隧道施工中灌浆技术的应用

刘光明

(中国电建市政建设集团有限公司，天津 300380)

我国经济的稳速发展，离不开公路建设的辅助。但在经济建设越发完善的情况下，公路建设水平的提升仍然有限，因此必须提高对公路建设的要求，提升隧道施工质量。由于我国是一个幅员辽阔的国家，各地区的地形地貌也有明显的区别，因此公路施工的开展也需要采取不同的技术形式，将灌浆技术应用于隧道施工。

1 隧道施工中灌浆技术的概述

1.1 灌浆技术及其原理

灌浆技术在隧道工程中的应用是比较广泛的，通过合理的处理及应用，能够封堵隧道项目原有的孔隙和裂缝，从根本上解决隧道工程存在的安全隐患，提升相关介质的应用效果，进而保障隧道工程的质量。立足于现阶段灌浆技术的实际情况，水泥浆、水玻璃浆以及其他的混合材料，是主要的灌浆材料。在开展灌浆作业的过程中，通过挤压、渗析等手段，灌浆技术的效果也会有明显的提升，将隧道缝隙中的空气和水分排出，提升隧道工程的结构强度(见图1)，保障隧道工程的质量和稳定性[1]。立足于隧道工程项目中的灌浆技术应用成效，灌浆技术的应用能够改善隧道结构的力学强度，提升隧道工程的稳定性、可靠性，更强的结构性能也能保障整个隧道的安全性。综上所述，作为隧道工程项目中常用的加固手段，需要施工单位关注灌浆技术的重要价值，选择合适的灌浆材料和方式，才能从根本上提升隧道工程的质量。

图1 某隧道工程

1.2 常用灌浆技术处理方法

在现阶段，随着灌浆技术的应用越发深入，也逐渐对灌浆技术开展了创新，并研发了越来越多的灌浆处理方法。在当前的隧道施工中，常用的灌浆技术主要有以下四种。①填充灌浆法。在实际的隧道工程中，填充灌浆法的应用并不频繁，但这并不意味着填充灌浆法的作用有限。实际上，填充灌浆法能够迅速处理隧道中的大裂缝，缩短裂缝的填补、处理时间，也能降低施工企业的成本支出。②渗透灌浆法。在隧道工程中，渗透灌浆法主要应用于侧壁，及时处理隧道侧壁的裂缝，并提升隧道侧壁以及整体的结构强度。在实际应用中，能够有效填充孔隙裂缝，整体效果也比较理想，灌浆液也能发挥出应有的价值[2]。③压密灌浆法。在隧道工程中，经常会存在一些岩石裂缝，而通过压实灌浆法能够将浆液挤入岩石裂缝。但需要注意的是要控制好灌浆的压力，才能让隧道工程的结构更加稳定，取得理想的灌浆效果。④电动化学灌浆法。电动化学手段也可以应用于灌浆环节，通过电渗构成恰当的通道，进而有序开展灌浆作业(见图2)。在科学技术的支撑下，能够加固桥梁隧道的结构，相较于其他灌浆技术，电动化学灌浆法也能取得更理想的效果。但也必须意识到，电动化学灌浆法需要较高的应用条件，基于成本因素的考量，往往应用于对质量和结构强度要求较高的桥梁隧道工程中。

图2 电动化学灌浆法

2 灌浆技术应用时的注意事项

灌浆技术形式是多样的，需要施工单位在开展作业的过程中，结合实际情况选择最匹配的灌浆技术。根据施工项目的要求，以及建筑队伍的素质、技能水平等因素，选择灌浆技术。但无论哪一种灌浆技术，都需要控制好灌浆的参数，才能确保施工的总体质量[3]。因此，在隧道施工中灌浆参数的控制，需要关注以下三个注意事项。

(1)要控制好灌浆的压力，才能发挥出灌浆技术应有的作用。由于压力是灌浆技术的主要动力源，灌浆加固的效果会受到压力大小的影响。由于大量的外界因素，对压力也会产生一定影响，阻碍灌浆操作的有序开展。如，灌浆技术的实施方式、使用的灌浆材料、实际的地层条件等因素，都会影响灌浆的压力。所以，需要立足于隧道工程的施工条件和施工环节，合理控制灌浆的压力，才能取得理想的灌浆效果。在实际施工环节，浅层地层的灌浆压力相对较小，在开展灌浆施工时，渗透系数越大灌浆的压力就会越小。所以，需要结合上述条件，控制灌浆的具体压力，推动灌浆施工的有序进行。

(2)在灌浆技术的应用过程中，也容易出现大范围的扩散，需要采取有效措施，控制好灌浆的扩散半径。随着灌浆范围的扩散，也会覆盖到更多的桥梁隧道面积，降低桥梁隧道工程的质量，阻碍灌浆施工的进度，影响整体施工的有序开展。灌浆的压力和灌浆时间，都会影响灌浆的扩散半径，所以需要施工人员及时关注灌浆的压力和时间，做好控制和调整工作，防止由于灌浆范围的扩散，降低隧道工程的整体质量[4]。

(3)在灌浆施工的收尾阶段，需要控制好浆液的凝固时间。由于灌浆液的凝固点是稳定的，所以需要利用好这一特点做好施工收尾。结合隧道工程的实际要求和特点，在灌浆液中加入催化剂，如早强剂、膨胀剂等等。在控制灌浆液凝固时间时，需要运用精准的计算，尽量缩小控制的范围和时间，才能满足隧道工程的实际需求。

综上所述，在隧道施工环节，需要遵守上述三个注意事项，应用合适的灌浆技术，才能实现隧道施工的目标，提升隧道工程的结构强度。

3 隧道施工中灌浆技术的应用要点

3.1 制定灌浆方案

结合前期的灌浆设计工作，针对灌浆技术设计出可行性较高，并且流程完善的灌浆施工方案，后续隧道施工及相关工序的开展也会更加高效。而制定灌浆方案，需要结合隧道工程的实际情况、现场环境，按照灌浆技术的操作规范和标准进行，才能更好地提升灌浆施工效果。此外，压力设定应该是灌浆方案的核心内容，合理的压力设定才能让灌浆方案发挥出应有的作用，反之，不合理的压力设定也会影响后续灌浆的可行性与充分性。为此，需要灌浆设计人员分析相应因素、立足于灌浆施工的注意事项，做好计算与分析，并深入到灌浆及隧道施工现场，勘察现场的实际情况，结合对稳定性和承载力的具体要求，设定最合理的灌浆处理压力[5]。此外，也需要及时优化灌浆方案，在制定方案之后根据实际情况做出调整，也可以尝试利用虚拟施工优化手段，验证灌浆方案的可行性，防止后续出现安全事故和各种故障。

3.2 准备灌浆材料

在隧道工程的施工中，需要选择准确的灌浆材料，并做好制备工作，才能发挥出灌浆技术的作用(见图3)，这也是灌浆技术的应用重点。通过合理的材料准备，防止后续阶段出现性能偏差问题，提升灌浆的整体效果。非化学浆液和化学浆液是主要的灌浆材料，在实际的隧道施工中，对非化学浆液的应用更加频繁，主要选择水泥及水泥膨润土浆液填补裂缝、开展施工。选择非化学浆液作为主要材料，开展隧道工程的灌浆技术，能够加固隧道工程的结构，让灌浆效果更加明显。当然，化学浆液的作用也不容忽视，在实际的隧道工程中也取得了一定成果，有着非化学浆液无法比拟的优势。水玻璃类浆液、有机高分子化学浆液等浆液类型，需要隧道工程结合实际需求，选择适合施工的灌浆技术。结合隧道工程的施工环境、地质条件等因素，针对想要获得的加固目的，选择合适的灌浆材料，才能发挥出应有的价值。而灌浆材料的制备，关键是对配合比例的控制。规定好各类型灌浆材料的原材料，精细化各种原材料的调和比例，提升灌浆材料的整体质量，在填补裂缝和孔隙时，也能取得更理想、更明显的效果。

图3 制备灌浆材料

3.3 成孔

成孔作为隧道工程灌浆技术的关键性操作，其重要性需要引起施工单位的重视。因为成孔操作与灌浆可行性的关系密切，成孔的准确度不高也会降低灌浆及隧道施工的质量。因此，需要施工企业选择高质量的钻头和钻机设备，根据隧道工程的灌浆处理位置和实际需求，选择规格合适的钻头开展作业，提升成孔质量，后续的灌浆作业也会更加顺畅。施工人员要控制好成孔的深度和方向，钻孔偏斜会严重影响后续的施工质量，用合理的孔洞结构提升施工效果。针对钻孔中遇到的粉性土，需要利用打捞砂筒和导管的方式，及时处理粉性土，保障成孔作业的进度，也发挥出灌浆技术的应有效用。

3.4 灌浆

灌浆环节对灌浆技术应用效果的影响也需要引起重视，确保灌浆液能够充分填充到隧道工程的缝隙中，提升隧道工程的结构强度，保障灌浆施工的完整度，防止后续隧道投入使用后出现空洞等问题。需要控制好灌浆管的安放质量，协调好灌浆管和成孔口的关系，必要时还要保护好灌浆管道。使用软橡皮将灌浆管道包裹起来，防止泥沙等杂物混入灌浆液，影响灌浆施工的整体效果，提升隧道工程的施工质量。在通常情况下，需要利用花管安装灌浆管道，才能提升灌浆施工效果。选择10mm规格的花管，将孔隙率控制在相关标准下，才能为灌浆施工提供完善的服务。用自上而下的方式处理灌浆作业，保障灌浆液能够到达缝隙的一定深度，对隧道裂缝和孔隙的填充更加饱满，提升隧道工程的结构强度。由于灌浆技术的处理方法和应用形式有所差别，因此也必须用个性化的方式进行管理、控制，防止在实际运用环节出现偏差。在时间充足、条件允许的前提下，也需要实时监管灌浆处理的各个环节，深度掌握灌浆作业的具体情况。在出现故障和各种问题时，也能第一时间有效处理，保障灌浆作业的有序性[6]。

3.5 封口

最终的封口处理也是应用灌浆技术需要关注的环节。需要保障灌浆液填充到隧道工程缝隙的一定深度，尽可能提升封口的可靠性。防止由于封孔不及时等因素的影响，降低隧道结构的强度和整体性。需要及时检查封口的效果，在完成封口作业的24h内，需要频繁开展观察，分析封口的效果和状况。在发现浆液下降等相关问题时，第一时间上报给负责人，及时开展补浆作业。选择与原有浆液一致的材料，确保浆液的整体性，在达到预定高度的前提下停止作业，继续观察调整直到达成灌浆施工目标。

3.6 案例分析

某桥梁为预应力混凝土连续箱梁，主桥跨度为49.0m+4×60.0m+50.0m，河道中有4个桥墩。分别在河堤两岸桥墩上下游100内，通过压密灌浆法开展防渗处理。①根据钻孔设计位置确定孔位，使用钢筋做好标记并编号，防止孔位出现误差。②结合施工图纸要求，在桩孔位置布置钻机。③使用XVL-50地质钻机开展钻孔作业，在确认孔位准确的前提下，将钻孔轴线与中心保持在一条线上。④结合施工图纸与设计要求，在预设的地层深度插入注浆管。⑤结合施工设计要求高压摆喷，将单排孔的间距控制在1.5m， 厚度在0.2m内。⑥浆液回填保障施工质量。⑦冲洗注浆管等设备，防止出现注浆管堵塞等问题。

4 桥梁隧道灌浆施工质量控制要点

虽然在隧道施工阶段，灌浆技术的作用是不可忽视的，但在实际的灌浆作业中，也会存在一些问题，影响灌浆施工的整体效果。因此，需要施工单位采取有效的控制管理措施，提升灌浆施工的质量。掌握隧道灌浆施工的质量控制要点，才能防止质量问题阻碍灌浆施工的开展。笔者结合自身工作经验，总结了以下三点隧道灌浆施工的质量控制要点。①在钻孔作业时，如果出现涌水现象，需要施工单位第一时间停止作业，结合隧道工程的位置，以及相应的施工环境、施工条件，及时采取有效措施固定灌浆。防止由于用水问题影响隧道工程质量，通过钻孔作业的开展，满足隧道灌浆施工的实际要求。②在灌浆施工的过程中，如若遇到灌浆压力迅速提升的现象，需要及时调整灌浆液的配比，将清水、水泥浆等材料添加到灌浆液中，降低灌浆液的压力，在恢复到正常压力水平后，隧道孔洞中浆液的凝结时间也会明显下降，隧道灌浆施工的进度也得到了保障。③尝试借助先进的科学技术，在隧道施工灌浆作业中引入先进的仪器设备，提升隧道灌浆施工的质量。施工人员需要掌握高新仪器设备的操作技能，了解仪器设备的实际作用和运行效果，才能用规范化的施工流程和方式，防止出现施工故障。在先进仪器设备的支撑下，桥梁隧道的灌浆施工才能有序推进，隧道工程的结构强度和整体质量也会有明显提升。

5 结 语

灌浆技术在隧道施工中的优势是无可替代的，但也需要施工单位、施工人员结合隧道工程的实际情况，选择合适的灌浆技术，并结合施工环境、地质结构等因素，设计完善的灌浆施工方案，才能提升隧道工程的整体质量，进而推动公路建设、经济发展。