 进行止浆墙的试压工作， 试验压力为注浆终压的1.5 倍， 且须持续半小时以上， 同时注意围岩及附近巷道漏水情况， 作好记录， 以进行注浆堵漏。
九、结论
1. 针对隧道高压富水地段的注浆技术进行了研究，研究的重点放在组合注浆技术工法的特点、施工顺序、浆液材料、施工工艺参数、并对主要施工设备进行改进且取得了显著的好效果。
2. 全断面帷幕注浆配合大管棚、小管棚施工技术对于处理高压富水塌方段是可行有效的技术措施；
3. 对于高压、富水塌方隧道拱部存在塌空区，若能有效的进行混凝土回填，可大大节约注浆量及注浆时间，并且加固强度有保证。
参考文献
[1] 张民庆，彭峰.地下工程注浆技术[M].北京：地质出版社，2008.
[2] 工程地质手册[K].3版.北京：中国建筑工业出版社，2004.
[3] 张民庆，黄鸿健.齐岳山隧道高压裂隙水注浆堵水技术[J].铁道工程学报，2010（1）：71-72.
[4] 阳芳. 狮子洋隧道明挖敞开结构抗浮设计[J]. 铁道工程学报，2009（10）：66-67.
[5] 赵香萍.狮子洋隧道泥水盾构始发的风险控制[J]. 铁道工程学报，2009（1）：169-170.
[6] 付新喜.广深港客运专线狮子洋隧道水文地质特征研究[J].资源环境与工程，2007（2）：70-73.