隧道地表注漿加固

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1、地表預(yù)注漿加固公路隧道淺埋偏壓破碎圍巖效果分析摘要：針對(duì)XX隧道一段淺埋偏壓破碎圍巖的實(shí)際情況，為提高圍巖強(qiáng)度，降低圍巖的通透水性能，改善隧道成拱的作用，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)水資源、保證工程安全之目的，提出了采用水泥單液漿和水泥水玻璃雙液漿的地面高壓預(yù)注漿處治措施，并通過(guò)數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)詳細(xì)分析了處治效果。綜合分析表明：注漿處理后，圍巖完整程度和強(qiáng)度明顯提高，隧道斷面凈空收斂和拱頂下沉穩(wěn)定速度較快，最終變形值較小，初期支護(hù)和二次襯砌整體受力特征得到很大改善，注漿處治效果非常顯著。關(guān)鍵詞：隧道工程；地表預(yù)注漿；處治效果；數(shù)值分析；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)1引言XX公路隧

2、道常因地質(zhì)地形原因要穿越淺埋破碎區(qū)，這就使隧道在開(kāi)挖時(shí)容易造成冒頂式塌方，存在重大的安全和質(zhì)量隱患，且在隧道施工過(guò)程中，由于埋深淺、巖層破碎、含水量大，極易出現(xiàn)大的涌水，造成隧道內(nèi)的坍塌。開(kāi)展快速、安全、經(jīng)濟(jì)的隧道淺埋破碎帶處治技術(shù)研究，己成為高等級(jí)公路建設(shè)的重大課題，也是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。注漿法是利用壓力將能固化的漿液通過(guò)鉆孔注入巖土孔隙或建筑物的裂隙中，使其物理力學(xué)性能得到改善的一種方法。該方法出現(xiàn)于19世紀(jì)初的法國(guó)，而我國(guó)的注漿技術(shù)研究起步較晚，20世紀(jì)50年代以前所做工作很少，50年代之后開(kāi)始初步掌握注漿技術(shù)。近年來(lái)，注漿法在土木工程的

3、各個(gè)領(lǐng)域中，特別是在水電工程、井巷工程中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為不可或缺的施工方法。在隧道工程中，地表注漿主要應(yīng)用于圍巖地質(zhì)條件差、偏壓、洞口及淺埋等段的圍巖加固中。不可否認(rèn)，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，我國(guó)的注漿技術(shù)無(wú)論是在理論上，還是在實(shí)際應(yīng)用上，都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，提出了不同的注漿理論。但由于注漿工程的隱蔽性以及地質(zhì)條件的復(fù)雜性，使注漿技術(shù)的發(fā)展仍相對(duì)落后于其他科學(xué)技術(shù)，尤其在公路工程建設(shè)中，由于缺乏系統(tǒng)的試驗(yàn)和研究，在注漿效果的綜合評(píng)價(jià)方面未形成一套完善的方法體系，不免給設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)巨大困難，對(duì)工程造成經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)公路工程建設(shè)中的注漿技術(shù)進(jìn)行

4、全面而深入的研究，進(jìn)而形成一套適合于公路隧道的注漿應(yīng)用技術(shù)和綜合評(píng)價(jià)方法體系顯得非常必要。本文結(jié)合地表預(yù)注漿加固圍巖在天汕高速公路廣福隧道左線的淺埋偏壓段實(shí)體工程中的應(yīng)用，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)詳細(xì)分析了其加固效果，研究成果將有助于構(gòu)建適合于公路隧道的注漿效果綜合評(píng)價(jià)體系。2工程背景天汕高速公路廣福隧道，位于廣東省梅州市蕉嶺縣廣福鎮(zhèn)和文福鎮(zhèn)之間，為分離式雙洞隧道，其中左線隧道全長(zhǎng)2114m，右線隧道全長(zhǎng)2101m，平面線形采用直線和半徑4100m的圓曲線。隧道建筑限界寬10.75m，高5.00m；內(nèi)輪廓凈寬11.36m，凈高7.01m。隧道山體受

5、后期(喜山期)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響比較嚴(yán)重，斷層發(fā)育，尤其小斷層較多。其中對(duì)隧道影響較大的F1斷裂，與隧道走向平行；其次級(jí)的小斷層橫貫隧道，造成圍巖破碎，巖體完整性差。注漿段為隧道左線，長(zhǎng)60m，此段屬于淺埋偏壓段，最大埋深為29.3m，最小埋深為23m，圍巖比較破碎。另外，此段多為弱風(fēng)化碎裂花崗巖，局部微風(fēng)化，中粗粒結(jié)構(gòu)；巖石成分以鉀長(zhǎng)石為主，石英次之，含少量的黑云母；受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖石構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，熱液蝕變礦物葉臘石含量較多，常呈不規(guī)則脈狀、團(tuán)塊狀出現(xiàn)，致使巖石整體強(qiáng)度變低，巖石常沿裂隙面斷開(kāi)，而且松散狀的覆蓋土層相對(duì)較厚，頂板巖石厚度薄且破

6、碎，同時(shí)結(jié)合鉆孔施工時(shí)泥漿大量漏失的情況，開(kāi)挖時(shí)極有可能出現(xiàn)大面積的坍塌、冒頂現(xiàn)象。因此，決定對(duì)該段實(shí)施地面高壓預(yù)注漿處理，以提高圍巖強(qiáng)度，降低圍巖的通透水性能，改善隧道成拱的作用，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)水資源、保證工程安全的目的。3注漿實(shí)施方案3.1注漿材料注漿材料采用水泥單液漿和水泥水玻璃雙液漿兩種，即外圍周邊孔采用雙液漿，內(nèi)部采用水泥單液漿。當(dāng)內(nèi)部的地下水豐富，地下水活動(dòng)較強(qiáng)，吸漿量大，注漿壓力不上升的情況下內(nèi)外均采用雙液漿。其中，注漿用水泥采用活性高，出廠日期不超過(guò)3個(gè)月的42.5R.以上普通硅酸鹽水泥；水玻璃采用出廠濃度45Be′(波美度)，模數(shù)

7、2.8~3.4的水玻璃原漿，使用時(shí)用水稀釋成35Be′。為了選擇適合廣福隧道地表注漿的最佳漿液配合比，對(duì)各配合比的漿液性能作了幾組有代表性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，重點(diǎn)比較其凝結(jié)時(shí)間、抗拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度。具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及設(shè)備所能達(dá)到的要求，決定單漿液水灰比為0.5︰1，雙漿液水灰比為0.8︰1，而水玻璃和水泥的質(zhì)量比為3︰20。表1現(xiàn)場(chǎng)配合比試驗(yàn)結(jié)果3.2注漿范圍注漿范圍可根據(jù)地質(zhì)情況、地下水壓力大小和隧道施工方法等因素綜合確定。一般來(lái)說(shuō)，注漿加固半徑為隧道開(kāi)挖半徑的2~3倍，當(dāng)?shù)叵滤畨毫^(guò)大或在水下施工時(shí)，應(yīng)為隧道開(kāi)挖半徑的4~6倍。本次地

8、表注漿加固的豎向范圍為開(kāi)挖輪廓拱頂以上8m至仰拱底以下2m；橫向范圍為開(kāi)挖輪廓以外3.8m。注漿加固范圍如圖l所示。圖1注漿加固范圍圖(