试论公路隧道预加固技术

摘要： 伴随我国经济的发展，高等级公路作为公路建设的主要工程项目不断增加，因此，高等级公路的发展也促进了我国的公路隧道的新发展。由于公路隧道建设的需要，预加固技术在公路隧道工程的建设中也得到了广泛的应用，尤其对于公路隧道建设环境中出现的软岩，预加固技术能够有效的增强隧道工程建设环境周围的围岩的坚固及稳定，更加利于隧道工程的建设施工。

关键词： 预加固技术公路隧道岩注浆预加固法

Abstract: along with the development of our national economy, high grade highway roads construction as the main engineering projects continue to increase, so the, the development of high grade highway also promoted our road tunnel new development. Due to the needs of the construction of highway tunnel, the reinforcement technique in highway tunnel project construction is also a wide range of applications, especially for the highway tunnel construction environment appears in the soft rock, pre-reinforcement technology can effectively enhance tunnel engineering construction environment of the surrounding rock and the surrounding strong stability, more conducive to the construction of the tunnel project construction.

Keywords: pre-reinforcement technology highway tunnel grouting rock pre-reinforcement method

中图分类号： TV223.2+4文献标识码：A 文章编号：

预加固技术在公路隧道建设中主要运用在以下几个方面：一、膨胀土的边坡处，二、由地质构造而出现的超压密地段，三、由于隧道边坡的开挖而产生的路面变形及开裂的情况，四、由于隧道施工地区岩土层富水，在边坡开挖的初期排泄条件较差稳定不强的状况下，五、由页岩及煤系地层等软质岩而产生的深层路堑等。

1、 我国公路隧道概括

我国的国土面积中山地及丘陵占了很大部分，而公路建设及施工在过去往往采用了盘山公路及高填深挖等方式来适应山地及丘陵等自然环境，对于公路隧道这种方式采用的比较少。

但是，面对山地及丘陵地区的公路建设、尤其对于我国南方丘陵众多、地形起伏较大、沟谷深涧等曲折的地区更适合修建公路隧道而不是修建盘山公路及对路面进行高填深挖。因为，公路隧道的修建更能缩短公路的里程，有效地改善公路的运输条件，提高车辆通行的速度。但是，由于资金及技术的限制，我国前期修建的公路隧道并不多，因此对于地形崎岖的地方总是习惯修建盘山公路，不但降低公路建设的技术等级，而且对我国生山区的生态环境破坏较大，还大大增大了投资及公路养护等费用。

在大力发展高等级公路的带动下，很多山区路段采用了新技术，采用公路隧道来改善低等级公路的建设，缩短公路的路程及车辆通行时间，提高公路建设运营的总体效益。对于不适用隧道的地段，例如公路隧道地段地区构造为软岩地层时，合理采用公路隧道预加固技术进行地质预加固，改善公路隧道施工过程中遇到的各种复杂地质环境及条件。

2、公路隧道预加固设计原理

在公路隧道的建设施工中主要采取注浆加固技术对地层进行加固，提高公路隧道地段的力学强度及抗液化的能力。

在公路隧道的建设施工中，遇到软岩即沉积岩中的泥质岩及低强度的软弱夹层就可以利用注浆加固技术，运用气压、液压、电化学等原理，把能同化的浆液注入到介质中的裂缝及孔隙处来改善被注浆介质的物理性质，以便适宜公路隧道建设的需要。这种对于软弱岩层的进行的预加固的科学技术就称为注浆加固技术。注浆机理主要有五种基本机理构成：渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆、电化学注浆及高压喷射注浆。

由于软岩层的岩石硬度有所欠缺，不利用公路隧道工程的建设，因此对于施工等外力的承受力较弱，因此，对于软岩来说其外荷的承受及抗变形的能力都比较差。软岩层的注浆加固主要包括了沉积岩中泥质岩的沉积层面、软弱夹层面、节理面、不连续的裂隙面、颗粒及粒团的排列和接触方式、微裂隙等层面结构。由于公路隧道的建设环境有着独特的成岩地质结构及环境。因此，对于类似软岩等需要预加固技术的岩体的结构面主要可以分为5种即，沉积岩结构面（层面、层理、沉积间的断面、沉积软弱夹层）、火成岩结构面（原生节理、流纹面，凝灰岩夹层）、变质岩结构面（片麻理、片理、板理）、构造结构面（断层面、劈理、节理等）、次生结构面（风化裂隙、卸荷裂隙等）。

公路隧道预加固中注浆加固方式主要通过两种方式：渗透注浆方式及压密注浆方式。渗透注浆方式主要是在注浆压力的作用下，通过浆液来克服各种阻力从而进入软岩等岩面的空隙让软岩土层的空隙及裂缝中的的气体和水等物质被充分的排挤出去，使大量浆液填满软岩层的空隙从而形成密实的固化体，减少公路隧道地层的渗透性，提高整体地层的强度。压密注浆方式主要采用钻孔向公路隧道的土层中压入浓浆，并压密土体挤入浆液。使公路隧道施工地段软岩中的土体被充分压密并在压浆点的周围产生灯泡形的浆泡，经过浆泡充分挤压土体，使得土体的承载力大大提高。并且，在浆液的挤压等作用下会产生呈辐射状的上抬力会使得公路隧道局部的地层隆起，这一原理还可以纠正公路隧道地面的建筑物出现不均匀沉降等问题。采用压密注浆预加固技术的最大优势就是它能够对公路隧道建设施工中遇到的软弱土层区进行预加固并最大效果的实现土体的压密紧实。压密注浆技术主要适用于较细的粉砂中，也可以通过具有良好排水条件的黏土及非饱和黏性土来对不均匀沉降做出相应的调整，以便在公路隧道大开挖及隧道开挖过程中对邻近土层进行预加固。一般预加固的深度都要小于1 m到2m。

3、公路预加固方法

在隧道浅埋暗挖法施工中，经常遇到砂砾土、砂性土、粘性土或强风化基岩等不稳定地层。这类地层在隧道开挖过程中自稳时间短暂。往往在初期支护尚未来得及施作，或喷射混凝土尚未获得足够强度时，拱墙的局部地层已开始坍塌。为此需采用地层预加固、预支护的方法，以提高周围地层的稳定性。在城市浅埋暗挖隧道施工中，衡量隧道开挖的稳定性与否，应当有两方面的指标。一方面是施工中成洞的稳定性指标，即隧道在开挖过程中围岩不发生局部坍落或塌垮，内空变位量在容许范围内且其达到稳定的时间不能过长；另一方面是地表下沉量指标，即隧道在施工过程中地表下沉量应控制在不造成工程公害的容许值范围内。但对浅埋暗挖法隧道，由于开挖时工作面有一段无支护空间，因此相对于盾构法，其开挖中的隧道稳定性更难以保证。为阐明地层预加固的机理，首要的是必须把握浅埋暗挖地铁隧道工作面开挖的地层响应规律，这是地层预加固机理研究不可或缺的条件。惟有深入地研究隧道工作面应力与应变的分布规律，才有可能比较深入地认识和阐明隧道在开挖条件下，地层的影响以及不同区域内地层的响应规律。只有在准确了解并分析地层动态运移的基础上，才有可能揭示地层结构的形成与否以及地层结构的动态变化模式，从而正确解释地层、支护与预加固三者之间的相互作用关系，以达到揭示预加固机理的目的。就目前，尽管在现场量测、数值模拟分析以及模型试验研究方面，对浅埋暗挖地铁隧道工作面的地层响应研究的文献很多。但对浅埋暗挖法来说，限于地质条件的复杂性以及经费、人员等条件的限制，与盾构法相比，其全面系统分析的文献并不多见。无疑物理模型试验在研究中占据极重要地位，但限于土的复杂性、不确定性以及难于控制和操作，一般多采用离心模型试验。但目前离心模型试验的研究多偏重于工作面正面锚杆加固，特别是玻璃钢(管)锚杆。在国内外大量而广泛的资料基础上，结合实际工程而有目的地进行专项研究测试，全面系统地分析隧道开挖的地层响应，揭示地

4、结论

综上，高等级公路的迅速发展促进了我国的公路隧道的新发展。公路隧道的建设就需要对隧道施工地段的软岩层进行预加固技术，通过本位对于公路隧道工程的建设中对预加固技术的应用分析，可以看出采用有效的注浆加固法可以有效的增强隧道工程建设环境周围的围岩的坚固性及稳定性，更加利于隧道工程的建设施工。

参考文献：

[1]郭涛.高速公路工程中连续箱梁裂缝机理与预防探讨[J].山西建筑.2010(29).

[2]马强,蒋建新,张学峰.浅谈加筋土挡墙的施工技术[J].交通科技. 2006(02).

[3]林锦辉.浅谈高速公路工程造价控制[J].科技资讯.2006(11).

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。