矿山法隧道超前帷幕注浆施工技术研究

　　摘 要：本文通过对徐州轨道交通3号线南翟区间隧道矿山法隧道全断面超前帷幕注浆施工经验分析，从施工准备、止浆墙施做、钻孔、注浆、效果检查等方面总结阐述了超前帷幕注浆的施工工艺和控制要点，为类似工程提供借鉴和参考。

　　关键词：止浆墙;钻孔;注浆;帷幕;浆液

　　0前言

　　矿山法作为地铁隧道的主要施工方法之一，在城市轨道交通施工过程中应用频繁，但施工中经常会遇到开挖面围岩破碎、软弱、涌水量大的情况，常规设计的超前支护措施可能无法满足需求，如何保证地铁隧道施工安全显得尤为重要。帷幕注浆是隧道注浆的一种形式，通过注浆对破碎或软弱围岩进行加固的同时能减少其渗透系数，以达到止水和提高围岩自稳能力的作用。

　　1工艺原理

　　钻孔成型后通过注浆设备将特定浆液通过孔口管一次压送到规定的地层中以填补地层中的裂缝或孔隙，最终通过浆液的化学反应使注浆材料与周边地层固结形成一道类似于帷幕的防渗墙，从而达到提高围岩自稳能力的目的。

　　2施工方法

　　2.1施工准备

　　超前地质预报探测：采用地质雷达对掌子面前方80m-120m进行超前地质探测，对于可能存在不良地质体的区域，采用超前钻孔验证地质预报精度，并探明涌水压力、断层宽度等。

　　引排水施工：止浆墙施工前在现场出水点处安装波纹管，将漏水点的水引出，波纹管一端深入出水点50cm，并用堵漏剂封堵波纹管周边，安装止水阀门，当帷幕注浆浆液从波纹管流出时将止水阀关闭，以防止浆液流失。

　　制作止水帷幕：在制作止浆墙前在上台阶掌子面处喷射50cm厚C25混凝土作为止水帷幕，然后再进行止浆墙的施工[1]。

　　2.2止浆墙施做

　　根据超前地质预报结果确认水压较大、围岩破碎等工作面前方地质情况，需要采取帷幕注浆加固时，为避免浆液从作业面漏出，将浆液尽量注入含水层裂隙中，且在注浆工作面设置2米厚的止浆墙。

　　基面清理：清理止浆墙位置周边的破碎岩石、浮碴，直至硬底。采用风镐从止浆墙位置向周边围岩开挖沟槽，沟槽深度1.0m。当围岩破碎、节理裂隙发育时，可用风钻向围岩深处打设注浆孔，采用早强水泥加固周边围岩。

　　浇筑止浆墙：止浆墙采用普通硅酸盐水泥、中砂和粗石子浇筑。当掌子面有渗水或涌水情况时，在止浆墙底部预埋导流管，对涌水进行引排。浇筑时加强振捣，使混凝土与围岩密贴，薄弱部位预埋注浆管，墙体达到设计强度后，注双液浆或者早强水泥加固墙体。

　　外侧隧道围岩加固：待止浆墙混凝土强度达到设计及规范要求强度后方可注浆，等强期间采用风钻打孔安设注浆管注浆加固墙体附近隧道围岩，加固范围根据工作面岩体裂隙发育情况确定。

　　2.3钻孔

　　测设孔位：钻孔前按照设计要求计算孔位坐标，放出注浆孔位，并使用喷漆进行标注。

　　钻机安设：钻孔采用开山110潜孔钻机，开孔前保持钻机前端中点与孔位于同轴线，固定钻机底座，保证钻杆中心与设注浆孔中心一致，调整钻杆的角度对准孔位，根据超前注浆孔不同入射角度钻进，钻孔顺序应由内向外，同一环钻孔间隔施工，过程中检查校正钻杆方向，要求孔位偏差为±3cm、入射角度偏差不大于1°。

　　孔口管安装：钻孔至设计孔深后，安装孔口管，孔口管为焊有法兰盘的无缝钢管，安装压力器用于测量钻孔水压及涌水量，安装注浆栓塞以便孔口涌水时及时关闭，长度根据现场情况确定[2]。

　　钻进成孔：钻孔采用前进式带浆钻孔，小范围进行加固，确保在破碎地层中成孔，若钻孔遭堵塞，则重钻。若涌水情况较严重，在出水孔附近2～4m范围内钻设分流孔降低涌水压力。以中心孔A1向外的延长线为中轴线，B3和B7孔的延长线为水平线，通过调整钻杆与中轴线、水平线的角度来确定钻孔角度。检查设计孔深并详细记录孔位、水压、出水量等，经监理验收后进行后续钻孔或注浆。钻孔过程中加强成孔保护，直到注浆完成。超前注浆孔一般不需洗孔，如出现涌泥现象，报现场监理及设计后采取相应措施，不可直接清洗。注浆孔位置布置断、剖面如图1，图2所示。

　　2.4注浆

　　注浆所用材料为双液浆(水泥～水玻璃)，水玻璃濃度为35波美度，水泥采用P.O.42.5，水灰比为1：1(质量比)，水玻璃掺量为35%～50%(体积比)，最终配合比根据实际调节。

　　注浆孔开孔直径为108mm;孔位布置共计5环，每环间距0.5m，注浆顺序为从孔洞中间开始向四周扩散;浆液凝结时间：80～120s;注浆终压为根据压水试验确定的注浆稳定压力值的1.5倍;浆液扩散半径根据压水试验进行确定，注浆配合比也根据实际情况调整;注浆段每30m为1循环，加固范围为隧道轮廓线外3m，注浆开挖段长25m，预留止浆墙5m。

　　钻孔完成后采用全孔一次性注浆，注浆顺序应由内向外，同一环钻孔间隔施工;每一个注浆孔达到单孔结束标准方可停止注浆。整个断面达到全段结束标准后方可停止注浆。

　　单孔结束标准：注浆压力逐步升高到设计终压，并继续注浆10min以上;注浆结束时每分钟注浆量小于初始注浆量的1/4;检查孔涌水量小于0.1L/min。

　　全段结束标准：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏堵现象;浆液有效注入范围大于设计值;预测围岩经注浆加固后，可在施工期间保证洞壁稳定。

　　2.5效果检查

　　注浆完成后，在隧道掌子面开挖轮廓线范围内打设检查孔，每循环设检查孔5个，其中拱部两个，左、右边墙、底部各1个，检查孔φ110mm，长度30米，平均出水量小于0.2L/min，或任意孔出水量小于10L/min，加固体抗压强度不小于3Mpa，则认为注浆效果合格。检查孔在注浆效果检查完成后及时采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。

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