隧道注浆加固技术研究

张慧阳

摘 要：隧道常因地质地形原因要穿越浅埋破碎区，存在重大的安全和质量隐患。因此开展隧道浅埋破碎带处治技术研究，已成为高速铁路建设的重大课题，也是巫待解决的关键问题。近年来，注浆法在土木工程的各个领域中得到了广泛的应用，越来越多的工程实践证明，注浆工法因其众多优点，故在隧道工程中应用愈来愈广泛。注浆技术在结构防渗、堵漏及地层加固等工程建设中的应用非常广泛，尤其是对隧道加固，保证建筑物的安全性意义十分重大。

关键词：注浆技术；工程加固； 注浆加固技术

一、注浆材料种类的选择

注浆加固技术是在不改变地层组织的情况下，凭借压力作用，通过注浆管将浆液稳步均匀地注入地层中。注浆材料通常指浆液中的主剂，为化学材料和粒状材料；浆液是同主剂、溶剂、固化剂等经混合后所配成的液体，可分为溶液型和悬浊型两大类。

1、溶液型浆材

（1）水玻璃类浆液

水玻璃类浆液是由水玻璃溶液和胶凝剂组成，具有可注性好，凝胶时间短，毒副作用小等优点。水玻璃是化学注浆中最早得到应用的材料。

（2）木质素类浆液

木制素类浆液由纸浆废液、促凝剂和胶凝剂等组成。木质素类浆液包括硫木素和铬木素浆液。硫木素浆液低毒、无毒，是可用性高的注浆材料。而铬木素浆液固化剂为重铬酸纳，其毒性大，无法大规模使用。

（3）聚氨酯类浆液

聚氨酯类浆液分水溶性和非水溶性。水溶性浆液具有亲水性，浆液可均匀地分散或融解于水中，胶凝后形成包含大量水的弹性体；非水溶性浆液难以被地下水冲稀，遇水膨胀，粘度低，扩散半径和凝固体积比大，无环境污染，可注性能好。

（4）环氧树脂类浆液

环氧树脂类浆液的优点是粘结力强、强度高、收缩小、化学稳定性好，它的粘结力和内聚力都较混凝土大，所以可用于结构补强。但存在浆液粘稠，可注性低，憎水性强，与潮湿裂缝粘结力差等不足。

2、悬浊液型浆材

悬浊液型浆材是指固体颗粒悬浮在水中的注浆材料。主要包括纯水泥浆、水泥粘土浆、水泥水玻璃浆等。

（1）水泥浆液

普通硅酸盐水泥是目前注浆工程中最常用的注浆材料。水泥细度是决定水泥性能的重要因素之一。水泥浆液材料造价低，无毒性，来源广，施工工艺简单方便，结石率能达到99%，结石抗压强度可达22MPa。水泥浆液的缺点是易沉淀析水，稳定性差，不适宜动水条件下注浆。由于本文涉及的铜锣山隧道施工并无特殊要求，因此水泥浆液是施工所用的主要材料。

（2）水泥粘土类浆液

水泥粘土浆液是由水泥与粘土和水按比例混合而成。因粘土具有亲水性好，分散性高的优点，所以浆液沉淀析水性小，水泥粘土浆液的稳定性很高。水泥粘土类浆液的结石率可高达100%，结石抗压强度达13.6MPa。

（3）水泥水玻璃类浆液

水泥水玻璃浆液也叫CS浆液，是用水泥和水玻璃作主剂，按配比混合成双液方式注入，也可加入速凝剂或缓凝剂来调整胶凝时间。其胶凝时间可调整在数秒内，可达到控域注浆的目的，弥补了单一水泥浆的凝结时间长的缺点，目前应用极其广泛。

（4）超细水泥浆液

超细水泥最大粒径10μm，平均粒径仅4μm，。因此它能够渗入到渗透系数为10-3～10-4cm/s的细砂层和岩石的细裂隙中。且抗压强度高，结石耐久性强，浆液可注性好，稳定性高。对于富含水饱和地层而言，采用超细水泥较其它材料优势明显。

二、隧道注浆加固技术施工

1、施工准备工作

在注浆的过程中，为了防止注浆施工过程中工作面冒浆，需对掌子面进行封闭，对各注浆管采用间断性注浆。在注浆施工前注意机具设备维修，对钻机、注浆泵、搅拌机等机械进行检查、维修、保养，使其保持了良好的状态。在施工时，准备足够的材料用量，包括超细水泥、水玻璃、缓凝剂等注浆材料，避免因缺料而影响施工的连续性。

2、施工作业

（1）钻孔

首先按设计要求准确牢固地安放，钻孔过程中，在任何情况下，都必须保证套管始终处于顶紧状态，绝不允许后退、钻头脱落，这样会堵塞该钻孔。以至于钻孔将无法继续进行钻进，造成该钻孔报废。如果发生这种情况，可采取“废一补二”的补救措施。

（2）安设注浆管

在确定套管内无阻塞物后，就进行了注浆管的安设工作。需注浆部位安放直径φ42×4mm、长6m钢花管。

（3）注浆作业

先进行注浆管路系统的试运行，以合适的压入速度，压注三分钟的单浆，检查止浆情况，测定钻孔吸水率，防止造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，然后，再进行双液注浆。压浆时，配合比一般是先稀后浓，逐级变换，并通过各种浆液的流量系数，来控制胶凝时间。

当相邻未注浆孔中出现灰浆；注浆压力达到设计终压1.5Mpa或注浆量达到2.12 m3时，即可停止注浆。当注浆完毕后，及时清洗管内浆液，并用塑胶泥封口，以增加钢花管的刚度和强度。

3、管棚支护

管棚支护隧道通过软弱破碎岩体，流塑状粘土、岩溶充填流泥、流沙等不良地质地段，开挖时的一种超前支护。是沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排或数排排列有序的纵向钢管，再给管内注浆以提高钢管强度和刚度，并充填钢管与孔壁之间的空隙，使管棚与围岩固结紧密。开挖后即架设拱形钢架支撑。形成牢固的棚状支护结构，防止拱部崩塌。

4、衬砌渗漏水处理

从根本上解决渗漏的途径是“表里结合，综合治理”。所谓“表里结合”是指结构内部缺陷和渗漏通道的修复同结构表层整体防水的实施相结合；“综合治理”是指多种方案比较、多种技术结合，以在技术上和经济上达到最优。注浆法是治理结构内部渗水和缺陷的有效方法。

a.回填注浆施工，对元衬砌背后空腔进行回填水泥砂浆，

b.注浆封堵，沿渗水缝两侧切槽，槽宽4～5cm，深5cm左右，凿出中间的混凝土并清理干净，埋设注浆管，注浆管对准渗水处，然后用速凝堵漏剂封堵管周围空隙，注浆管1.0～1.5m埋设一个，埋设后要检查，除水从注浆管流出外，其余部位不应再漏。注浆管埋设完毕后，连接好管路和泵自上而下进行注浆，浆液采用超细水泥浆，注浆完毕后清除注浆管，修饰混凝土表面。

5、异常情况的处理

当灌浆泵发生故障时，应立即停止灌浆排除灌浆泵故障，应及时更换使用备用灌浆泵，使得整个灌浆过程能够持续不断。当灌浆时遇到进浆量较大时，且灌浆压力长时间无法提高，则应调整灌浆浓度，，缩短浆液凝胶时间，采用小泵量、低压力注浆，使浆液在工程实体的裂隙中有相对停留的时间，以便凝固。也可采用间歇式注浆，即注一会浆液就停一会，相互间隔注浆，但停注时间不能超过浆液的凝固时间，否则浆液凝固后堵塞缝隙，没有达到理想灌浆密实度。

结束语

注浆必须与现场紧密结合，必须与地层相适应，必须与水压、水量、土质等参数相匹配，在注浆过程中要不断調整浆液的各种参数、甚至修改注浆材料。注浆是一门临场发挥、创新的科学，而它对于有效提高隧道的稳定性具有十分重要的意义，因此必须不断的深入对注浆技术的探究，这是工程技术人员的责任。

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