注浆技术在青岛胶州湾海底隧道的应用及效益分析

摘要：注浆技术在青岛胶州湾海底隧道建设中的推广应用，主要以周边帷幕注浆和局部注浆为主，在保证注浆效果的同时，减少了注浆孔数和提高了注浆效率，达到了国内外先进水平。为海底隧道提前贯通建成起到了保证性作用，从而实现了良好的经济、社会和环境效益。

关键词：注浆技术；海底隧道

Abstract: grouting technique in the Qingdao jiaozhou bay tunnel construction in the popularization and application, mainly around the heavy curtain grouting and the local, to insure the effect of grouting in at the same time, reduce the number and improve the efficiency of the grouting, grouting hole has reached the advanced level both at home and abroad. To ensure sexual role in the tunnel transfixion built early, which achieved good economic, social and environmental benefits.

Key words: grouting technique; The channel tunnel

中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

主要成果和创新点

（1）断层破碎带的注浆加固和地下水排放的控制是青岛胶州湾隧道工程的关键技术问题，本项目紧密结合该工程的地质特点，开展了注浆堵水和涌突水防治技术攻关，对注浆方案、注浆参数、注浆工艺、注浆材料、机械设备配套、防治水和涌突水应急预案进行了系统研究，运用本项目的研究成果在胶州湾隧道工程中取得了显著的效果。

（2）提出了以“围岩级别、探孔水量和水压”为主要依据的注浆方案选择原则。通过理论计算、室内和现场试验，优化了注浆参数和施工工艺，解决了大断面海底隧道断层破碎带注浆的难题，取得了很好的注浆堵水和加固效果。

（3）针对普通水泥浆、超细水泥浆、特制硫铝酸盐水泥浆、水泥-水玻璃浆四种注浆材料，采用试验方法对其配比、流动性、稳定性、结实率、结石体强度、耐久性等指标进行了试验和检验，确定了各种注浆材料及配比的使用条件和标准，提出了超前预注浆以超细水泥浆液为主其他浆液为辅的注浆材料组合方案，从而简化了注浆材料的选择程序，减少了注浆段开挖后的补充注浆工作，达到了注浆加固和堵水安全、可靠而且经济合理的效果。

（4）开发了使用可重复膨胀止浆塞和使用一次性膨胀止浆塞的孔内分段注浆、使用机械止浆塞的孔口一次性注浆等注浆工艺，其中重点改进了一次性膨胀止浆塞的连接方式，实现了孔内分段注浆的目的，具有创新性。通过现场试验和应用分段前进式注浆、全孔一次性注浆工艺，按照水量大小建议了注浆工艺选择标准，提出了超前预注浆以全孔一次性注浆、分段前进时注浆、开完后以止浆塞孔内补充注浆的注浆组合方案，使胶州湾海底隧道断层破碎带的注浆工程得以顺利实施。

（5）针对胶州湾海底隧道断面大、断层多、处理难度大，开发了以多臂凿岩台车钻孔和高速旋流式制浆机制浆、高压注浆泵注浆、注浆记录仪自动记录注浆参数的信息化钻孔注浆设备配套系统。通过采取“分区钻孔、分区注浆、钻注平行作业”方案，实现了海底隧道不良地质超前预注浆的信息化快速施工，将每循环30m钻孔和注浆作业时间缩短到7-15d，达到了国内外先进水平，为快速处理断层破碎带提供了新的设备配套模式，具有创新性。

（6）为确保隧道开挖施工安全，开发了海底隧道治理断层破碎带突涌水的成套技术，该技术包括综合超前地质预测和预报、注浆堵水、钻孔防突、多级泵站抽排水系统排水、洞内无线通信与报警、门禁防水系统、逃生路线设置以及应急抢险物资配备等。在此基础上，提出了胶州湾海底隧道应急抢险救援体系和预案并进行了实地演练，为胶州湾海底隧道实现安全、优质和高效施工提供了有力的保障。

（7）为有效评估海底隧道断层破碎带饿注浆加固效果，提出了以检查孔单位出水量、单位吸水率、取芯率、地层渗透系数、胶结体强度为主要指标的“五参数”注浆效果综合评价方法，并确定了相应的评价标准，具有实用性。

综上所述，本项目通过多种注浆方案、注浆材料、注浆工艺、机械设备的综合运用以及研究和开发，使预注浆技术在青岛海底隧道断层破碎带施工中得到了成功应用，很好地解决了断层破碎带和微裂隙岩体快速注浆的难题，在注浆理论的综合应用，尤其是注浆技术的实践上有重要创新和突破，在注浆技术和工艺上具有独创性和开拓性，所研究及开发的海底隧道注浆成套技术在实际工程中应用效果良好。

二、经济、社会和环境效益分析

注浆技术的研究及其科研成果的应用 提高了施工的技术和水平，使施工技术得到创新和进一步的优化与完善，保证了隧道的安全、优质、高效和快速施工，确保了青岛海底隧道的按期通车，提升了我国在海底隧道工程施工中处理断层破碎带等不良地层的科研水平和施工能力，产生了巨大的经济、社会和环境效益。

经济效益分析

（1）采用超细水泥浆液、普通水泥浆液进行注浆堵水比采用化学浆液成本低，现场施工配置方便，注浆施工的工艺简单、强度高、对环境污染小。从经济性角度考虑，化学浆液造价为28000-50000元/m3,而超细水泥浆液造价仅仅为2500-6000元/m3，其造价远远低于化学浆液，若按照隧道每延米注浆量20m3计算，采用超细水泥要比化学浆液每延米节省造价50万-88万元，仅胶州湾海底隧道在注浆方面就节省投资7亿以上。此外，由于超细水泥的后期强度高、耐久性好，使得加固后的围岩抗水压能力和稳定性大大提高，可以更好的保证隧道开挖安全。

（2）通过现场试验研究，优化了注浆参数，采用有针对性的布设孔位及以周边帷幕和局部断面帷幕注浆为主的方案，比常规注浆的布孔方式减少孔数40%以上，从而在保证注浆效果的同时，降低了人工投入和材料消耗，节约了成本。

（3）本项目采用了多臂凿岩台车钻孔的方式替代了传统单臂凿岩机进行钻孔，提高了钻孔速度近4倍，注浆工期最高可缩短一倍。胶州湾隧道共14条断层，每条断层平均注浆工期按照10d计算，则注浆需要140d，可节约工期140d。按照通车后每辆车30元的标准收费，如果按照隧道通车后实际统计的平均日交通量2.5万辆计算，则可提前回收投资10500万元。

（4）采用本项目研究成果可实现堵水的可控制性，减少了隧道后期运营时的抽排水费用和设备因渗漏水导致损坏产生的维修费用。

2、社会效益分析

（1）由于注浆技术科研成果在青岛海底隧道穿越断层破碎带的施工中得到了很好的应用，使得胶州海底隧道提前6个月贯通。目前，从青岛至黄岛由高速公路同行要1.5h,轮渡通行40min，而胶州湾海底隧道建成通车后，穿过整个隧道只要5min，青岛、黄岛两地的车程也从1.5h缩短到10min左右。隧道的尽快通车将极大地提高两地客流量，方便两地居民的往返出行，同时带动黄岛相关产业的快速发展。

（2）海底隧道早一天建成通车，使得青岛东西部由天堑变通途，对青岛的整个经济将产生重大的影响。隧道的贯通是城市环湾保护、拥湾发展的重要战略，具有里程碑式的、标志性的重大意义，不仅解决了长期以来的“青黄”不接，也消除了长期以来人们的心理障碍，以后那种去黄岛就是去郊区的思想将不复存在。

（3）隧道提前贯通后，将青岛、黄岛、红岛三片区城区组成青岛市中心城区，使得东西部的人流、物流、商流得到迅速发展，对青岛市的社会、经济发展将产生巨大的加速度。

（4）隧道的贯通，将对整个山东正在筹建的山东半岛蓝色经济区一体两翼的框架产生影响，青岛作为一体两翼的基地城市，将更好地发挥带头作用，带动山东半岛城市群乃至于带动整个山东半岛的蓝色经济区的发展，发挥前所未有的历史性作用。

3、环境效益分析

（1）海底隧道提前贯通和早一天建成，两地同行将不受天气影响，具有全天候运行的特点，让两地彻底告别“青黄不接”的局面。

（2）在海底地层中采用的超细水泥浆具有无毒、无污染、耐久性强等特点，不会污染海洋环境生态，海底隧道建成后也不会破坏胶州湾及湾口的景观和海洋生态环境。

结束语

近年来，国家对海底隧道的工程项目建设日趋增多，目前规划中的烟台至大连的渤海海峡通道、连接大陆与台湾的台湾海峡隧道。希望在今后的工程建设中注浆技术能够更加广泛地应用。

参考文献：

参考文献：

《青岛胶州湾隧道工程科研与实践》．青岛：青岛国信胶州湾交通有限公司

【作者简介信息】

姓名：王超，性别：男 学历：本科，出生年月：1983年2月生，

籍贯：宁夏中卫，

职称：工程师，

研究方向：工程技术及项目管理学研究方向

工作单位：中铁隧道股份有限公司.