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摘要：注漿是一種應用廣泛、非常實用的工程施工技術。當前，我國隧道工程建設缺乏完善的現場注漿試驗設計、施工、質量控制體系，給隧道工程現場注漿質量和工程整體施工質量控制帶來不利影響。本文針對某隧道工程淺埋段巖溶區的現場注漿試驗實際與實施展開探討，提出了適合巖溶區公路隧道地質條件的現場注漿試驗設計標準與實施方案，希望能為類似工程的現場注漿試驗設計、施工提供參考。

關鍵詞：隧道工程；現場注漿；注漿試驗

1引言

目前，注漿技術在水電水利領域的應用非常廣泛，在理論、試驗、設計、質量檢測等方面的發展領先于其他行業。而在公路隧道工程建設領域，注漿技術的應用還在初級階段，大部分技術都借鑒于水利水電工程的注漿，本行業的注漿技術理論與實踐體系尚未完善。而且水利水電工程與公路隧道工程存在差異，全部參考水利水電工程的注漿技術規范會給公路隧道工程的施工帶來問題。在此背景下，本文就巖溶區隧道工程現場注漿技術的試驗設計與實施展開探討。

2隧道工程現場注漿試驗區地質概況

通常情況下，應該優先選擇地質環境具有代表性的地段區域作為現場注漿試驗區。如有必要，還可以根據實際情況選取多個區段設置多個現場注漿試驗區。地表注漿通常選擇加固區，因此，可以選取加固區的一段作為注漿試驗區，目的盡量降低成本，減少環境污染，同時還應該考慮現成地形、水電、運輸、水文地質條件等多個因素。本次注漿試驗選擇某隧道加固區部分地段作為試驗區域，進行地表注漿試驗。該地區埋深最淺，地質條件復雜，隧道洞跨為12.7m，埋深為6~25m，h<2D。從圖1可以看出地質條件極為復雜。

3影響試驗區現場注漿效果的地質問題

1）裂隙發育程度高有利于擴散漿液，但大量的裂隙不利于控制注漿量及漿液配比。存在的溶洞將導致漿液涌入溶洞，注漿壓力下降，浪費漿液，增加施工成本。2）地表注漿試驗區的巖層包含軟巖夾層，如泥巖，可能會被漿液軟化，導致巖層空隙率、裂隙率提升，損壞巖層結構，增加地表沉陷的危險，同時大大增加了漿液的用量，使施工成本大大增加；此外，泥巖等軟巖夾層的碎屑混入到漿液中，會降低注漿的加固作用。3）地下水也會影響到注漿效果，第一，地下水徑流可能帶走漿液，導致漿液無法在預定區域內凝結，無法達到預期效果；第二，地下水會使漿液濃度下降，改變注漿壓力；第三，注漿地層中存在的承壓水，會增加注漿臨界壓力，增加注漿難度，提高注漿成本；第四，如果存在大量充水溶洞、溶腔，則須中斷注漿，改用混凝土充填等方式填充溶洞。

4試驗區現場注漿試驗設計與實施

4.1試驗區注漿試驗設計標準

注漿標準對工程質量有很大影響，其主要是指注漿后圍巖的堅固性、連續性、滲透性、完整性。具體來說，包括注漿后的加固范圍、加固強度、彈性波速、防滲透性能、注漿量、耗漿量、終孔壓力、漿液流量值等等。根據以上指標與試驗區的實際地址條件，得出防滲、強度是本次現場注漿試驗的核心設計標準：防滲透性能應該達到透水率q不超過5Lu，強度以10％的巖芯抗壓強度提高率作為試驗設計的強度標準。此外，注漿量以設計注漿量Q為標準，孔序單位耗灰量遞減率設計標準值為25％~75％，單孔注漿完畢的控制標準包括兩方面，一是注漿壓力的終值，以達到或接近設計的注漿終壓，并保持超過10min為準；二是注漿流量小于1L/min.m，并保持超過10min，只要滿足其中一個條件就代表注漿完畢。本次注漿的主要目標是將圍巖滲透率控制在5Lu以內，如表1所示，巖體的透水率q<5Lu時，防滲透等級達到弱透水，巖體基本處于相對不透水狀態。

4.2試驗區注漿材料及漿液配比

目前，注漿材料已經從單一的粘土漿液發展成水泥漿液、水泥-水玻璃漿液、水泥-粘土溶液以及其他化學漿液綜合使用。注漿漿液主要有主劑、摻合料、外加劑構成。主劑原料通常為水泥、水玻璃、粘土以及各種化學漿液；摻合料原料主要有砂、煤灰、膨潤土、水玻璃；外加劑根據實際情況可選取氯化鈣、水玻璃、萘系高效減水劑、木質素磺酸鹽類、高塑性粘土等。現場注漿試驗初期有必要進行注漿材料的選取和配比試驗。結合試驗區地質條件，本次試驗將使用水泥漿液作為主劑，根據注漿目的、地層物理力學性質、環境水的侵蝕作用以及就近采購等原則，確定選擇鎣峰32.5R普通硅酸鹽水泥做為主劑材料。其物理化學性能指標均規定。為了克服純水泥漿液的缺點，通常在實際應用中會在水泥漿液中摻入一定量的摻合料配制成水泥-水玻璃溶液，綜合考慮普通水泥漿液流動性、穩定性及結石強度等，推薦水泥－水玻璃漿液的配比為：水泥漿液水灰比1∶1，水泥漿液與水玻璃體積比1∶1。以解決純水泥漿液凝結時間無法控制，耗時太久，結石率低的問題。

4.3試驗區現場注漿試驗參數選擇

對于現場注漿試驗來說，試驗參數的選擇非常關鍵，因為參數選取將對注漿效果、成本帶來直接影響。主要的注漿試驗參數包括注漿深度、孔距、排距、擴散半徑、壓力及注漿量等。

4.3.1注漿深度

注漿深度主要和工程性質、加固巖土體的界限，地質構造等因素有關。此隧道地表注漿的目的是加固圍巖，增加巖土體的承載力，減少隧道開挖帶來的地下水大量流失，因此，注漿深度必應該到達隧道基底以下。根據此隧道地表注漿試驗區地質條件，綜合考慮隧道埋深以及注漿質量等因素，將隧道基線以下6m到基線以上18m作為注漿范圍，因此，注漿深度為24m。單孔注漿分長度為8m的三段。

4.3.2注漿寬度

注漿寬度主要和注漿目的、圍巖的穩定性、隧道開挖后地下水的壓力有關。本次隧道注漿試驗區地表注漿目的是減少隧道開挖帶來的地下水，降低施工事故的發生率，減少對環境的破壞。注漿寬度過小，無法實現注漿目的，過大則會增加施工成本，施工時間。通常來說，隧道開挖影響的范圍是以隧道軸線為基準的洞徑的三倍。因此隧道地表注漿寬度選擇以隧道洞的軸線為中線，左右各取15m。

4.3.3注漿壓力

注漿壓力是指注漿段上承受的壓力，對于控制注漿質量來說非常重要。在注漿時，使用較大壓力可以將漿液壓入到細小的巖層裂隙、孔隙中，還能擴大漿液的擴散范圍，降低需要鉆的孔數，降低施工成本，縮短施工時間；同時較大的注漿壓力可以快速析出其中漿液中水分，使結石密實飽滿。然而過高的注漿壓力將造成巖體破壞，形成更大的裂隙，導致注漿難度增加，引發地表抬動，損失大量漿液。根據試驗區巖體特征，地表注漿壓力初值P0取值范圍為0.5~1.5×105Pa，注漿方法系數m1取值范圍為0.5~0.6×105Pa/m，注漿段平均埋深D為12m，注漿次序系數m2的取值范圍為1~1.5。則根據最大注漿壓力的經驗公式，P=P0m1m2D，計算出最大注漿壓力P的取值范圍為0.65~1.05MPa。

4.3.4漿液擴散半徑

在特定施工工藝條件下，巖層土體中的漿液擴散距離用漿液擴散半徑來表示，是注漿時確定注漿孔位置的關鍵參數之一。計算注漿擴散半徑的方法有多種，均有各自的適用范圍。此隧道地表注漿擴散半徑主要采用柱形擴散理論推導的公式計算，得到擴散半徑為1.3m。

4.3.5注漿孔設置方式與數量

注漿試驗孔的設置沒有固定規律可循。一般來說，在透水性好的地段，孔距應大一些；反之，則孔距應小一些。之后再根據單位注漿量、透水率的變化，確定孔距、排距。試驗區Ⅰ序孔距為8.00m、4.00m、Ⅱ序孔距為4.00m、2.00m，Ⅲ序注孔距為2.24m，Ⅳ序注漿孔的位置布置了注前測試孔和注后檢查孔，豎井試驗區布置了13個注漿孔，5個注前測試孔和5個注后檢查孔。

5結語

綜上所述，本文針對某隧道工程現場注漿技術的試驗設計與實施進行了探討、分析了影響試驗區現場注漿效果的地質問題，并針對實驗設計標準，漿液材料選擇和配比進行了探究，確定了各項現場注漿試驗設計參數，形成了一套適合于隧道工程的現場注漿實驗設計與實施方案。

作者：熊佳佳 單位：衡陽公路橋梁建設有限公司