超前注浆技术在热力隧道施工中的应用

张振

北京热力集团有限责任公司 北京 100028

引言

随着城市集中供暖倡议的正式提出，隧道敷设具有节约用地便捷的优势，大量热力工程隧道正在建设。城市热力隧道常穿越软弱破碎土质地层，超前注浆技术作为一种解决富含雨水软弱破碎地层隧道地质灾害多发问题的有效技术，被广泛应用于热力工程建设中。隧道注土、灌浆治理工作是在开始之前，需要施工人员、机械设备及基础物资等诸多方面的充分准备，并且需要结合实际建设情况进行相互配合，以保障注浆作业的顺利实施。

1 热力隧道施工中超前注浆技术的概念

现如今，在热力隧道的施工过程中，会使用超前注浆技术来加强施工围岩并且控制整个的地表地层。而注浆施工技术就是将已经配置好的满足工程需要的各种浆液注入地层之间，而其主要是由混凝胶和黏结剂等材料组成的，因此，当这种浆液进入地层的时候，便能将其加固以及对其起到一定的辅助填充的作用以更好促进热力隧道工程的施工。而且热力隧道施工工程是一个比较复杂的工程，是因为其内部地层深浅是不一样的，因此热力隧道工程进行建设的时候需要克服较复杂的地形环境。而且热力隧道工程周围的地质环境也相对的复杂，因为其施工的环境大多是在繁华的城市进行，对其顺利开展也有一定的影响。因为施工环境较为复杂和艰巨，因此热力隧道工程在施工的时候必须要使用超前注浆技术，这样才能更好地促进其发展[1]。

现如今，在开展热力隧道施工的时候，我们使用的主要技术便是超前注浆技术，而超前注浆技术有以下四种，接下来便为大家进行详细的介绍，让大家能够更好的了解。

2 热力隧道施工中超前注浆技术的注浆方式

2.1 热力隧道施工中的渗透注浆

渗透浆料注浆的操作方式：直接将渗透浆液注入填充与水泥土层和颗粒的均匀孔隙之中，这样在填充的操作过程中也并不能直接破坏水泥地层中的土层和颗粒的均匀排列。这种渗透浆料注浆在地层渗透性好的优质砂砾性土层中比较适用。

2.2 热力隧道施工中的劈裂注浆

首先对其进行初步处理，然后在土壤岩层中加入浆液，泥浆在土壤岩层中流淌时就会产生劈裂，这就产生了细带固体，加固土壤岩层。劈裂注浆法在黏土粒度和渗透率均较小的黏土层中较为适宜。

2.3 热力隧道施工中的裂隙填充

在化工材料注浆破碎后的变质岩层中，可以进行材料注浆，一般来说，每当材料注浆后的材料粒径裂缝宽度尽可能满足裂缝宽度，或者小于注浆材料无缝裂隙内部裂缝粒径宽度的3～5倍时，均能完全产生注浆材料无缝裂隙内部无缝挤压填充。普通玻璃流体塑料水泥或液压玻-流体水泥或液压玻璃双塑料流体泥以及液压水泥注浆在一定量的温度或者压力下，基本不能完全满足注浆材料无缝裂隙内部无缝挤压填充的相关技术性能要求。

2.4 热力隧道施工中的高压喷射注浆

高压喷射注浆法主要是利用泥浆成射流状对混凝土体产生撞击与破碎，使砼体和泥浆混杂在一起产生固体结构，以起到加固土壤地层结构的目的。高压喷射注浆主要在沙类黏土和淤泥等土层中应用[2]。

3 热力学在隧道工程施工中超前注水砂浆施工技术的实际应用

3.1 超前注浆技术在高井热电厂的热力网工程施工中的应用

在地层热力网建设工程施工中，地层的岩性主要为地层片岩、砂岩等变质岩层，这些变质岩层的整体性质主要是其表现部分为岩层胶结性差、深层局部岩层结构预埋等，这就有可能意味着建筑地层施工围岩的松散岩体基层自稳定性、吸水能力非常差，成型也比较困难。在这样的施工情况下，我们可以考虑选择采用超前注浆这种施工技术，通常这种情况下，可以选择考虑采用单层钢筋水泥或者混合掺砂浆与双层钢筋水泥、钢玻璃浆掺砂浆以及混合双层的液体注浆对基层施工建筑地层岩体围岩内部进行超前注浆或者填充。在超前注浆的用量和压力的两个巨大作用下，浆液不仅会迅速而弹性地直接渗入松散的建筑地层内部岩体中，同时，还极有可能会将松散建筑地层内外岩体岩浆填充中的多余岩体水分，以及岩内部的空气迅速性地排出，让松散的建筑地层内部岩体、岩浆得以胶着或者黏结，这样就对基层施工建筑地层岩体围岩内部进行了岩体基底、基层加固，同时大大提高了基层施工建筑地层的松散岩体内部抗渗层的阻力和钢筋水泥的抗渗能力。通过超前注浆技术这种施工方式，也就能够有效地提高建筑地层施工围岩的整体性与施工地层性的稳定性。

3.2 超前注浆技术在改良地层的力学性质中的应用

高井热电厂断层热力传输管网建设工程主要建设地层地质岩性为中层高强风化、深层底部断层节理、裂隙风化发育、胶结性差的断层片岩、页岩、砂岩等。部分工程地段由于存在大型断层围岩破碎断裂带，致使断层围岩自稳活动能力表现极差，成型困难。我们根据隧道地层情况，用超前导管进行1∶1水泥浆和水玻璃混合双液浆注浆填充地层裂隙。浆液在胶质岩体内部注水的浆力和注水压力的强大相互作用下，就可能会迅速呈现为主动脉状，然后快速向下流向岩水渗入或被切断破碎松散的胶质岩体中，并将其中的大量胶质空气、水分迅速流向排出，使松散或被破碎的胶质岩体与其中的大量胶质岩层迅速黏结、胶化，形成一个整体具有一定流动阻压防水凝结强度和较大固定抗压阻力防渗防水阻力的，具有水结合适应能力固定阻水凝结体。从而有效率地提高超前小石围岩的整体性、抗渗性和岩体地质上的稳定性。同时只要使超前小岩的围岩注浆导管与一个固定阻水凝结的壳体紧密结合，即可形成一个具有整体性的抗压阻力和水适应强度的稳定固结阻水壳体，在这个固结壳体的注浆压力较大保护下，施工即可顺利进行超前围岩地下隧道及其主体工程开挖时的工程施工，较好地解决了隧道拱顶易塌方的难题。

3.3 超前注浆技术在流砂层中的应用

在热力工程隧道注浆施工中经常会同时遇到隧道流砂和基层，为了安全顺利的通过隧道流砂和基层，就经常会大量应用超前式的注浆施工方式。目前，在隧道流砂和基层自稳加固中广泛应用的超前注浆施工技术，主要采用有两种注浆施工工艺方式：其中一种是单浆液施工技术，另外一种就是双重浆液施工技术。主要可以采用的施工方式分别是双浆液技术、单浆液施工技术结合起来，双浆液技术主要特点就是，能够达到超前热力工程隧道内部难以穿越的隧道粘土和基层，是较复杂的充填土和基层：其内部含有砂石粉细砂，土质松软，自稳黏土加固施工能力差的隧道黏土层和地方（流程如图1所示），其施工方法能够有效率地改善这些黏土加固不良现象，而两者有机无缝结合的注浆施工工艺技术更加十分重要以及值得肯定，它不仅有效改进了两者的一些共同缺点，能够在复杂的隧道黏土层和地层中广泛应用，而且同时可以应用在一起，加固效果良好。

图1 地层地质剖面图

3.4 超前分层注浆沉降技术在控制地表沉降过程中的应用

由于城镇化进程的日益推进，都市周边环境日益复杂，导致许多地下工程都会在都市繁华区域进行建设，这对地下工程施工的需求相当高。所以，在都市繁华地的施工中要运用超前地注浆材料技术防止地表下沉，以减少对施工周边环境的危害。例如，在热力隧洞施工中有施工点离房屋距离特别接近，而竖井外壁面和住宅基础间的距离却只有2m以下。在这样的条件下进行热力隧洞的开凿施工，很可能损伤房屋的构件，所以在施工中要采取热注浆技术对房屋加以防护。针对此热力，隧洞工程施工的实际状况下选用了水平旋喷注浆施工技术，每15m2为一次浇筑阶段。在设置完毕以后，就可以通过水平钻机实现定向水平喷洒，使混凝土沿着一定的水平走向进行扩散，最后还将在地下工程的拱顶产生一个混凝土固体结构，以对土壤岩层进行强化，同时还可以发挥一定的封水功能，而最后要的目的就是当土壤岩层强化以后，再进行隧洞开挖施工，就能够提高岩土岩层的强度，进而有效抑制土岩层和房屋的下沉，从而提高了建筑工程质量。

3.5 超前注浆技术在隧道穿越或邻近现有建筑物的应用

随着我国城市地下建筑空间综合开发利用的工作力度不断逐步增大，大多数地下建筑工程工作是在位于城市繁华区的地段和城市靠近密集区的建筑物群或主要居民区之间进行，因此，能否控制好地下施工进行过程中可能引起的城市地表泥土下沉和对周周围环境及地下结构物，是决定施工过程成败的关键。在松散地层条件下，注浆法较其他超前支护辅助方法具有加固体形成强度快、效果好、适用范围广的优点，可有效地控制地面沉降及建筑物变形，取得了较好的经济效益和社会效益。

3.6 为隧道穿越城市干路或铁路进行的注浆

热力隧道开挖工程施工不可避免地引起隧道开挖施工区域一定程度范围的既有土体老化产生压力沉降和土体位移。而且由于目前热力隧道施工通过的开挖区域内已经有各种新的地层管线，地层老化变形可能会直接引起既有管线层的破坏，需对地层进行注浆之后管线加固保护。大部分市政管线都集中在本工程隧道施工影响的范围内，对地层的沉降变形量也有较高要求，一旦出现沉降变形，后果将非常严重。

为有效增强本段隧道上方土体地层间的整体地质稳定性，控制隧道地层地质变形，减小隧道地面整体沉降，需要对隧道拱顶上的土体基层进行打孔注浆分层加固。根据本段隧道地层的不同厚度地质变化情况，对中粗粉细砂一和二黏土的基层按照全部劈孔断裂管式注浆加固原理，采用袖阀管注浆进行打孔后退式劈裂分段打孔注浆；对中粗漂白砂一粉细砂砾一黏石层采用打孔渗透管式注浆加固原理，采用大型钢筋压花管注浆进行全部打孔一次性分段注浆。还可以使用袖阀灌浆技术，其主要采用的是预埋且具有单向止浆阀的管材，这样便可以一次性地灌入较多的浆，然后通过加压后就能进入地层。当压力达到一定程度的时候，再增大压力，之后浆液就会在地层结构中开始产生初始的劈裂流动，这时候由于其是小于吃浆量，压力就会恢复到较稳定的状态，这时候劈裂的裂缝也不会向外延展，浆液会在地层形成较稳定的网状结构，这样便可以增强地层的整体稳定性以及强度[3]。

4 结束语

综上所述，超前注浆技术是目前热力隧道工程的重要技术内容，但是目前热力隧道工程施工比较复杂，在隧道施工的整个过程中也会存在很多复杂问题。近年来，超前注浆工艺技术逐渐成熟，在目前热力隧道施工过程中的技术应用越来越广泛，解决了目前热力隧道工程施工的一些复杂问题。本文先行介绍热力隧道工程超前注浆技术的概念以及注浆方式，然后再详细地深入分析超前注浆技术的应用，希望通过本文的研究，能够提高超前注浆技术在热力隧道施工中的应用水平，从而保证岩土工程的质量。