公路隧道帷幕注浆堵水技术研究

中铁二十局集团 第七工程有限公司 朱 峰

随着我国公路建设的迅猛发展，公路隧道建设技术已经有了长足的进步，但一些已建的公路隧道却在一定程度上存在着渗漏水与排水不畅的现象。隧道渗漏水会造成隧道路面湿滑，严重影响隧道行车安全，在冬季结冰地区的影响更加显著。渗漏水也会威胁到隧道结构的安全与稳定，对公路运营造成各种不利的影响。帷幕注浆技术是通过向隧道开挖面内钻注浆孔，再向孔内注入水泥或其他浆液，浆液在凝结硬化的过程中会将周围岩石裂隙中的水分挤出，并填充岩石之间的裂隙，与周围的岩石固结成一个整体，形成具有一定强度的帷幕。帷幕注浆技术特别适用于富水地区隧道的修筑。本文，笔者以湖南某隧道的帷幕注浆工程为例，对隧道帷幕注浆技术进行了探讨。

一、地下水外泄的危害

1.地下水外泄会破坏原有的地下水平衡系统，使地下水资源造成损失。隧道施工过程中可能遇到出水量较大的地段，这些地段多是由于处在裂隙正在发育的岩层或者地质断层带，地下水的过量排出会造成地下水位下降，影响当地的生态平衡，并对当地居民的生产生活造成不利影响。因此，在高压富水段进行隧道施工时，一般采取“以防为主，放排结合”的原则。

2.地下水流一般具有一定的流速，放任地下水排出可能会冲蚀隧道内的软弱夹层，不利于隧道的稳定。隧道的修建破坏了原有的地下水平衡系统，一般会使地下水的流速加快。地下水在流动过程中会夹杂岩层中的泥沙等填充物，填充物的流失会造成岩体之间黏结能力的下降，不利于隧道的稳定。

3.地下水在隧道排水系统流出过程中，会携带大量的泥沙。随着时间的积累，泥沙会使隧道排水系统堵塞，导致隧道内部的压力增大，降低隧道稳定性。

二、帷幕注浆技术的优点

1.采用帷幕注浆技术填充隧道岩层之间的裂隙，可以封堵水分的进出通道，阻止地下水的外泄。注浆凝结硬化后与周围岩层形成一层具有一定强度的保护圈，增强了隧道的抗渗能力，减小了地下水在隧道内的渗出，减轻了隧道所承受的水压力。

2.采用帷幕注浆技术，在隧道内部形成的密实岩层保护圈可以使隧道抵御地层压力的能力得到很大的提高，减轻了隧道内部的荷载，使隧道更加安全稳定。

三、隧道注浆施工工艺研究

隧道注浆施工工艺包括三个方面，即选择合适的注浆材料、注浆参数的合理匹配以及科学的注浆施工方法。

1.选择合适的注浆材料。注浆材料的选择直接关系到隧道防渗堵水能力的强弱，选择合理的注浆材料是进行注浆施工的基础，注浆参数和施工方法都依赖于注浆材料的选择。

（1）注浆材料在一定压力下能够渗透到具有一定裂缝宽度的岩石中，即注浆材料具有良好的渗透能力。

（2）浆液凝结硬化后具有一定的强度并且对周围的岩石具有良好的黏结能力。

（3）浆液应具有一定的流动性，以便于施工中浆液的灌注，并能增大浆液扩散半径。

（4）为避免浆液在使用过程中产生沉淀，进而影响浆液的使用效果，浆液应具有良好的稳定性。

鉴于该隧道的工况比较复杂，针对实际情况，在注浆过程中采用了水泥单—浆液、水泥—水玻璃混合浆液以及TGRM浆液3种不同的注浆材料。

在对隧道进行注浆施工时，应根据隧道内部涌水量的大小进行浆液的选择确定。对该工程而言，在涌水量大或断层破裂带地区，选择水泥浆液或水泥—水玻璃浆液。在涌水量较小或微裂隙地区应选用TGRM浆液。在注浆过程中选择何种浆液应根据工程的所处的地质水文条件来确定，不应一概而论。

2.注浆参数的选取。

（1）注浆半径。注浆半径的选取主要根据隧道固结体外部静水压力的大小来确定。该隧道工程根据设计计算出注浆半径为开挖轮廓线外6 m。

（2）注浆压力。注浆压力的大小取决于浆液的扩散半径、浆液的性质、裂隙的大小和粗糙程度以及涌水压力等因素。注浆压力的大小直接影响到注浆效果，注浆压力越高，浆液就会将岩石裂隙填充的越为饱满，浆液和岩石形成的结合体不透水性好，强度高。通过增大注浆压力，会增大浆液的扩散半径，减少注浆孔的数量。但是注浆压力过高，会使岩石裂隙扩大，注浆工作面产生冒浆现象。因此注浆压力的选择必须谨慎，一般而言，注浆压力比静水压力高0.2 ～ 0.4 MP即可。

3.注浆的施工方法。

（1）注浆孔的合理布置。注浆孔的布置会对注浆效果产生显著的影响，布孔时应根据岩层裂隙状态、浆液的扩散半径、地下水文状况、注浆孔密度以及注浆设备的能力反复对比后进行确定。长短注浆孔的布置应呈辐射形，辐射倾斜角随注浆段的长度不同而不同。在进行注浆孔的具体布置时，应根据渗水量大小、涌水方向等地质情况进行合理调整。在裂缝小而密的工程段，注浆孔数应适当增多；反之可以相应减少。

（2）注浆方式。注浆孔的注浆方式分为全段注浆和分段注浆。分段注浆的顺序有下行式和上行式两种。施工时注浆方式应根据裂隙的大小、钻孔的出水情况以及设备的能力来确定。

通过对注浆施工工艺关键技术的分析和研究，解决了该隧道在施工过程中遇到的水文地质条件差、涌水压力高、渗水量大等技术难题，为其他隧道注浆工程提供了借鉴经验。帷幕注浆堵水技术具有显著的社会效益、经济效益和环境效益，能够适应不同的工程地质环境，具有广阔的应用前景。