龙洛隧道洞口浅埋坍方段地表注浆加固

公路隧道　２０１０年第１期（总第６９期）　龙洛隧道洞口浅埋坍方段地表注浆加固　邱　明　郑成文　丁仰继　（中铁十局集团有限公司青岛分公司青岛市２６６０００）　摘　要　隧道洞口浅埋段施＿『，特别是软弱围岩施丁一直是困扰隧道工程施工的一个重要问题，洞口段浅埋软弱　围岩极易发生变形破坏甚至导致隧道上方地表塌坍陷灾害。龙洛隧道北洞口浅埋段即因洞内坍塌导致隧道上方　地表塌坍灾害。为控制坍方和地表塌的发展，提高隧道周边围岩的自承载力，确保隧道施工的安全，施工采用地表　锚管注浆加固方法进行洞内坍方位置上方土体围岩加固处理，取得较为理想的效果。　关键词　隧道浅埋坍方段地表锚管注浆加固处理　整，山体稳定。山顶第四纪覆盖层厚约３—５ｍ，山脚　部位覆盖层厚度１０—２０ｍ，风化程度较大，植被茂　ｌ　刖舌　密。　长期以来，隧道洞口浅埋段施Ｔ特别是软弱同　隧道北口Ｖ级围岩浅埋段设计长度５６ｍ，最浅　岩施工一直是闲扰隧道工程施工的一个重要问题。　埋深６．３ｍ左右，最大埋深３４．５ｍ。围岩为坡积土　由于洞口段浅埋软弱围岩极易发生变形破坏，严重　体和全风化软塑性粘土。　者甚至导致隧道上方地表塌陷灾害的发生，引发地　２．２坍方段围岩体特征　表生态环境问题。因此，必须对洞口段浅埋软弱围　２００９年２月１日，北口暗洞施工至离洞口３１ｍ　岩进行加同治理，确保洞口段施　１二的安全。　处，掌子面因左侧拱腰出现涌流水，致使围岩土体软　龙洛隧道北口施Ｔ至离洞口３１ｍ时，掌子面因　化，造成掌子面坍方；随后隧道上方地表出现坍陷　左侧拱腰出现涌水，致使隧道围岩土体软化，造成掌　坑，坍陷宽度１７ｍ，长度２０ｍ，平均坍陷深度５ｍ左　子面坍方和隧道上方地面塌坍。为控制同岩土体坍　右，陷坑内出现３０ｃｍ左右宽的纵横裂缝。　方和地表塌陷的发展，提高隧道周边围岩的自承载　观察发现，坍体为坡积土体和全风化软塑性粘　力，确保隧道施＿ｒ＝的安全，施Ｔ采用地表锚管注浆加　土，遇水有膨胀特性，且含水量已达到饱和状态。　固方法对洞内坍方位置上方土体围岩进行加固处　理，取定较为理想的效果，既为隧道施工创造了条　３地表锚管注浆加固施工　件，使施工顺利穿越坍方段，又避免了造成地表塌陷　针对坍方段围岩软弱、坡积土体和全风化软塑　灾害的进一步发展。　性粘土稳定性差、饱水和可注性差的特点，施工采用　２工程概况及坍方段围岩体特征　地表锚管劈裂注浆加固的方法进行。采用高压浆液　强行挤压孔周，使全风化软塑性粘土劈裂成缝、浆液　２．１　工程概况　充塞裂缝、凝结，从而对坡积土体和全风化软塑性粘　龙洛隧道长９７８ｍ，隧道最大埋深约２４５ｍ，隧道　土起到了加固，提高其整体性、强度和围岩土体自稳　设计平面采用直线形，纵向人字坡（南０．８　，北　能力的作用。　０．７０７　）　３．１　地表注浆处理范围确定　隧道区所处地貌为构造剥蚀低山、丘陵，丘陵形　为了更好地确保坍方段隧道上方围岩土体的整　态浑圆，地形受构造作用和岩性控制，所在山体地貌　体性、强度、围岩土体自稳能力，地表锚管注浆加固　主走向为北东一南西，山丘两侧冲沟发育，山体较完　确定为整个地表塌陷区；考虑到塌陷坑壁的稳定性，　・　３７　‘　公路隧道　２０１０年第１期（总第６９期）　地表锚管注浆加固范围外扩５ｍ。　３．２地表注浆管及其布置　通过浆液与松散围岩土体凝结成具有一定强度的胶　结物，加强松散围岩土体颗料间胶结，防止颗料流失　造成松散围岩土体结构进一步破坏并止水。然后采　注浆管采用　８９无缝钢管，并在无缝钢管上均　匀打设压浆孔（口部３ｍ范围不打ＴＬ）。　注浆孔平面布置采用１２０ｃｍＸ　１２０ｃｍ梅花型布　置。　用劈裂注浆通过高压劈裂挤密效果，提高整体稳定　性。　从现场情况来看，地表属于软弱松散体，注浆效　注浆管加工长度根据实测洞顶覆盖层（平均覆　盖层厚度１０．５ｍ）厚度确定，拱部及拱腰处注浆管下　果要求主要对隧道拱顶以上进行填充，作为永久性　的加固体，应以满注和高强度为前提。　端打至隧道开挖轮廓线内５０ｃｍ，隧道开挖轮廓线外　处注浆管打人隧道仰拱下５０ｃｍ，地表出露钢管　３０ｃｍ。　图１是地表锚管注浆管布置示意图。　网填后地表　ｉ　㈠　　ｆ：　，／　９丰　唧注浆钢花管　隧道开挖界限　隧道中线　图１地表锚管注浆管布置示意图　３．３地表注浆施工工艺　（１）陷坑回填　陷坑采用坡积土分层夯实回填至原地面。　（２）钻孔及安装注浆锚管　钻孔采用天水一２８０液压潜孔钻机，钻孔位置　应满足设计要求，孔口位置偏差不超过５ｃｍ，孑Ｌ底位　置偏差不超过孔深的１　。钻孔应清洗干净，并作　好钻孔检查记录。　钻进过程中，如个别坍孔较严重不能成孔，该处　可以先不钻孔和安管，待其它位置孔位安装并注浆　完毕且浆液初凝后，再补钻剩余的孑Ｌ。　钻孔结束后，及时清孔，塞紧孔口，防止杂物堵　孔，致使钢管无法正常安装。　注浆锚管分节安装，并采用套管焊接。安装时，　采用铅丝、麻刀、木楔或编织袋等材料在注浆孔口将　间隙堵塞。　（３）配制浆液　注浆以劈裂注浆为主，渗透注浆为辅。　首先对围岩土体裂缝及松散处进行渗透注浆，　・　３８　・　依据上述原因，注浆浆液采用水灰比为０．８：１　水泥单液浆，主要参数如下：　注浆速度：９０Ｌ／ｍｉｎ；　注浆初压：０．５～１．ＯＭＰａ￣　注浆终压：２～２．５Ｍｐａ，在补注时调整到　３．０ＭＰａ；　单孔注浆量：Ｑ一兀×，上ＸＨ＋７ｃＸＲ。×ＨＸ　ｒ／Ｘａ　×　式中，ｒ为钢管半径；　Ｈ为钻孔深度；　Ｒ为浆液扩散半径，取０．５ｍ；　为地层孔隙率（经测试堆积体　为１０　～　１５％，取刀为１５　）；　ａ为浆液有效充填率（取０．９）；　为浆液损耗系数（取１．１５）。　（４）注浆施工　在施工区域附近建立三区一带，分别为材料供　应区，浆液拌合区，系统压浆区，运输供应带。　注浆数量（Ｑ）根据加固区需充填的地层孔隙数　量（刀）来确定，工程中常用充填率来估算和控制注浆　总量。　Ｑ一刀・ａ・Ａ￣３２４（ｍ。）　式中，Ａ一被加固围岩的体积，Ａ≈２０００ｍ。；　被加固围岩的孔隙率，叩一１５　；　。一实践证实的充填率，ａ取９０　。　注浆时，应遵从从低处向高处注浆，从外向内注　浆的原则，尽量减少相邻注浆管串浆现象发生。　注浆采用２ＴＧＺ－－２００／１５０型注浆泵进行，设专　人盯注压力表的变化，防止堵管和注浆管的脱管。　内排孔注浆时应适当提高注浆压力，在达到预　计注浆量后，即可换管另注。　邱　明等龙洛隧道洞口浅埋坍方段地表注浆加固　在未达到设计注浆量而压力达到预定值时，进　行原因分析，确定已饱和时，才能换管另注。浆液发　生窜管，从其它管中冒出时，马上停止注浆，并尽早　补注出浆管，否则要补充钻孔。　（５）结束条件　注浆结束条件应根据注浆压力和单孔注浆量两　个指标来判断确定。　单孔结束条件：注浆压力达到设计终压；浆液注　入量已达到计算值的８Ｏ　以上。　全段结束条件：所有注浆孔均已符合单孑Ｌ结束　条件，无漏注。　注浆结束后必须对注浆效果进行检查，若未达　到设计要求，应进行补孔注浆。　（６）施工注意事项　①钻进过程卡钻时，应停止钻进，扫孔后再行钻　进。一般情况下，拱脚钻孔在Ｏ～８ｍ长度范围钻孔　较容易，且不易卡钻，８ｍ以下钻孑Ｌ进度极慢，并且　经常出现卡钻等问题。　②注浆过程中，若压力突然升高，应停止注浆，　检查无误后，再行注浆。　③钻孔：钻孔位置要准确，施钻时钻机要尽量贴　近岩面，以保证开孔质量；换钻杆时要注意检查钻杆　是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等。　④注浆时如遇串浆或跑浆，采用间隔注浆方式。　⑤注浆中，应密切关注注浆量和注浆压力是两个　关键参数。初始阶段压力较低，注入量增大；正常阶　段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但比较平　稳；压密注满阶段注入量迅速递减，而压力迅速升高。　应根据设计注浆量和压力，按照上述规律进行控制。　⑥注浆过程中应配专人进行监控。　浆液配比控制是确保注浆质量的关键，应在施　工现场配备计量仪器及设备，确保计量的准确性。　注浆通道通畅是注浆顺利进行的前提，应随时　检查注浆通道的通畅性、接管封闭是否严密、牢固。　注浆压力控制既是确保注浆质量的关键，也是　终止注浆的依据，应随时关注注浆压力的变化。　围岩及初期支护在注浆过程中及注浆结束后的　变形在一定程度上反映注浆加固效果，应密切监测。　４注浆加固效果检测　（１）注浆量校核　实际地表注浆总量为３４６ｍ。，与估算注浆总量　（３２４ｍ。）数量基本吻合。　（２）隧道洞内开挖　隧道掌子面开挖情况表明，围岩土体缝隙处注　浆饱满。　（３）地表下沉观测　随洞内围岩土体坍塌开始进行的地表下沉观测　结果表明，地表下沉经历了累计下沉量增加到稳定　的过程，即便在２００９年４月１日隧道施工顺利穿过　坍方段后，累积地表下沉量仍稳定在２２ｍｍ。　（４）钻孔取芯　注浆结束后，会同业主、监理及设计方进行的现　场取芯抽检结果表明，土体缝隙处注浆饱满，岩芯采　取率较注浆前有较大的提高。　综上所述，地表锚管注浆加固隧道洞内坍方段　浅埋软弱坡积土体和全风化软塑性粘土效果明显，　达到了提高其整体性、强度和围岩土体自稳能力的　作用。　５　结论　实践证明，采用地表锚管注浆加固方法对洞内　坍方位置上方土体围岩进行加固处理是成功的。注　浆加固土体围岩控制了围岩土体坍方和地表塌陷的　发展，提高了坍方段围岩体的自稳能力，确保了隧道　施工的安全，达到了预期的目的。　・　３９　・