石林隧道二衬背后脱空注浆处治技术

张春光，彭万平

(中铁一局集团有限公司，陕西西安710054)

石林隧道二衬背后脱空注浆处治技术

张春光，彭万平

(中铁一局集团有限公司，陕西西安710054)

注浆是处治二次衬砌背后脱空的主要技术措施。结合石林隧道二次衬砌背后脱空实际情况，对注浆压力、水泥浆技术参数进行了试验研究，并介绍了注浆施工工艺及处理效果。结果表明:石林隧道二次衬砌背后脱空注浆整治中，1.5 mm厚EVA防水板可承受的最大注浆压力为0.32 MPa，采用0.30 MPa的注浆压力和流动度18 s、膨胀率5%、初凝时间9.9 min的水泥浆填充空洞的效果最佳，一次性合格率达92%。

隧道;二次衬砌;脱空;注浆

隧道二次衬砌背后脱空成因十分复杂。为确保隧道运营安全，需在施工阶段根据检测结果进行整治。充填注浆是填充衬砌背后空洞的主要方法，适用于二次衬砌厚度不小于设计要求的情况，或与设计厚度相差较小可以满足安全要求的情况。云桂铁路石林隧道二次衬砌背后脱空注浆过程中，为防止注浆破坏防水板，对注浆压力、浆液配合比进行了研究，以探求合理施工参数。

1　工程概况

石林隧道为全国最长单洞双线铁路隧道，位于云南省弥勒至石林板桥区间，全长18.208 km，线间距为4.60～4.83 m，最大开挖断面的面积达153.52 m2。石林隧道拱墙部位初期支护与二次衬砌间铺设防水板加无纺布，防水板为EVA型，厚度1.5 mm，断裂拉伸强度≥18 MPa。

2　防水板延展性试验

脱空注浆时注浆压力过小不利于充填密实，过大则易破坏防水板。为了掌握注浆压力和防水板变形之间的关系，利用混凝土抗渗仪模拟二次衬砌背后注浆，测试防水板的延展性，进而确定合适的注浆压力。

2.1试验材料、设备

试验材料为1.5 mm厚EVA防水板;试验设备采用HP-4.0型自动调压混凝土抗渗仪，抗渗仪试模底口直径185 mm。

2.2试验步骤

①剪6片20 cm的圆形防水板，分别安放于抗渗仪平台6处试验口，然后安装试模压紧防水板，见图1;②设定下限值0.2 MPa，上限值1.0 MPa，开始注水;③随注水过程记录水压、防水板球冠顶与试模上口的高差，见图2;④注水至水压开始下降时结束试验;⑤统计分析数据。

图1　防水板延展性试验

图2　防水板球冠顶与试模上口高差测量

2.3试验结果与分析

1)防水板延展率

根据试验过程中记录的注水压力、球冠高度等数据，对不同注水压力下的防水板延展率进行计算，结果如表1。其中，延展率为球冠面积/初始面积。

表1　防水板延展率计算结果

2)注浆压力

为避免隧道二次衬砌背后脱空注浆时损坏防水板，需选择适当的注浆压力。根据图3可知，当压力增加至0.32 MPa时，防水板会发生塑性破坏，因此，注浆压力选定为0.30 MPa。

图3　注水压力与球冠高度关系

为了解注浆压力0.30 MPa时不同脱空高度下浆液可充填的最小脱空面积，根据表1中注水压力0.30 MPa时防水板延展率1.2进行计算，结果见表2。

表2　不同脱空高度下浆液可充填的最小脱空面积

隧道二次衬砌背后脱空是沿线路方向检测的，不进行环向检测，因此可近似地将实体检测发现的脱空长度和表2中的最小脱空直径进行比较。例如:实体检测中发现某处脱空长度120 cm，最大脱空高度25 cm，对照表2(120 cm＞112 cm)，可以判定采用0.3 MPa注浆是可以充填密实的，注浆不会破坏防水板。

3　浆液配合比试验

浆液的流动度、凝结时间和膨胀性能是影响注浆效果的重要指标。如果浆液流动度过小，则无法充分注满脱空部位;如果浆液流动度过大，则可能影响到排水盲管的透水性，甚至堵塞排水盲管。为了保证对空洞的充填效果，进行浆液配合比试验。

3.1试验材料

采用云南远东P．O 42.5水泥、山西凯迪KD-5速凝剂和山西凯迪KD-2膨胀剂。

3.2试验步骤

①配制流动度18 s、膨胀率5%、初凝时间不同的3种水泥浆液;②在石林隧道内选15处缺陷进行注浆试验，每种配合比的浆液试验5处，注浆压力0.3 MPa;③注浆完成后，采用雷达检测注浆效果;④对比注浆效果，选定浆液配合比。

3.3浆液配置

在实验室配置流动度18 s、膨胀率5%、初凝时间分别为3.2，6.7，9.9 min的3种水泥浆液，配合比试验结果见表3。

表3　浆液配合比试验结果

3.4注浆效果现场测试

在石林隧道DK652+195—DK652+490里程段，3种配合比的浆液各选择5处缺陷进行测试。注浆设备采用JRD200型灌浆泵，该灌浆泵出浆量2 500 L/h。注浆自低位向高位进行，当具备下列3个条件之一时结束注浆:①0.3 MPa压力持续2 min;②水平相邻孔开始出浆;③高位相邻孔出浆，暂停1 m in后继续注浆至第2次出浆。注浆完成后，进行雷达无损检测验证。

不同配合比的水泥浆注浆效果现场测试结果见表4。

由表3和表4可知:配合比为830∶1047∶31∶84的浆液对空洞的充填效果最佳;石林隧道二次衬砌背后脱空处应采用流动度18 s、膨胀率5%、初凝时间9.9 min的水泥浆进行注浆处治。

表4　不同配合比水泥浆液注浆效果现场测试结果

4　注浆工艺、注意事项及效果

4.1注浆工艺流程(图4)

图4　注浆工艺流程

4.2关键工序注意事项

1)钻孔作业

作业平台采用自制作业平台，施工前将作业车移至拟处理位置，就位稳定。采用电动冲击钻，钻孔直径42 mm。钻孔完成后，在孔内安装注浆钢管，钢管外露长度30 cm。

2)注浆作业

注浆前先检查管路和机械状况，并对管孔进行清理，确认正常后开始注浆。注浆顺序采用由低位孔向高位孔进行。注浆过程中如发现注浆压力上升缓慢而浆液注入量特别大时，应暂停注浆，检查排水管口、注浆排气口、邻孔是否有漏浆或串浆的现象并及时加以堵塞或改用间歇式注浆，以利浆液凝结。注浆过程中如发现压力突然升高，可能发生堵管，应停机检查。注浆过程派专人负责盯控，填写《注浆记录表》，观察注浆孔串浆、流浆程度，记录注浆时间、浆液消耗量、注浆压力等数据。

4.3处治效果

注浆完成14 d后采用雷达进行检测，结果显示356 m二衬背后脱空段中328 m已填充密实，一次性合格率达92%。

5　结语

石林隧道二衬背后脱空注浆整治中，采用的1.5 mm厚EVA防水板可承受的最大注浆压力为0.32 MPa。若注浆压力超过0.32 MPa，易造成防水板破坏，影响防水效果。采用0.3 MPa的注浆压力和流动度为18s、膨胀率为5%、初凝时间为9.9 min的水泥浆液填充空洞的效果最佳。注浆宜自低位向高位进行，如发现注浆压力上升缓慢而浆液注入量特别大时，应暂停注浆，分析原因。

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(责任审编 葛全红)

Grouting Technology for Treatment of Voids Behind Second Lining of Shilin Tunnel

ZHANG Chunguang，PENG Wanping
(China Railway First Group Co．，Ltd．，Xi'an Shaanxi 710054，China)

Grou ting is widely used in treatm ent of voids behind second lining．In this paper，voids behind second lining of Shilin tunnel was case-studied，and grouting pressu re and technical parameters of cement slurry were tested．Also，the construction technology and treatment effect of grouting were introduced．Theresults show that the upper limit of grouting pressure on 1.5mm thick EVA waterproof plate is 0.32 M Pa．With the grouting pressure of 0.30 MPa，fluidity of 18 s，expansion ratio of 5%and initial setting time of 9.9 min，voids grouting with cem ent slurry has the best filling effect，and the one-time qualified rate is up to 92%．

Tunnel;Second lining;Void;Grouting

U457+．2

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．11．18

1003-1995(2016)11-0069-04

2016-07-10;

2016-09-05

张春光(1975—)，男，高级工程师。