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【摘 要】 以某工程实例，介绍了帷幕注装堵水及加固技术在后河隧道出口破碎带施工中的应用，并且较为详实的阐述了注浆方案、参数设计和施工工艺。
【关键词】 隧道施工；帷幕注浆；工程
一、前言
帷幕注浆技术在隧道施工中的应用对提高隧道施工的质量和进度有着十分重要的促进作用，但由于其施工的特殊性，在进行施工和应用过程中，要严格施工标准，提高施工管理力度，方能更好的促进此项技术在隧道施工过程中的推广和应用。
二、帷幕注浆原理
帷幕注浆是通过在工作面钻地质探孔和超前注浆孔，对于破碎岩层、砂软石层、中（细、粉）砂层等有一定透水性的地层，采用中低压力将浆液压注到上述地层中的裂隙、裂缝、空隙里凝固后将岩土或颗粒胶结为整体，即渗透注浆；对于颗粒更细的不透水、不透浆液的粘土层，采用高压浆液强行挤压深孔周围，使粘土层劈裂并填充浆液且凝结于其中，从而对粘土层起到挤压加固和增加高强夹层加固的作用，即劈裂注浆。
三、帷幕注浆设计要点
后河隧道富水段采用超前探孔探明地下水的涌水量、压力大小、化学性质及水温等，在此基础上决定注浆设计参数（包括浆液的选用，注浆范围、注浆压力和设计配合比、胶凝时间、注浆量、注浆孔的布置、注浆顺序和注浆方式等）。
四、浆液的选用
某管道工程后河隧道为下穿河底的过河隧道，隧道全长为707.73m，隧道开挖断面6.02mX4.98m。围岩由侏罗系中统上沙溪庙组砂岩、泥岩、泥质砂岩不等厚互层组成。砂岩为相对富水层，河水位以下的泥砂岩接触带可能发生突水及坍塌。隧道最小埋深27m。另外，在该河建坝前，地质勘察对河床多处进行了爆破，导致了隧道围岩受到破坏。隧道开挖施工中，造成围岩失稳和大规模突水的可能性很大。
根据超前探孔揭示的地质条件及涌水情况，堵水注浆选用料源广、价格较便宜的水泥一水玻璃浆液。
水玻璃浓度对浆液凝胶时间有较明显的影响，浓度越大，胶凝时间越长，反之越短。水泥浆浓度（用水灰比表示）的影响则相反，水灰比越小，水泥浓度越大，胶凝时间越短，反之越长。而决定水泥一水玻璃浆液结合体抗压强度的主要因素是水灰比，其影响见表1所列，从表中可以看出，其他条件相同时，水泥浆浓度越大，抗压强度越高。浆液配比是决定注浆效果的一个关键因素，水泥与水玻璃浆液的体积比五、注浆范围和注浆孔布
超前探孔揭示涌水量为12m3/h，注浆范围设计为开挖轮廓线外3m。根据YQ100E型钻机性能，选用每循环注浆段长度20m。注浆孔为平行导坑纵向呈伞形辐射状（图1，图2）。要求注浆孔孔底间距按各个注浆孔的扩散半径互相重叠的原则确定（图3）。注浆终孔间距按1.5～1.6倍浆液扩散半径决定，一般为2～3m；本次注浆终孔间距选择为3m。
六、注浆参数的选择
1、注浆压力
注浆压力是促使浆液在地层中流动扩散及填充裂缝的一种动力，必须有足够的压力来克服地下水压和地层裂隙阻力，才能使浆液扩散充填饱满紧密，达到堵水和加固作用。本隧道涌水壓力0.45MPa，注浆压力1.8MPa。最终压力为涌水压力的2～3倍，Pz=（2～3）P。当涌水压力很小时，注浆最终压力可以按式（1）计算。
2、总注桨量
总注浆量根据岩体空隙率及浆液在其中的充填率进行估算，一般可按式（2）计算。
3、注浆方式
帷幕注浆方式一般有前进式、后退式及全孔一次式等。可根据涌水量大小及注浆孔的深度选用。本隧道注浆选用分段前进式注浆和全孔一次压人式注浆。在钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水，就一钻到底，全孔一次压人式注浆；在钻孔过程中当遇有较大涌水时，应暂停钻孔，采取注一段钻一段的分段前进式注浆。
七、帷幕注浆施工
1、止桨墙施工
在混凝土止浆墙的施工中，其厚度的选择至关重要，厚度过小，无法达到注浆压力，且很不安全；厚度过大，造成资源浪费，且影响钻孔速度。止浆墙的厚度主要根据最大注浆压力、隧道开挖断面大小和止浆材料强度确定。本隧道采用平面型混凝土止浆墙。平面型混凝土止浆墙计算经验公式：
采用式（3），结合开挖固结情况，后河隧道混凝土止浆墙厚度取3m的C20混凝土，并与周边围岩通过接缝灌浆连成整体，共同形成良好的止浆体系，该方法可减少混凝土墙体的厚度，加快了施工进度，节约了资源。
2、埋设孔口管
固结牢固密实，保证不漏浆、不窜浆的孔口管是决定注浆效果好坏的重要因素，埋设方法为：先用YQ100E钻机钻3.2m深，再将3m长孔口管插人，外露20～30cm，在注浆管孔口处用胶泥与麻丝缠绕，使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆管的止浆和固定。胶泥凝固到有足够的强度后方可进行注浆。
3、钻孔
注浆钻孔孔口位置应准确定位，与设计位置的容许偏差为士5cm，偏角符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置偏移应小于30cm。钻孔施工顺序应由外向内，同一圈孔间隔施工；钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，扫孔后再行施钻；钻进时对孔内情况需进行详细记录。
4、制桨
根据选定的浆液配比参数拌制浆液，配制水泥浆或稀释水玻璃时，严防水泥包装纸及其他杂物混人。拌好的浆液在进人贮浆槽及注浆泵之前均应对浆液进行过滤，配制的浆液应在规定时间内注完。
5、压水试验
压水试验采用双塞正水法，压力表安装在孔口管回水管上，试验压力取静水压力的1.5～2.0倍，试验时每隔10min观测一次流量和压力，流量和压力保持相对稳定，流量连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的1000，试验工作即可结束，以最终流量为计算流量。
6、钻孔冲洗
当决定钻进孔段需注浆时，必须立即进行冲洗工作，以清除钻孔中的残留岩粉，岩石裂隙中所充填的杂质等。冲孔方式采用压力骤升骤降的放水方式，冲洗结束的标准为：出水管的水洁净后再延续10min，总冲洗时间不低于30min。
7、注浆顺序和速度
注浆顺序为先外圈再内圈。一般总是先注无水孔，后注有水孔。在无水地段，可以从拱脚起顺序注浆，也可从拱顶起顺序注浆。注浆速度应根据注浆出水量大小而定，一般应从快到慢。
8、注浆结束标准
注浆结束标准根据注浆压力和注浆量来控制。当注浆压力逐步升高，达到设计终压时并连续注浆10min以上，可结束本孔注浆。单孔注浆量与设计注浆量大致相同，注浆结束时的进浆量在20～30L/min以下，则结束本孔注浆。
注浆结束后，钻检查孔检查分析注浆效果，每个注浆循环设4个检查孔，检查注浆充填情况，检查孔的深度依据注浆加固范围而定，利用地质钻孔采取岩芯并做水压实验以判断注浆效果。
9、注浆效果的判断标准
（1）严重破碎带检查孔出水量小于0.2L/min，任一检查孔的出水量小于lOL/min。
（2）一般地段检查孔出水量小于0.4L/min，任一检查孔的出水量小于10L/min。
（3）进行压水检查，即在1.OMPa压力下吸水量小于2L/min，如不能达到上述要求，则根据情况进行补孔注浆直到满足要求为止。
10、注浆工艺流程
标注孔位->台车就位->定钻孔方向->钻孔->安孔口管->注浆->检查效果。
八、结束语
随着帷幕注浆技术的不断成熟，帷幕注浆技术将会得到更多的重视，随着社会的飞速发展，帷幕注浆技术将在隧道工程中会发挥着越来越重要的作用。
参考文献：
[1]杨琪.帷幕注浆在隧道施工中的运用[E].合肥：中铁四局集团公司
[2]何修仁.注浆加固与堵水[M].沈阳：东北工业学院出版社.1990
【关键词】 隧道施工；帷幕注浆；工程
一、前言
帷幕注浆技术在隧道施工中的应用对提高隧道施工的质量和进度有着十分重要的促进作用，但由于其施工的特殊性，在进行施工和应用过程中，要严格施工标准，提高施工管理力度，方能更好的促进此项技术在隧道施工过程中的推广和应用。
二、帷幕注浆原理
帷幕注浆是通过在工作面钻地质探孔和超前注浆孔，对于破碎岩层、砂软石层、中（细、粉）砂层等有一定透水性的地层，采用中低压力将浆液压注到上述地层中的裂隙、裂缝、空隙里凝固后将岩土或颗粒胶结为整体，即渗透注浆；对于颗粒更细的不透水、不透浆液的粘土层，采用高压浆液强行挤压深孔周围，使粘土层劈裂并填充浆液且凝结于其中，从而对粘土层起到挤压加固和增加高强夹层加固的作用，即劈裂注浆。
三、帷幕注浆设计要点
后河隧道富水段采用超前探孔探明地下水的涌水量、压力大小、化学性质及水温等，在此基础上决定注浆设计参数（包括浆液的选用，注浆范围、注浆压力和设计配合比、胶凝时间、注浆量、注浆孔的布置、注浆顺序和注浆方式等）。
四、浆液的选用
某管道工程后河隧道为下穿河底的过河隧道，隧道全长为707.73m，隧道开挖断面6.02mX4.98m。围岩由侏罗系中统上沙溪庙组砂岩、泥岩、泥质砂岩不等厚互层组成。砂岩为相对富水层，河水位以下的泥砂岩接触带可能发生突水及坍塌。隧道最小埋深27m。另外，在该河建坝前，地质勘察对河床多处进行了爆破，导致了隧道围岩受到破坏。隧道开挖施工中，造成围岩失稳和大规模突水的可能性很大。
根据超前探孔揭示的地质条件及涌水情况，堵水注浆选用料源广、价格较便宜的水泥一水玻璃浆液。
水玻璃浓度对浆液凝胶时间有较明显的影响，浓度越大，胶凝时间越长，反之越短。水泥浆浓度（用水灰比表示）的影响则相反，水灰比越小，水泥浓度越大，胶凝时间越短，反之越长。而决定水泥一水玻璃浆液结合体抗压强度的主要因素是水灰比，其影响见表1所列，从表中可以看出，其他条件相同时，水泥浆浓度越大，抗压强度越高。浆液配比是决定注浆效果的一个关键因素，水泥与水玻璃浆液的体积比五、注浆范围和注浆孔布
超前探孔揭示涌水量为12m3/h，注浆范围设计为开挖轮廓线外3m。根据YQ100E型钻机性能，选用每循环注浆段长度20m。注浆孔为平行导坑纵向呈伞形辐射状（图1，图2）。要求注浆孔孔底间距按各个注浆孔的扩散半径互相重叠的原则确定（图3）。注浆终孔间距按1.5～1.6倍浆液扩散半径决定，一般为2～3m；本次注浆终孔间距选择为3m。
六、注浆参数的选择
1、注浆压力
注浆压力是促使浆液在地层中流动扩散及填充裂缝的一种动力，必须有足够的压力来克服地下水压和地层裂隙阻力，才能使浆液扩散充填饱满紧密，达到堵水和加固作用。本隧道涌水壓力0.45MPa，注浆压力1.8MPa。最终压力为涌水压力的2～3倍，Pz=（2～3）P。当涌水压力很小时，注浆最终压力可以按式（1）计算。
2、总注桨量
总注浆量根据岩体空隙率及浆液在其中的充填率进行估算，一般可按式（2）计算。
3、注浆方式
帷幕注浆方式一般有前进式、后退式及全孔一次式等。可根据涌水量大小及注浆孔的深度选用。本隧道注浆选用分段前进式注浆和全孔一次压人式注浆。在钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水，就一钻到底，全孔一次压人式注浆；在钻孔过程中当遇有较大涌水时，应暂停钻孔，采取注一段钻一段的分段前进式注浆。
七、帷幕注浆施工
1、止桨墙施工
在混凝土止浆墙的施工中，其厚度的选择至关重要，厚度过小，无法达到注浆压力，且很不安全；厚度过大，造成资源浪费，且影响钻孔速度。止浆墙的厚度主要根据最大注浆压力、隧道开挖断面大小和止浆材料强度确定。本隧道采用平面型混凝土止浆墙。平面型混凝土止浆墙计算经验公式：
采用式（3），结合开挖固结情况，后河隧道混凝土止浆墙厚度取3m的C20混凝土，并与周边围岩通过接缝灌浆连成整体，共同形成良好的止浆体系，该方法可减少混凝土墙体的厚度，加快了施工进度，节约了资源。
2、埋设孔口管
固结牢固密实，保证不漏浆、不窜浆的孔口管是决定注浆效果好坏的重要因素，埋设方法为：先用YQ100E钻机钻3.2m深，再将3m长孔口管插人，外露20～30cm，在注浆管孔口处用胶泥与麻丝缠绕，使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆管的止浆和固定。胶泥凝固到有足够的强度后方可进行注浆。
3、钻孔
注浆钻孔孔口位置应准确定位，与设计位置的容许偏差为士5cm，偏角符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置偏移应小于30cm。钻孔施工顺序应由外向内，同一圈孔间隔施工；钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，扫孔后再行施钻；钻进时对孔内情况需进行详细记录。
4、制桨
根据选定的浆液配比参数拌制浆液，配制水泥浆或稀释水玻璃时，严防水泥包装纸及其他杂物混人。拌好的浆液在进人贮浆槽及注浆泵之前均应对浆液进行过滤，配制的浆液应在规定时间内注完。
5、压水试验
压水试验采用双塞正水法，压力表安装在孔口管回水管上，试验压力取静水压力的1.5～2.0倍，试验时每隔10min观测一次流量和压力，流量和压力保持相对稳定，流量连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的1000，试验工作即可结束，以最终流量为计算流量。
6、钻孔冲洗
当决定钻进孔段需注浆时，必须立即进行冲洗工作，以清除钻孔中的残留岩粉，岩石裂隙中所充填的杂质等。冲孔方式采用压力骤升骤降的放水方式，冲洗结束的标准为：出水管的水洁净后再延续10min，总冲洗时间不低于30min。
7、注浆顺序和速度
注浆顺序为先外圈再内圈。一般总是先注无水孔，后注有水孔。在无水地段，可以从拱脚起顺序注浆，也可从拱顶起顺序注浆。注浆速度应根据注浆出水量大小而定，一般应从快到慢。
8、注浆结束标准
注浆结束标准根据注浆压力和注浆量来控制。当注浆压力逐步升高，达到设计终压时并连续注浆10min以上，可结束本孔注浆。单孔注浆量与设计注浆量大致相同，注浆结束时的进浆量在20～30L/min以下，则结束本孔注浆。
注浆结束后，钻检查孔检查分析注浆效果，每个注浆循环设4个检查孔，检查注浆充填情况，检查孔的深度依据注浆加固范围而定，利用地质钻孔采取岩芯并做水压实验以判断注浆效果。
9、注浆效果的判断标准
（1）严重破碎带检查孔出水量小于0.2L/min，任一检查孔的出水量小于lOL/min。
（2）一般地段检查孔出水量小于0.4L/min，任一检查孔的出水量小于10L/min。
（3）进行压水检查，即在1.OMPa压力下吸水量小于2L/min，如不能达到上述要求，则根据情况进行补孔注浆直到满足要求为止。
10、注浆工艺流程
标注孔位->台车就位->定钻孔方向->钻孔->安孔口管->注浆->检查效果。
八、结束语
随着帷幕注浆技术的不断成熟，帷幕注浆技术将会得到更多的重视，随着社会的飞速发展，帷幕注浆技术将在隧道工程中会发挥着越来越重要的作用。
参考文献：
[1]杨琪.帷幕注浆在隧道施工中的运用[E].合肥：中铁四局集团公司
[2]何修仁.注浆加固与堵水[M].沈阳：东北工业学院出版社.1990