注浆加固堵水技术在海底隧道施工中应用

Ｉ１８　低温建筑技术　２０１２年第９期（总第１７１期）　注浆加固堵水技术在海底隧道施工中应用　肖红渠　（中铁隧道集团有限公司技术中心．　河南洛阳４７１００９）　【摘要】海底强风化围岩的隧道施工过程中，往往由于围岩的透水能力强且力学性质差，导致开挖中存在　坍塌突水等安全隐患，为此需要进行相应的加固堵水措施来保证工程的安全进行。本文以某海底隧道为工程实　例，通过对围岩进行注浆加固，从而改善了围岩的透水能力及力学强度，保证了工程安全快速施工。　【关键词】　海底隧道；注浆加固；强风化岩　【中图分类号】ＴＵ７５３．６７　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１００１—６８６４｛２０１２）０９—０１１８—０２　随着我国现代化建设的飞速发展，隧道工程的数　层厚度为３６．９ｍ，最大水深为２５．７ｍ。围岩主要为全、　量和长度也越来越大，而隧道所处的环境也越来越复　强风化花岗岩，并夹二长岩岩脉和强风化花岗闪长岩。　杂，这对相应的施工技术提出了巨大的挑战。对隧道　围岩风化严重，呈硬塑砂质粘性土状，含有中粗砂和粉　施工安全有重要影响的围岩地质情况及水文情况越　细砂；强风化二长岩脉高岭土矿物含量较高，具有弱膨　来越受到界内的重视：如果围岩属于强风化岩体，则其　胀潜势，并含少量风化残块，围岩力学参数见表１。　力学性质就非常不理想，开挖后在原始应力下隧道变　１．２水文条件　形就会很大，极有可能出现变形失稳；再加上隧道处在　水位面以下，围岩承受的水压力很高，也有可能在开挖　表１　围岩力学参数　过程中出现突水涌水的险情。对于此，需要在开挖之　前，采取必要的控制措施，以保证工程的安全施工。　围岩篙　角　本文以某海底隧道为例，在开挖前对围岩进行注　浆加固堵水来提高围岩力学性质，从而保证开挖过程　中围岩变形稳定且大大减小突水涌水的安全隐患。　１　工程概况　全、强风化花岗岩，岩体破碎，节理裂隙发育，因此　１．１　地质条件　围岩渗透能力强，地下水极其发育，洞内超前钻探取样　隧道断面为曲墙仰拱形式，跨度１７ｍ，隧道上部岩　表明，全、强风化岩层渗透系数分别为１７．１×１０　ｅｍ／ｓ　（１）　ＣＦＧ桩提高了传统的碎石桩的复合地基承　法不当的时候，通常会出现断桩的现象，。虽然ＣＦＧ　载力，更加适合变电站地基处理。ＣＦＧ桩复合地基其　桩施工过程中可能会发生一些事故，但是只要按照本　强度和沉降均可满足规范及设计要求，证明这种地基　文所述的预防措施进行严格管理，完全可以将事故发　处理方式是科学，安全合理的，且大幅缩短了工期。　生率降至最低，取得比较好的社会效益及经济效益。　（２）　ＣＦＧ桩充分利用了工业废料粉煤灰代替水　泥且桩身不配筋可大幅减少工程造价，还具有施工速　度快、质量控制好等优点。　参考文献　（３）　在实现同样的承载效果的同时，ＣＦＧ桩桩　［１］　申素芳．ＣＦＧ桩法在某变电站地基处理中的应用［Ｊ］．科技信　身不用配置钢筋，可节约大量钢材，这在不可再生资源　息（学术研究），２００８，２３．　１３益紧缺的今天尤其重要，再加上由此而生的良好的　［２］周先荣．ＣＦＧ桩复合地基的设计、施工与检测［Ｊ］．岩土工程　界，２００２，５（７）．　防腐蚀性能，更值得在沿海地区广泛推广。　［３］　阎明礼，张东刚．ＣＦＧ桩复合地基技术及工程实践［Ｍ］．北京：　（４）　ＣＦＧ桩设备简洁，在变电站施工过程无泥　中国水利水电出版社，２００１．　浆污染，没有噪音，更加适合基础建设。　７结语　【收稿日期】２０１２—０３—３０　目前ＣＦＧ桩在我国许多变电站地基处理中得到　［作者简介】黄锦林（１９７８一），男，广东佛山人，工程师，从事　广泛应用，但在实际的开挖与截桩的工作中，使用的方　电力工程管理、土建工程管理工作。　肖红渠：注浆加固堵水技术在海底隧道施工中应用　１１９　和２１．４×１０一ｃｍ／ｓ；单孑Ｌ最大涌水量约５０ｒｎ３／ｈ。　２注浆加固堵水控制　增加了ｌ０个补充注浆孔重新进行效果检查，直到满足　要求为至。注浆前后围岩物理力学参数对比见表２。　２．１　注浆原理　注浆是利用配套的机械设备，采取合理的注浆工　艺，将注浆材料注入工程对象，以达到填充、加固、堵水　等目的…。通过注浆，全、强风化花岗岩的裂隙、孔隙　空间在压力下被水泥浆液填充、挤密，最后和水泥浆固　结体形成完整的岩体，从而能够大大提高围岩的完整　性、承载能力，抗透水能力。　２．２注浆方案　该风化岩体的海底隧道，由于其跨度大，因此采用　洞内掌子面前方全断面注浆加固和堵水，注浆加固纵　向范围为掌子面前方２３ｍ，含止浆盘，径向范围为开挖　轮廓线外部５ｍ以内，浆液扩散半径为１．５～２．Ｏｍ，共　１９５个注浆孔（包括检查孔２８个，补孔１０），单孔直径　为９０ｍｍ，注浆终压３．０～４．ＯＭＰａ，注浆速度为５～１１０　Ｌ／ｍｉｎ。通过注浆，能够在隧道开挖界面周边形成一　个注浆固结体的止水帷幕，其抗渗能力强，可以有效防　止在开挖过程中可能出现的突水涌水等安全隐患，另　外还可以加固开挖界面周边围岩，提高岩体承载能力，　大大减小开挖后围岩的沉降、收敛变形，提高稳定性。　２．３浆液选择与配比　对于节理裂隙极其发育的全、强风化花岗岩岩体，　其岩质呈硬塑粘土，并还有粉细砂。因此注浆材料选　取超细水泥浆液为主，这样浆液中的水泥颗粒，能够在　注浆压力下进入岩体内部，充实挤压并最终固结，从而　加固围岩。另外，由于隧道围岩的水下埋深较大，为了　能够提高注浆效果，采用超细水泥一水玻璃双液浆辅　助注浆，可以有效防止地下水对浆液的冲散稀释。浆　液配比情况为，超细水泥单液浆的水灰比为（０．８～　１）：１，超细水泥一水玻璃双液浆的水泥浆比水玻璃为　１：（１～０．３）。　２．４注浆工艺　主要采用了前进式注浆、孔口密封钻杆后退式注　浆、钢管孔底注浆三种工艺加固地层和进行堵水。　３注浆效果检验与评价　将注浆效果检查方法按分析法、检查孔法、开挖取　样法、变位推测法和物探法进行了５类１４种比较系统　的分类　，根据特定的情况，该隧道的注浆效果采用　钻孔检查法。根据在注浆过程中浆液流量及注浆压力　的变化情况，选择可能存在的薄弱部位进行检查孔检　验注浆效果。首先测定检查孔的涌水量，并且取芯，然　后测定岩芯的物理力学参数，并根据检查结果确定是　否要进行补充注浆。本次注浆检查孔数量为２９个，其　中取芯孑Ｌ　７个，检查结果发现注浆效果基本达到设计　效果。另外对于不合要求的部位进行了补充注浆，共　表２　注浆前后围岩物理力学指标对比　从注浆结果来看，注浆后围岩的含水率、抗压缩　性、力学强度及承载能力都大大提高；注浆后，由于在　开挖周边形成了一个强度高、抗渗能力大的止水帷幕，　因此可以保证开挖过程不出现涌水突水等事故，并且　大大减小了开挖后围岩的变形，减小了坍塌失稳的风　险。在实际开挖过程中，该循环实际开挖长度ｌｇｍ，平　均每天开挖１．Ｏｍ，围岩稳定，掌子面和隧道周边岩壁　基本无水，施工安全且顺利。　４结语　（１）注浆后围岩强度和抗压缩性得到改善，含　水率明显降低，围岩承载力大大提高，抗渗能力增强。　（２）　注浆后，由于在开挖周边形成了一个强度　高、抗渗能力大的止水帷幕，因此可以保证开挖过程不　出现涌水突水等事故，并且大大减小了开挖后围岩的　变形，减小了坍塌失稳的风险。　（３）　注浆后开挖长度为１８ｍ，平均每天开挖　１．Ｏｍ，围岩稳定情况良好，未发生涌水突泥，施工安全　且顺利。　参考文献　［１］张民庆，彭峰．地下工程注浆技术［Ｍ］．北京：地质出版社，　２００８ｔ１—１２．　［２］　张民庆，张文强，孙国庆．注浆效果检查评定技术与应用实例　［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００６，２５（２）（增）：３９０９—３９１８．　［收稿日期］２０１２—０４—０６　［作者简介］　肖红渠（１９７３一），男，河南巩义人，高级工程师　从事隧道与地下工程研究工作。