德胜口隧道洞口地表注浆施工技术

　　摘要：德胜口隧道洞口位置都处于浅埋、偏压地段，且地表覆土松散，通过地表注浆加固土体，隧道实现了快速、安全进洞的目的，本文主要介绍注浆的施工方案设计,施工工艺,施工控制及注浆前后的监测情况等。
　　关键词：德胜口隧道，地表，水泥浆液，注浆
　　 隧道施工中，洞口段围岩一般比较破碎、地质条件较差，应遵循尽量减少对岩体扰动的原则，以提高洞口段岩体和边、仰坡的稳定性。强调“早进洞、晚出洞”，适当延长洞口和隧道的长度,尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口.让隧道洞口周围的植被得到妥善保护,维护原有的生态地貌。洞门力求与自然环境、人文景观相协调。在保持边、仰坡稳定的前提下，及时施作洞口，并在进洞之前，结合洞口的实际情况，先作好洞口地表的防排水措施。在大断面、浅埋和地质条件差的情况下通常采用地表预注浆、超前长管棚注浆等预加固措施。
　　1工程概述
　　德胜口隧道进京方向洞口处于十三陵镇沟涯风景区，为了减少对原有生态环境破坏，力求保持风景区原貌，洞门采用削竹式洞门，减少边、仰坡开挖。隧道洞口段近80m覆盖层厚度仅2～14m。且覆土主要为为碎石夹粘土、碎石土、强风化基岩，靠东侧为山体，地势较高，西侧为冲沟，地势较低。呈浅埋偏压地势。同时德胜口隧道开挖面积达154.5m2，属超大断面隧道，洞口暗洞施工条件极为不利，进洞难度相当大。
　　由于施工期间临近冬季，为保证冬季隧道能正常施工，需尽早进洞，通过多次组织专家论证，拟定对洞口浅埋偏压段松散覆土采取地表注浆预加固，然后采用双层小导管进洞的方式。
　　2注浆加固原理
　　在地表用钻孔机械打孔，通过钻孔用一定的压力将水泥浆液压入土体孔隙、强风化岩体裂隙中，碎石土孔隙、岩土层的界面、岩土的裂隙以及细颗岩体内注入具有充填、胶结的浆液材料，经过浆体的充填、压密、渗透、劈裂等作用后，使岩土体洞穴、孔隙、裂隙被浆体充填，增强覆土强度、稳定性和防水性，使隧道或地下工程能正常施工。
　　3注浆方法
　　采用双层管双栓法。双层管双栓法施工工艺：采用液压潜孔钻钻孔成形后，拔出钻杆撤走钻机，然后向钻孔中插入一根套管，该套管的节长33～50cm，其中开有小孔（即注浆孔），孔口外侧用胀圈包好，当孔内加压注浆时，胀圈胀开浆液从小孔中喷出进入土层，不注浆时胀圈封闭喷射口，故土和地下水均被胀圈拒之喷射口之外，不会逆向进入注浆管内。
　　注浆时把两端都装有密封双塞的注浆芯管插入上述外管中，由于注入压力的作用浆液从两组双塞的中间经喷射口胀开胀圈进入土层中，逐次提升（或下降）芯管，即可实现逐段分层注浆。
　　4施工工艺
　　4.1注浆参数的选择
　　4.1.1注浆范围
　　
　　注浆主要控制在碎石土层及强风化基岩层，注浆加固圈为隧道开挖轮廓线以上4.5m。
　　4.1.2注浆压力
　　周边孔：0．5～1.0MPa；中间孔：1～1.5MPa。
　　4.1.3注浆材料及浆液
　　注浆材料：
　　①水泥：42.5级普通硅酸盐水泥水泥。水泥不应超过出厂日期三个月，受潮结块不得使用，水泥的各项指标应符合验收标准。
　　②水：注浆用水通过试验不得采用PH值小于6的酸性水和工业废水。
　　③注浆浆液：采用普通单液水泥浆，水灰比(重量比)（0．6～1.0）：1，调整水灰比，达到不同的终凝时间。
　　4.1.4孔间距及布置
　　孔间距：周边孔孔距0.8×0.8m，中间孔孔距：1.0×1.0m，呈梅花型布置。
　　4.1.5浆液注入量
　　采用定压和定量相结合的方法，根据围岩孔隙率和填充率计算注浆量。
　　参考公式为：Q=∑(A•n*a%)。式中：
　　Q——注浆总数量，m3；
　　A——被加固围岩的体积，m3；
　　n—被加固围岩的孔隙率，％，
　　a—经验充填率，%。
　　4.2施工工艺
　　4.2.1施工准备
　　1）施工场地、测量放样
　　（1）平整场地：首先对于要注浆的施工场地进行平整，然后进行碾压密实；
　　（2）施工放线：按照设计布孔形式放出注浆孔位，并明确标示出来；
　　（3）钻孔前，对注浆段测设横断面，在横断面图上对每个钻孔进行放样，标明每个断面上点位的钻孔深度。
　　2）主要机具设备
　　序号 机械名称 规格 数量（台） 说明
　　1 钻机 JS-1100 5 超前勘探、钻进成孔
　　2 压浆泵 UB-3 3 把配制好的浆液压入岩层、土层
　　3 柴油机 R175A 5 动力
　　4 浆液搅拌机 SM200 1 配制注浆用浆液
　　5 储料桶 400L 1 储存配制好的浆液
　　3）劳动力组织
　　序号 组别 工作内容 人数
　　1 技术员 安排任务、指挥施工，作好施工记录 1
　　2 钻孔 钻进成孔、下套管 10
　　3 注浆 制备浆液、注浆、封孔 5
　　4 试验员 检查施工配合比、做试验块 1
　　5 清运组 清除桩头及多余弃土、运至弃土场 2
　　
　　4.2.2钻孔
　　钻孔开孔直径110mm，在土层过厚地段开孔130mm，钻孔采用干钻或无水反循环，注浆套管采用跟管钻进，直至软粘土顶部。如无软粘土层，钻进至基岩面下20cm，换径91mm钻进，钻进至岩层基岩面以下设计要求部位。钻孔施工按照先两边、后中间的施工顺序，先进行最远一排孔的施工，然后进行最内一排孔的施工，最后进行中间一排加强孔的施工。在同一排，为防止相临施工孔之间窜浆，采用间隔施工法，施工孔间距为5孔，即：先进行1#、6#、11#、16#……孔施工，再进行2#、7#、12#、17#……孔施工，按此顺序，直到全排孔施工完毕。
　　4.2.3压水试验
　　在两侧坡面第一个成孔作为压水试验孔，以此孔的压水量、终止压力来确定注浆压力、注浆量、影响半径等注浆参数，同时调整设计参数，确定合理的注浆施工参数。
　　4.2.4下套管与封堵
　　套管采用φ91mm钢管，每个孔的套管从孔底向上4.5m范围钻设注浆孔，孔径6～8mm，间距15cm，梅花形布置。芯管管采用φ76mm钢管，与注浆软管连接。套管与孔壁的间距1m范围用砼封堵或用止浆塞，以确保注浆孔的密封性。
　　4.2.5注浆
　　注浆顺序与钻孔顺序一样：按照先两边、后中间的施工顺序，先进行最远一排注浆孔的施工，然后进行最内一排注浆孔的施工，最后进行中间一排加强注浆孔的施工。在同一排，为防止相临施工孔之间窜浆，采用间隔施工法，施工孔间距为5孔，即：先进行1#、6#、11#、16#……孔施工，再进行2#、7#、12#、17#……孔施工，按此顺序，直到全排孔施工完毕。
　　1）注浆施工步骤及施工重点
　　（1）施工注浆应先外侧边缘，后中心部位；
　　（2）土层注浆宜隔排跳孔、分层进行注浆；
　　（3）对于注浆效果较差地段应进行补充注浆。
　　（4）注浆压力控制:注浆压力一般控制在0.5～0.1MPa，最大压力1.5MPa，当注浆压力超过1.5MPa时，可停止注浆；必要时可间歇式注浆。
　　2）注浆结束标准
　　碎石层
　　（1）土层注浆初始的注浆量控制，每延米注浆量达到300～500升时即可转放下一延米处注浆；
　　（2）注浆范围中部的土层注浆压力逐渐增加，当注浆压力达到1.0MPa，进浆量明显减少并持续30分种可终止注浆，当注浆压力达至1.5MPa即可停止；
　　（3）注浆过程中发现冒浆暂停注浆，孔口封堵后继续进行注浆，但应减少压力或加浓浆液。
　　岩层
　　（1）当注浆量小于20升/分，注浆压力达到0.5～1.0MPa时，并持续30分钟时；
　　（2）岩层裂隙不发育和岩层完整的钻孔，注浆压力达至1.0～1.5MPa，浆液难以注入时；
　　（3）单孔注浆量达到平均注浆量1.5～2.0倍以上，且注浆量明显减少时；
　　（4）冒浆点已出有效距离3～５m时。
　　4.2.6注浆效果检查
　　全部注浆完成以后7天，进行注浆效果检查和评定，不合格者进行补钻孔注浆。检查孔不少于6个。
　　1）对注浆过程中的各种施工记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求。
　　2）检查孔是主要检测质量方法、取芯、肉眼判断注浆固结质量和抗压强度测定，固结土体强度大于0.2Mpa。

　　5保证措施
　　5.1安全措施
　　（1）钻机移位必须听从统一指挥；
　　（2）钻机定位后必须垫实安稳，三脚架要有防滑措施工，钻机座于脚手架上应有足够的强度和稳定性。
　　（3）注浆泵必须安装回浆阀，并保持畅通,拆除注浆管路时，应先打开回浆阀，释放压力；
　　（4）钻孔前期，应做好对外协调工作，切实保证下部无管线，并制定切实可靠的措施，以保护好地下管线；
　　5.2、 质量措施
　　（1）严格按设计要求及国家现行规范施工。注浆孔位准确无误,注浆钻机偏斜率不大于0.3%。
　　（2）严格执行注浆终结标准，注浆质量主要由注浆压力和注浆量所控制。
　　（3）浆体经搅拌机充分搅拌均匀后,才能开始注浆,并在注浆过程中不停顿地缓慢搅拌,搅拌时间要小于浆液初凝时间,浆体在泵前需经过筛网过滤。对普通搅拌机械搅拌时,搅拌时间不少于3min。
　　（4）对注浆情况进行核实和准确记录。减少串浆、大量漏浆、冒浆等异常现象，注浆压力达设计要求，并按正常工序结束注浆。
　　（5）各班交接时,做到注浆孔移交、原始记录核对移交,以防漏灌,发现问题立即纠正。
　　（6）检查孔是主要检测质量方法、取芯、肉眼判断注浆固结质量和抗压强度测定，固结土体强度大于0.2Mpa。
　　5.3环境保护措施
　　本工程处于十三陵风景保护区，需加大环境保护力度，减少对自然环境破坏。
　　（1）施工时，保持现场规范整洁，无用材料要及时收集整理归位；
　　（2）钻孔注浆时，要随时注意周围的地面情况，避免漏浆造成水污染；
　　（3）注浆时及注水试验时，要把废弃的水或浆液通过排水沟排入指定位置，沉淀过滤；
　　（4）结石及其他废弃材料清运至指定弃土场，不得随意放置。
　　6结束语
　　德胜口隧道进京线洞口地表注浆耗时45天，与洞口段明洞开挖同时进行，从钻芯取样看，土柱被压紧挤密，石柱裂隙充满浆液，暗洞开挖过程中，土体自稳性较好，易成拱，原设计采用CRD法开挖，后改为七部台阶法开挖，顺利通过了洞口浅埋、偏压段。大大缩短了开挖时间，节约了投资。
　　
　　
　　参考文献：关宝树隧道工程施工要点集人民交通出版设