隧道地表注浆加固.doc

地表预注浆加固公路隧道浅埋偏压破碎围岩效果分析 摘 要：针对XX隧道一段浅埋偏压破碎围岩的实际情况，为提高围岩强度，降低围岩的通透水性能，改善隧道成拱的作用，进而达到保护水资源、保证工程安全之目的，提出了采用水泥单液浆和水泥水玻璃双液浆的地面高压预注浆处治措施，并通过数值计算和现场试验详细分析了处治效果。综合分析表明：注浆处理后，围岩完整程度和强度明显提高，隧道断面净空收敛和拱顶下沉稳定速度较快，最终变形值较小，初期支护和二次衬砌整体受力特征得到很大改善，注浆处治效果非常显著。 关键词：隧道工程；地表预注浆；处治效果；数值分析；现场试验 1 引言 XX公路隧道常因地质地形原因要穿越浅埋破碎区，这就使隧道在开挖时容易造成冒顶式塌方，存在重大的安全和质量隐患，且在隧道施工过程中，由于埋深浅、岩层破碎、含水量大，极易出现大的涌水，造成隧道内的坍塌。开展快速、安全、经济的隧道浅埋破碎带处治技术研究，己成为高等级公路建设的重大课题，也是亟待解决的关键问题。注浆法是利用压力将能固化的浆液通过钻孔注入岩土孔隙或建筑物的裂隙中，使其物理力学性能得到改善的一种方法。该方法出现于19世纪初的法国，而我国的注浆技术研究起步较晚，20世纪50年代以前所做工作很少，50年代之后开始初步掌握注浆技术。 近年来，注浆法在土木工程的各个领域中，特别是在水电工程、井巷工程中得到了广泛的应用，已成为不可或缺的施工方法。在隧道工程中，地表注浆主要应用于围岩地质条件差、偏压、洞口及浅埋等段的围岩加固中。不可否认，经过50多年的发展，我国的注浆技术无论是在理论上，还是在实际应用上，都取得了长足的进展，提出了不同的注浆理论。但由于注浆工程的隐蔽性以及地质条件的复杂性，使注浆技术的发展仍相对落后于其他科学技术，尤其在公路工程建设中，由于缺乏系统的试验和研究，在注浆效果的综合评价方面未形成一套完善的方法体系，不免给设计和施工带来巨大困难，对工程造成经济损失。针对公路工程建设中的注浆技术进行全面而深入的研究，进而形成一套适合于公路隧道的注浆应用技术和综合评价方法体系显得非常必要。本文结合地表预注浆加固围岩在天汕高速公路广福隧道左线的浅埋偏压段实体工程中的应用，通过数值计算和现场试验详细分析了其加固效果，研究成果将有助于构建适合于公路隧道的注浆效果综合评价体系。 2 工程背景 天汕高速公路广福隧道，位于广东省梅州市蕉岭县广福镇和文福镇之间，为分离式双洞隧道，其中左线隧道全长2114m，右线隧道全长2101m，平面线形采用直线和半径4100m的圆曲线。隧道建筑限界宽10.75m，高5.00m；内轮廓净宽11.36m，净高7.01m。隧道山体受后期(喜山期)的构造运动影响比较严重，断层发育，尤其小断层较多。其中对隧道影响较大的F1断裂，与隧道走向平行；其次级的小断层横贯隧道，造成围岩破碎，岩体完整性差。注浆段为隧道左线，长60m，此段属于浅埋偏压段，最大埋深为29.3m，最小埋深为23m，围岩比较破碎。另外，此段多为弱风化碎裂花岗岩，局部微风化，中粗粒结构；岩石成分以钾长石为主，石英次之，含少量的黑云母；受构造运动影响，岩石构造节理裂隙发育，热液蚀变矿物叶腊石含量较多，常呈不规则脉状、团块状出现，致使岩石整体强度变低，岩石常沿裂隙面断开，而且松散状的覆盖土层相对较厚，顶板岩石厚度薄且破碎，同时结合钻孔施工时泥浆大量漏失的情况，开挖时极有可能出现大面积的坍塌、冒顶现象。因此，决定对该段实施地面高压预注浆处理，以提高围岩强度，降低围岩的通透水性能，改善隧道成拱的作用，进而达到保护水资源、保证工程安全的目的。 3 注浆实施方案 3.1 注浆材料 注浆材料采用水泥单液浆和水泥水玻璃双液浆两种，即外围周边孔采用双液浆，内部采用水泥单液浆。当内部的地下水丰富，地下水活动较强，吸浆量大，注浆压力不上升的情况下内外均采用双液浆。其中，注浆用水泥采用活性高，出厂日期不超过3个月的42.5R.以上普通硅酸盐水泥；水玻璃采用出厂浓度45 Be′(波美度)，模数2.8~3.4的水玻璃原浆，使用时用水稀释成35 Be′。 为了选择适合广福隧道地表注浆的最佳浆液配合比，对各配合比的浆液性能作了几组有代表性的现场试验，重点比较其凝结时间、抗拉强度及抗折强度。具体试验结果见表1。根据试验结果及设备所能达到的要求，决定单浆液水灰比为0.5︰1，双浆液水灰比为0.8︰1，而水玻璃和水泥的质量比为3︰20。 表1 现场配合比试验结果 3.2 注浆范围 注浆范围可根据地质情况、地下水压力大小和隧道施工方法等因素综合确定。一般来说，注浆加固半径为隧道开挖半径的2~3倍，当地下水压力过大或在水下施工时，应为隧道开挖