张涛
中铁隧道勘察设计研究院有限公司 河南省洛阳市 471000
摘要：针对某水下隧道施工过程中存在的断层破碎带涌水，通过分析原因，确定以超细水泥为主进行超前预注浆。浆液扩散半径为1.5～2.0 m，注浆终止压力为3～4 MPa，注浆加固厚度为5～6 m。对分段前进、分段后退及全孔一次性注浆3种注浆方式进行试验比选，确定全孔一次性注浆、分段前进为主的注浆方式。
关键词：隧道工程；注浆；加固
1.工程概况
海峡隧道YK6+961～915是46米，高潮时是27～30米。底层2～3米，主要是砾石，局部沉积是淤泥。隧道穹顶覆盖只有24～26 m。本节F4-4NW断裂区，带碎裂岩体镶嵌碎裂结构，以闭式裂纹为主，少数为微类型、断裂表面浸渍不是很明显，程度的岩体结构的影响，岩体的完整性和风化带厚度有很大差异。基岩主要与石英火山碎屑角砾岩凝灰岩、部分凝灰岩、辉绿岩岩墙和石英脉有关。辉绿岩的抗风化能力较差，其侧方和侧方倾向于断裂或不发达。
1.1 TSP203+探测成果
围绕YK6+961～912断面岩石等级主要是V级，局部IV级，裂隙含水，岩脉侵入，以及多组高角度和大尺度结构面发育。异常部分：YK6+975～960段破碎、软质填充，完整性差，裂隙水的含量，YK6+926～910段发育多组高倾角结构面，充填断层泥和强风化围岩完整性较差。
1.2 地质雷达探测成果
YK6+961在前面8米的工作范围内全岩面类似于目前掌子面的形势，围岩相对完整，没有明显的含水构造。左前方12～18米范围内，构造面发育面密集，岩石强度低，整体性差，稳定性差，有部分裂隙水。
1.3 探孔情况
在隧道上台阶设置了3个探孔，其中包括拱顶部一个，以及隧道左右前侧各一个，探孔深度均为45米，在钻孔期间，前7.2米钻进速度正常，7.2米后开始减速，并有明显的卡顿现象。检测岩屑颜色紫褐色，拱顶以及左侧探孔检测均从井孔深度21.6米处有水溢出。实测水量36.5，17.0 L /min；右侧的探孔在达到7.2米时就开始有水溢出，出水量大约在16L / min左右。经判断后得出测量结果：YK6+961～916段围岩主要是V级和IV级为主，可以采用全断面预注浆。
2.注浆工艺及方案选择
2.1 注浆工艺
目前的注浆技术主要采用分段后退式注浆、分段前进式注浆以及全孔一次性注浆三种方式。
分段后退式注浆的优点是：无需重复钻孔，泥浆利用率高，可实现控制现场灌浆。缺点：密封困难，会出现泥浆旁路堵塞灌浆堵头的情况。
分段前进式注浆的优点：工艺简单，适应性强，地层反复加固，注浆效果易于保证。缺点：重复扫描孔，施工效率低，接近面层重复灌浆方向。
全孔一次性注工艺简单、效率高，但仅适用于孔深小的注浆。
图1 分段前进式注浆示意图
在本文中的施工环境下，主要采用分段前进式注浆的方法，并在部分施工条件下全孔一次性注浆。段前进式注浆示意图如图1所示：安装孔口管的部分选取了130mm钻头进行打孔，在钻入2.2m以后退出，随后安装长度为2.2m的孔口管，改钻进钻头成孔，利用孔口管再向前钻如5至10米以后，退出钻头，开始进行注浆。注浆完毕后，继续重复以上操作，后续每钻进5到10米的深度，进行一次注浆，循环施工直至整个注浆过程完成。另外，对于某些较为薄弱或者裂隙较大的部位，也可以采用孔内注浆的方式进行。
2.2 注浆方案
灌浆解决方案的选择主要是基于地质勘察资料、预制地质预报、水压和水的水量、以及过去类似工程的经验。胶州湾隧道的地质条件更为复杂，包括断裂带、裂缝发育带、岩脉不整合和海水侵蚀地层。一般来说，断层破裂带、节理裂隙发展和出水量或液压大面积应该使用先进的灌浆方案，根据先进的钻孔水产量、孔隙水压力和地质超前预报工作，分为全断面超前灌浆，隧道周围的帷幕灌浆和当地部分提前灌浆（表1）在完整的关节和未开发的地层岩石，径向注浆和地方灌浆的方法可以用在当地的水或渗漏。
表1 注浆方案选择
3.注浆过程
3.1 注浆方案及准备工作
根据地质预报和钻探结果，结合设计要求，主隧道YK6 + 961 ～ 915段，共46米，主要为V级围岩，为确保施工安全，采用全断面注浆，根据工程经验和工程类比，上层断面周边注浆扩散半径为1.5m，下层为2.0 m，并将D序列添加到下部的三角盲区。每循环注浆长度为30 m，开挖25m，预留的部分为止浆岩盘的下一周期。考虑到全断面灌浆工艺复杂，采用全断面灌浆。
在进行施工之前，针对隧道注浆堵墙工作面的情况。灌浆试验是根据试验确定的灌浆参数进行的。严格按照孔位布置方案进行灌浆工程，绝对误差应小于1厘米，孔底偏差不应大于1/40孔的深度。钻孔后，使用127mm的钻头进行开孔工作，钻入2.2米后停止钻孔，安装孔管。安装孔管后，连接12毫米的钢筋，保证施工安全。
3.2 终孔标准
灌浆端标准主要是固定压力和定量，灌浆压力达到最终设计压力，灌浆速度小于5 L/min超过20分钟时，即可完成此孔的灌浆。灌浆过程中长时间压力不增加，灌浆量达不到要求时，应缩短浆体的凝胶时间，采取间歇灌浆措施控制注浆量。当设计孔全部达到标准，灌浆效果检验合格后，循环灌浆即可完成。
4.结语
根据该工艺的可行性、可行性、环境保护、经济类型和工艺流程，应考虑对注浆材料的选择。考虑到潜艇隧道耐久性的要求，以及水泥砂浆的选择。超细水泥适用于小裂隙（大于0.05毫米）的充填，在岩石隧道灌浆过程中具有良好的性能。
多臂巨型钻探和高速漩涡制浆机理、高压注浆泵灌浆，灌浆自动记录仪记录钻井液与注浆设备配套系统的注浆参数，采用分区钻孔、分层注浆、钻孔平行作业等方法，进行基于信息化设备的快速灌浆，在保证质量的前提下灌浆和可靠大大加速灌浆的速度。
在水下隧道中，泥浆的扩散范围为1.5～3 m，注浆加固范围为5 m，注浆压力为3～4 MPa。经过反复灌浆和开挖，证明所选参数可靠。
检查孔法是检验灌浆效果最直观、最有效的方法。根据灌浆孔总数的5%～10%，各灌浆段宜设置检查孔。灌浆效果的检验应以检查孔法为依据，应辅之以其他方法。水压试验结果可作为判断灌浆效果的辅助标准。初始注浆可以通过TSP物探对比方法辅助，钻孔电视分析和P-Q-T曲线分析。
参考文献
[1]孙钧.海底隧道工程设计施工若干关键技术的商榷[J]. 岩石力学与工程学报，2006，25(8)：1513–1521.
[2]郭陕云. 关于我国海底隧道建设若干工程技术问题的思考[J]. 隧道建设，2007，27(5)：1–5.
[3]王梦恕. 水下交通隧道发展现状与技术难题：兼论“台湾海峡海底铁路隧道建设方案”[J]. 岩石力学与工程学报，2008，27(11)：2 161–2 172.
[4]薛翊国，李树才，苏茂鑫，等. 青岛胶州湾海底隧道含水断层综合超前预报实践[J]. 岩石力学于工程学报，2009，28(10)：2 081–2 087.
作者简介：张涛 1987年11月 男 汉族 甘肃陇西县 本科 工程师 中铁隧道勘察设计研究院有限公司河南省洛阳市471000
论文作者:张涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/23
标签：注浆论文; 隧道论文; 钻孔论文; 断面论文; 裂隙论文; 岩石论文; 围岩论文; 《防护工程》2018年第12期论文;