隧道浅埋段地表深层注浆施工关键技术研究.pdf

参数呈现出了较为明显的不稳定性，最小值仅为 0.0123，最大值达到了 0.0222。测试结果表明，该施工技术在质量稳定性控制方面存在进一步提升的空间。相比之下，在本文设计施工技术的测试结果中，边坡剪应变参数始终稳定在0.013以内，最大值仅为0.0126（12号检测点），最小值仅为 0.0123，始终低于设计要求边坡允许剪应变最大值 0.0190。综合上述测试结果以及对比数据信息可以得出结论，本文设计的考虑安全性要求的路桥隧道边坡加固施工技术能够满足设计要求，对于路桥隧道边坡的安全性要求而言，具有可靠的应用性能。3 结束语在实际边坡加固防护施工过程中，影响最终施工质量的因素比较多，为了最大限度保障工程的施工质量能够满足设计要求，从多方面因素方面进行充分考虑是十分必要的。本文提出考虑安全性要求的路桥隧道边坡加固施工技术研究方案，结合桥隧道边坡稳定性主要影响因素以及作用形式，对具体加固施工技术进行针对性设计，达到了提高边坡稳定性的目的，对应的应力参数均达到了路桥隧道边坡运行阶段的安全性设计要求。相关研究能够为类似工程项目的施工提供有价值的参考，最大限度保障路桥隧道使用过程中的安全性。参考文献1 张立军.山区高速公路路基边坡稳定性及加固措施分析 J.四 川水泥,2023(4):257-258+261.2 李沸澄.桩间距对抗滑桩加固边坡稳定性影响的数值计算 J.安徽建筑,2023,30(3):123-125.3 顾雷.基于混凝土桩板护岸技术的河道边坡加固方法研究 J.水利技术监督,2023(3):164-167.4 祝加欣.基于 ABAQUS 软件的某基坑项目边坡稳定性分析 J.工程技术研究,2023,8(3):27-29+37.5 陈云生,米德才.天峨龙滩特大桥下老岸拱座基坑边坡稳定性 分析及加固方案 J.公路,2023,68(2):54-60.6 何彬.基于 GeoStudio 的堤防加固边坡稳定处理方案研究及 应用 J.水利技术监督,2023(1):265-269.7 朱志祥.强降雨下含交叉断层花岗岩边坡失稳诱发因素与加固 方法 J.广东公路交通,2022,48(6):98-105+112.8 徐超.马拉维希雷河谷改造项目临时道路路堤边坡加固效应研 究 J.中国新技术新产品,2022(24):130-132.0 引言随隧道浅埋段地质条件比较复杂，相对于其他地段地质结构稳定性较差，其主要具有以下 4 个特点：第一，隧道浅埋段岩体多为厚度比较薄且硬度较低的岩体，以石灰岩、泥岩以及砂岩岩体居多，岩体状态主要呈现碎裂状态。第二，隧道浅埋段土层厚度不够，且风化比较严重。第三，隧道浅埋层区域地下水位比较高，地下水量比较大，导致地质结构自稳性比较低。第四，浅埋层区域埋深比较小，该区域容易发生隧道坍塌、冒顶等事故，严重威胁到隧道安全性与稳定性。因此对隧道浅埋隧道浅埋段地表深层注浆施工关键技术研究侯立波（广东省公路建设有限公司，广东广州510130）摘要：针对隧道浅埋段拱顶沉降变形严重，影响到隧道工程质量和安全的问题，提出隧道浅埋段地表深层注浆施工关键技术研究。以新屋隧道工程为工程背景，结合该工程实际情况，采用梅花孔方式对注浆孔布设，孔位间距为180mm。采用深层钻孔技术对浅埋段地表开展钻孔施工，利用玻璃水与水泥配制浆液，将浆液注入到孔内，并做封孔处理，以此完成隧道浅埋段地表深层注浆施工。对注浆段与未注浆段隧道拱顶沉降进行检测，注浆段隧道拱顶沉降量与沉降速率小于未注浆段，具有良好的加固效果。关键词：浅埋段地表；深层注浆施工；沉降变形；梅花孔；钻孔156工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工2.2 深层钻孔根据注浆孔布设，采用 OFHA-48CA4 钻机对隧道浅埋段地表深层钻孔。将钻机回转角度设定为 360，爬坡能力设定为 45，最大扭矩为 10000Nm。浆液进入到孔内向四周扩散，将浅埋段地表岩体裂缝填满，从而达到注浆加固的效果2。而孔径大小直接关系浅埋段地表深层注浆加固效果，因此在钻孔过程中要严格把控孔径大小，其计算公式为：（1）式中：h表示注浆孔径；u表示浆液扩散半径；o表示注浆孔间距3。钻孔顺序同样采用先中心后四周的顺序，首先选取与隧道中线重合的注浆孔。在钻孔过程中要控制钻孔速率，转速过快会容易出现钻孔误差，而转速过慢会降低施工效率。结合实际需求，钻孔深度为孔底与隧道拱顶保持0.5m 距离，以防钻孔施工对隧道混凝土结构造成损坏。为了保证钻孔施工质量，在钻孔过程中使用IYFR-A487型全站仪对钻孔垂直度误差测量。相关规范要求，钻孔垂直度误差不能超过1.25%，将其作为质量控制标准，当检测到钻孔垂直度误差超出规定范围时，要调整钻孔方向。钻孔达到设计深度后，将钻杆缓慢拔出，并对孔内碎石等杂质进行清理，然后按照以上流程对下一个孔位钻孔。2.3 地表注浆钻孔完成之后，利用水泥、水玻璃、水等材料配制浆液。根据该工程地质情况，此次采用 U.262.R2 普通碳酸盐水泥、IYIFA2.36 水玻璃，水玻璃的作用是加速浆液凝固速度。将水泥、水和水玻璃按照 3:2:1 的比例配制成浆液4。在配制过程中要使 3 种材料均匀，搅拌时间最好为 1015min。将配制好的浆液倒入 IYFA 注浆管中。该注浆管材质为钢，直径为 43.26mm，将其伸入到钻孔内，采用由下至上的方式注浆。这种方式注浆相比较传统的由上至下前进式注浆方式，浆液稳定性更高。在注浆过程中，使浆液可以更少地接触到空气，减小浆液孔隙率5。浆液中水玻璃模数和浓度会影响到浆液性能，该两个指标计算公式为：（2）式中：U表示水玻璃模数；p表示无水二氧化硅分子数；x表示氧化钠分子数；Y表示水玻璃的浓度；O表示波美度6。段地表加固是非常有必要的。深层注浆是隧道浅埋段地表加固手段之一，具有成本低、工期短、效果好等优点，已经被广泛应用到桥梁、公路、隧道建设工程中。但是国内关于隧道浅埋段地表深层注浆施工研究起步比较晚，相关技术与理论还不够成熟，并且相比较国外当前施工技术水平还存在较大的差距。虽然近几年该项技术受到了研究领域重视，相关学者与专家开展了一系列研究，提出了一些施工工艺和思路，但是在实际施工中一些关键技术仍存在一些不足，无法达到预期的施工效果，为此本文对隧道浅埋段地表深层注浆施工关键技术进行了进一步研究。1 工程概况本次研究以新屋隧道工程为工程背景，该隧道拱顶高程为 4.65m，隧道宽度为 11.36m，隧道埋深范围为3.1410.69m 线路呈“M”形状纵坡。隧道部分线路位于浅埋段，地下水位为 12.15m。该区域埋深比较小，平均埋深仅为 5.36m，近几年内该区域经常发生塌方、突水等事故，造成的经济损失达 1562.24 万元。为了提高隧道稳定性和安全性，特决定对浅埋段地表进行深层注浆施工，以加固隧道浅埋段岩土体强度。2 地表深层注浆施工要点2.1 注浆孔布设注浆孔布设是注浆施工的关键技术之一，此次结合该工程实际地质情况，和浅埋段地表深层注浆加固需求，采用梅花桩布孔方式对施工现场注浆孔进行布设。隧道浅埋段地表深层注浆孔布设剖面如图 1 所示。如图 1 所示，水平方向两个相邻注浆孔距离为 180mm。在隧道中线上方布设一个注浆孔，由中心向四方呈梅花形状分布，垂直方向两个相邻注浆孔距离为 200mm1。4 个注浆孔形成一个矩形，在矩形中心处布设一个注浆孔，从而形成一个梅花状。图1 隧道浅埋段地表深层注浆孔布设剖面隧道中线浅埋段地表注浆孔CM&M 2023.04157孔渗透到浅埋地段地表，增加了地表岩土抗压强度、抗弯强度，从而增加了隧道基础的稳定性，使隧道拱顶沉降变形比较小；在沉降速率方面，注浆段平均沉降速率为 0.46mm/d，比未注浆段小 11.63mm/d，并在规定范围内，符合规范要求，说明本次提出的浅埋段地表深层注浆施工技术方案具有良好的加固效果。4 结束语此次结合相关文献以及实际工程案例，对隧道浅埋段地表深层注浆施工关键技术进行了探究，梳理了深层注浆施工流程，对注浆施工中的注浆孔布设、钻孔、浆液配制以及现场注浆等技术进行了分析。此次研究对提高浅埋段地表深层注浆施工技术水平，解决隧道浅埋段拱顶沉降变形问题，具有一定的现实意义。但由于此次研究时间有限，仅为施工中个别技术进行了研究，在研究内容方面可能存在一些不足之处，今后会对施工中其他关键技术进行研究，为隧道浅埋段地表深层注浆施工提供有力的理论支撑。当水玻璃的模数在 2.43.4 之间，浓度在 35%45%时开始注浆。要根据不同区域地质情况，确定注浆量，其计算公式为：F=cnX （3）式中：F表示钻孔注浆量；c表示设计的注浆体积；n表示水泥砂浆损失系数，通常情况下该系数取值为0.01；X表示隧道浅埋段地表土的孔隙率7。严格把控各个孔的注浆量，同时还要根据实际情况，对注浆压力参数合理设计与控制，现场注浆压力不能超出允许限值，该最大容许值计算公式为：V=v+q1q2S （4）式中：V表示容许注浆压力值，即最大注浆压力限值；v表示容许注浆压力初值；q1、q2分别为隧道浅埋段地表深层注浆方法与次数系数；S表示注浆段隧道最小埋深。根据地表岩性，确定各个参数，具体如表 1 所示。根据施工地区岩性，选择计算参数，计算出注浆容许压力。在注浆过程中，将注浆压力控制在容许压力上下不超过 0.05MPa。采用先中间后四周的顺序注浆，孔内注满浆液后对其进行封孔，防止杂物进入到浆液内，影响深层注浆质量，以此完成隧道浅埋段地表深层注浆施工。3 施工效果检验地表深层注浆的目的是减小隧道拱顶沉降变形，对隧道基础加固。为了检验以上提出的浅埋段地表深层注浆施工技术方案实践效果，对注浆段拱顶沉降情况进行监测，根据隧道拱顶沉降变形情况，评价施工效果。为了使实验结果具有一定的说明性，选择未注浆段作为对比。实验在注浆段与未注浆段各设定 10 个测点，每隔 10 天使用 IHFA-A4F87 型全站仪测量一次各个测点处隧道拱顶高程。每个测点测量 3 次，取 3 次测量平均值作为实验数据，使用电子表格记录 70d 注浆段与未注浆段隧道拱顶累计沉降和沉降速率，具体数据如表2所示。相关规范规定，隧道拱顶沉降变形不得超过 500mm，沉降速率不能大于 5.15mm/d。从表 2 可以看出，注浆段隧道拱顶累计沉降仅为 36.69mm，符合规范要求，并且比未注浆段累计沉降小近 850mm。分析认为，此次采用了深层注浆技术，浆液通过钻表 1 注浆压力计算参数选用岩性压力初值/MPa注浆次序系数注浆方法系数较轻风化裂隙岩石0.153.250.151.15一般风化裂隙岩石3.255.250.251.35严重风化裂隙岩石5.256.250.351.55结构密实的岩石0.250.450.451.85表 2 注浆段与未注浆段隧道拱顶沉降对比时间/d注浆段未注浆段累计沉降/mm沉降速率/mm/d累计沉降/mm沉降速率/mm/d103.150.3146.594.65204.620.2886.244.72306.850.42136.994.96409.490.49286.477.065016.250.51468.248.156034.580.58526.848.697036.690.59869.7112.58参考文献1 娄健,徐华,韩富庆,等.隧道浅埋段软弱围岩高压旋喷桩地表 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