暗挖法深孔预注浆加固施工技术

摘要：本文结合隧道暗挖施工，参考深孔注浆的施工案例，研究如何在保证深孔注浆施工效果的前提下，减少施工工序、加快施工进度、降低工人劳动强度，确保隧道安全顺利的施工。

Abstract: Based on the tunnel construction and the reference of deep hole grouting construction case, it studies how to reduce construction process, speed up the construction progress and reduce labor intensity, ensuring the smooth and safely construction of the tunnel under the premise of guaranteeing deep hole grouting construction effect.

关键词：深孔预注浆；软弱围岩；滑移面

Key words: deep hole grouting; weak surrounding rock; sliding surface

中图分类号：[U25] 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0140-02

0 引言

近几年来，随着国民经济的告诉增长，城市地铁工程迅猛发展且大多处于人口众多、建筑物密集、交通拥挤、管线纵横交错的闹市区。在施工时，为减少对各种环境因素和外在因素的影响，经常采用暗挖法施工，但是由于人类活动和历史因素等诸多原因，这些地区往往地下水丰富、地质情况复杂、地质条件较差，不利于暗挖工法的施工。为此，必须采取各种辅助工法进行施工。本文主要结合深圳地铁龙岗线通红区间暗挖工程，探析深孔预注浆工法的原理与特点，对比分析该方法的应用效果。

1 工程概况及地质水文条件

1.1 工程概况 通红区间隧道主要位于红荔路下方，线间距14m。周边建筑物较多，为修建于20世纪80年代的多层条形基础的老式住宅楼，距离隧道开挖线最近处约4.5m，隧道上方管线众多。

1.2 工程地质 隧道洞身通过的围岩相继有中砂、圆砾、砾（砂）质粘性土、砾（砂）质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩六种地层。

1.3 水文地质 区间范围地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。岩层裂隙水较发育，局部具有承压性，地下水位埋深2.6～5.3m。地下水的排泄途径主要是蒸发，主要补给来源为大气降水。

2 深孔预注浆初步方案

2.1 施工机具 二重管钻机：TXU-75A、XY-100地质钻机。注浆泵：ZBYB-70～11型双液注浆泵、拌浆桶、灌浆管、阀门、压力表等。

2.2 施工工艺 以二重管钻机注浆为主，地质钻机钻孔注浆为辅。①注浆施工工艺及施工顺序。管线探测定孔位钻孔制浆压浆后退压浆结束下一循环。②注浆材料。采用超细水泥、水玻璃、水泥，并掺加高强度型CT-1、CT-2外加剂和XPM外加剂。③注浆参数。注浆压力：采用0.3～2.0MPa，注浆时根据实际注浆止水效果进行调整。

2.3 施工步骤 ①超前探水。在确定实施前，钻5～6个超前水平钻孔以探明地下水发育情况。超前钻孔起点在预测突水处以前5～10m，其终点超过突水段5m。②孔位布置。按照设计孔位、角度施做注浆孔，由工作面向开挖方向呈辐射状，钻孔布置成圆形圈，终孔形成邻圈子互咬。③钻孔及压浆。全断面深孔注浆每20m为一循环，并设3～5m止浆墙。

注浆顺序为先注外圈，后内圈，再补注外圈，同一圈由下而上间隔施作。注浆压力控制在0.3～0.6MPa，钻杆每次拔出长为20～50cm。

3 方案优化

经现场实地比较，此方法主要有以下缺点：①软弱围岩隧道开挖一般采用台阶法施工，部分隧道在围岩较弱的情况下设置有临时横撑或临时仰拱，钻孔孔位设置不合理，钻机无法摆放。②钻孔数量多，钻机移动频繁，工序倒换多，劳动强度高。③钻孔总量长，需要的总时间长，无法满足工期要求。

经过综合前期监测数据分析以及现场综合情况，现场优化为11孔注浆，上台阶为9孔，下台阶为2孔。

4 优化理论依据

在施工过程中，对监测加过详细分析表明，开挖影响单侧范围约15m左右，开挖断面前方影响范围约13m左右，据此推测地层滑移面夹角约为45°。开挖面前方45°角线以上的部分均受到前期开挖的影响，地层内的裂隙在原有的基础上已经有了进一步的增大和联通。因此，深孔注浆首先从拱部开始，向两侧顺序注浆，注浆量按照全断面注浆的注浆量，再依据现场注浆效果进行调整。

这样注浆首先封闭了上部向地面方向渗透浆液的通道。周边注浆根据注浆压力传递原理，扰动过的地层由于地应力得到了部分释放，阻力相对较小，并且通道联通，浆液多沿此方向渗透流动。因此，在充分注浆的前提下，从止浆墙至前端加固端头，浆液完全能够充填和挤压密实，确保开挖作业面的稳定。

在下台阶注浆方面，由于受到的扰动较小，再加上开挖速度快，支护方便，因此两根注浆管注浆完全能够达到稳定边墙开挖作业面的目的。

在注浆压力控制方面，浆液注射压力约1.5MPa左右。优化后深孔注浆主要以压力控制为主，结合地面和洞内监测情况，在进浆速度明显降低后，立即停止注浆。

5 注浆效果

在开挖刚刚转入深孔注浆的第一个循环，注浆量较大。进入正常施工后，每一循环的注浆数量基本稳定。在注浆效果方面达到了以下目的：①在开挖支护的循环作业时间内，基本达到了作业面无水施工的目的。②有效的延长了围岩稳定时间，确保了开挖施工的安全。③缩短了循环时间，加快了施工进度。④降低了工人作业的劳动强度，提高了工效。⑤有效的控制了地面沉降，确保了周边建筑物和地下管线的安全。

6 主要存在的缺点

采用以上方案进行的注浆主要有一下缺点及注意事项：①注浆量大。减少注浆孔的数量后，为了达到注浆的效果，在注浆时，把双液浆的凝固时间调整打了10~15s之间，在浆液注入地层后，经过地下水的稀释，浆液凝固时间更加延长。②地面局部有隆起现象。由于地层地质的不均匀性和不可遇见性，在注浆过程中，出现过一次地面隆起。③未封闭初期支护易下沉。由于注浆压力大，部分浆液会返流到初支背后，引起上台阶拱部下沉，主要解决的方法是打设临时竖撑。④临时封闭的掌子面压力大，易开裂。加强临时封面的厚度，或者增加工字钢横撑背拱架前方，确保临时封面的稳定。⑤封面时不能保留核心土，确保掌子面平整，方便钻孔定位和注浆。

7 结论

深孔注浆作为一项重要的辅助工法，目前发展的理论和方法较多。主要的注浆理论有渗透注浆理论、劈裂注浆理论、压密注浆理论、裂隙注浆理论；主要的深孔注浆施工方法有钻杆注浆法、花管注浆法、套管注浆法、袖阀管注浆法、DDS法、LAG法、MT法等等，选择什么样的理论和工法要根据不同的工程地质水文条件、不同的控制要求和外部环境进行取舍。

参考文献：

[1]邝健政，等.岩土注浆理论与工程实例[M].北京：科学出版社，2001：39-93.

[2]李治国，王全胜，徐海廷.隧道钻孔注浆一体化施工技术[J].隧道建设，2010，30（4）：365-370.