论隧道工程帷幕注浆施工技术工艺

摘要]：本文阐述了注浆技术以堵水和与固结岩土为目的，应用范围大,在隧道、桥梁及地下施工中，注浆技术主要用于软土地基的加固，由于围岩软弱、稳定差，采用一般的方法施工极困难，速度慢、施工安全难保证。在这种地质地段施工，采用超深孔帷幕注浆全封闭固结止水技术，是一种安全可靠的有效方法。可为以后类似工程提供借鉴。

[关键词]：隧道工程 帷幕注浆 1.前言

某工程为两层车站，为了做到不影响后面的土方开挖顺顺利利进行，通常使用帷幕灌浆方式对底部外侧土体进行注浆、加固，主要的目的是为了可以有效防止基坑内外地下水外渗进进基坑内部，减少基坑外渗流量、降低基坑外部侧潜水渗透力，保持施工基坑开挖过程地基稳定，以免造成周边建筑不匀下降。 2.工程机具设备及施工设置

(1)钻孔机械：MGJ-50锚杆钻机，设备φ130mm翼钻头、φ76mm三翼钻头内径为φ70mm金刚石取样钻.

(2)注浆机械：10MPA高压注浆泵、HB-80管浆泵配备高压注浆管路系统与制浆配置、P-0.8MPa，Q-6m3/min型空压。 (3)止浆墙设置

为保证注浆施工顺利进行,在设置30～50cm厚模筑凝土止浆墙,各循环利用已注浆未开挖岩体代替了止浆墙,用喷射混凝土封闭。孔口套管和孔壁间使用环氧树脂防止漏浆。 (4)埋设孔管

保证注浆孔的钻进方向,在孔口段安排钢管,套管长度约6 m。孔口管位置、方向检查无误后,准备钻注浆孔。 钻孔一般比套管直径大15mm左右。 (5)下注浆管

注浆孔按位置、钻孔后,打入带花孔的袖阀套,再插入注浆管。袖阀套管两端应安装橡胶皮套 ,防止注浆浆液漏出。保证浆液不回流。 3.工作人员组织

主要施工人员组织表

4.注浆原理与工艺流程 4.1施工的原理

帷幕注浆原理是使用至上而下的分段注浆施工法，将浆液在压力条件里，较均匀地进人地表层，从而达至浆液地层中分段可控性、匀扩散。经过注浆让浆液挤压土体并且在土质中产生裂缝,多孔之间贯通、交叉,形成浆脉,填充孔隙，从而使得注浆的岩层相对密实，土质得到改良。

详细到本车站根据施工功效，选用两排孔帷幕施工。帷幕注浆范围为连以上2m至微风化花岗岩下1.5m的范围，通过注浆，使得连续墙和相对不透水层之间又筑起了帷幕，相当于连续墙间接嵌入花岗岩微风化层，减少基坑外的渗流量，保证基坑开挖过程中地基，减少对周边影响。 4.2施工工艺流程

施工工艺流程图

5.前进式注浆施工方法 5.1布孔

在主体围护结构连续墙的外侧设置两排帷幕注浆，每排孔间距为2m，排距1m，前后两排相互错开。 5.2孔号分序

首先将基坑外侧两排帷幕注浆分成若单元，每单元长20m进行划分。施工中每排注浆孔应进行隔孔施工。将每个单元内的孔位进行排列，分为①、②、③、④号孔（见附图1），先施工完编号为①、②第一排孔（靠近基坑一侧），施工编号为③、④第二排孔。

帷幕注浆孔位编号图 图1 5.3先导孔施工

先导孔应在注浆孔前即施工，要求每单元位置设先导孔，其孔径、深度与注浆孔相近。先导孔作为其中灌浆孔。

在先导孔施工，要取岩石与分段进行压水试验。先导孔需自上而下取岩芯与分段做压水试验。不可中途灌浆，怕灌浆会影响下部资料的真实性与可靠性。 a、测岩层的裂隙情况漏水量大小，以补充勘探资料； b、了解岩层的渗透性，提供依据；

c、了解地下水的深度，为压水试验提供参数。 5.4施工的顺序

单孔注浆的施工步骤：地面至连续墙底2m→下PVC管→水泥浆充塞PVC管和钻孔之间的空隙→浆凝结→分部钻进（段长4m：连续墙底里2m至进入花岗岩微风化1m）→分段分部分冲洗→分段压水试验→分段分布注浆→封闭孔 5.5成孔

钻孔选用金刚石钻头、合金钻头钻进，下PVC管前钻进中使用φ130三翼钻头成孔，并防止钻孔倾斜，实际施工过程中经钻孔测斜，钻孔应满足1%的偏斜率要求。

130mm三翼钻头钻至连续墙底以上2m后，提升钻头下放110mmPVC管至钻孔底，然后用水泥浆充塞PVC管和钻孔之间的缝隙，待其凝结使PVC管起到护壁作用后，再用76mm的三翼钻头进行分段钻进，段长3m时及停钻，准确记录高程，遇微风化花岗岩采用70mm的金刚石取样钻进行取芯。 (1)泥浆护壁

下放PVC管前采用泥浆护壁，其作用和指标分别为：

泥浆作用：一是防止在钻孔过程中发生塌孔，起到护壁的作用；二是通过返浆，使孔内的砂石及石屑返至孔外，方便下放PVC套管。

泥浆指标：粘度为19～21S，含砂率＜3%,比重1.05～1.15kg/m3，PH在8～9之间。

(2)确定钻杆长度H1

钻孔深度为H，钻轴总长H2以及孔口至钻轴顶的高度H3然后根据公式H1=H+H3-H2求得钻孔所需钻杆长度H1。 (3)测斜

测斜原理：采用由相似三角形原理演变的简单测量方法，即通过测量孔口钻轴与孔心偏差值来查表求孔斜的方法。测斜原理如下图所示：

∵夹角很小，∴AB≈AD

d/d’=h/(H+h) →d’= (H+h)d /h 斜率 α=d’/H= (H+h)d /Hh

施工前，根据测斜原理事先编制d-H-α关系表，施工时随时依表对孔斜进行测量，及时调整钻轴及钻杆的垂直度，保证钻孔满足1%偏斜率要求。 (4)封孔

当下钻H1深度后，停止钻进，但不停钻。泥浆循环一段时间后，下放PVC套管，采用1：1水泥浆封孔并待凝。 5.6洗孔

采用φ76mm三翼钻头扫孔并钻进3m后然后进行洗孔，当冲洗至连续在10分钟内不再出现混水时停止。冲洗压力可为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，采用1MPa。 5.7压水试验

洗孔完毕后，即进行压水试验。 (1)压水试验原理

原理：利用水泵及水柱自重将清水压入钻孔试验段根据一定时间内压入的水量和施加压力大小的关系计算岩体相对透水性和了解裂隙发育程度的试验。 (2)透水率计算

压水时长20min，每5min测读一篇压入流量，取最后的流量值作为计算流量。压水试验成果以透水率q表示，单位为吕容(Lu)。试验时，记录压水累计时间t，累计注水量V，记录压水时稳定后的压力为P,段长L为已知:L=3m,然后根据公式Q=V/t，q=Q/pl求的单位透水率q。

一般来说，q大的注浆不一定多，但q小的注浆一定少，根据这个理论我们可以粗略判断出该孔的注浆情况，同时也可以判断相临孔的注浆效果。 (3)压水试验压力确定 P=P1+P2-P3

式中：P—作用于试验段内的全压力，MPa； P1—压力表指示压力，MPa；

P2—压力表中心至压力起算零线的水柱压力，MPa； P3—压力损失，MPa，一般情况下忽略不计。 压力起算零线的确定

a、当地下水位在试试验段以上时压力起算零线为地下水位线

b、当地下水位在试验段以下时压力起算零线为通过试验段中点的 水平线 c、当地下水位在试验段以内时压力起算零线为通过地下水位以 上的试验段的中点的水平线

本工程中水位线在注浆段以上，所以

a、P2=ρgh（h为压力表中心至水位线的垂直高度）

b、试验段全压力：P=min{0.8P′,1MPa}（P′为注浆压力，在本工程中取1MPa），故P=0.8Mpa

c、压力表压力：P1=0.8MPa-ρgh.

6.总结

根据实际注浆深度及变化的地质情况随时调整施工各参数：注浆压力、水泥浆配合比等，另外还要根据实际注浆情况以及注浆段岩层情况添加减水剂及水玻璃等外加剂，以使注入水泥浆在注浆段岩层充分发挥其作用，达到良好的止水和加固效果。

参考文献

[1]杜嘉鸿，等。地下建筑注浆工程简明手册[Z]19

[2]王国栋。浅谈隧道施工阶段地下水的处理对策[J].铁道建筑技术，2005，（S1） [3]王毅才.隧道工程［M］.北京：人民交通出版社，2000

[4] 周维垣.高等岩石力学［M］.北京：水利水电出版社，1990