破碎围岩注浆加固堵水施工工法

破碎围岩注浆加固堵水施工工法

1.前言

由西部中大建设集团承建的安康高速公路磨河村隧道，左线隧道长4182m，右线隧道长4217m，是双向四车道高速公路隧道，净宽11.25m，净高5.2m，隧道衬砌为复合式衬砌。由明洞进入正洞的浅埋段，围岩破碎富水，地质情况复杂，容易发生塌方、突泥、涌水等地质灾害。能否通过浅埋破碎富水围岩段，这是保证隧道施工及运营阶段的安全与稳定性、延长隧道的使用寿命必须考虑的问题。承建单位针对本项目的难点成立了专门的课题组。研究成果在磨河村隧道施工中得到了成功的应用，经过鉴定达到了国内领先水平，形成了一系列关键施工技术，申请了三项实用新型专利（一种槽形开孔注浆小导管，一种俯斜式小导管注浆方式，一种仰斜式小导管注浆方式），并结合施工工艺、组织管理等，编写了《破碎围岩注浆加固堵水施工工法》。

2.工法特点

2.0.1槽形开孔注浆小导管，制作工艺简单，比传统小导管溢浆效果好。

2.0.2采用仰斜、俯斜式注浆小导管，改变了注浆管和排气管的布置方式，使浆

液扩散和空气排放更加科学合理，有助于孔眼内的浆液扩散，在自重和压力作用下提高了孔眼内部浆液的密实度，防止注浆孔和排气孔的堵塞，增强了注浆加固堵水的效果，注浆质量易于控制。

2.0.3与超前支护相结合，抑制了破碎围岩的松弛变形，避免高压水直接作用在

隧道衬砌上，提高了支护结构的安全性。

2.0.4采用径向注浆有效地改善了初期支护背后围岩性能,加强了初期支护与围岩的密贴程度,提高了围岩和初期支护的承载力和自稳力,有效地控制了沉降和变形，可促使围岩与结构早日趋向稳定。

3.适用范围

本工法适用于穿越破碎围岩、富含地下水、需要抑制围岩松弛变形的隧道及其它地下工程，也可用于处理坍方体及抗渗防水加固。

4.工艺原理

将槽形开孔小导管打（钻、压）入地层，结合仰斜和俯斜式小导管注浆的特点，合理设置排气管与注浆管，使浆液通过小导管渗透、扩散到围岩孔隙或裂隙13

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中，以改善围岩物理力学性能，提高软弱、破碎围岩的整体稳定性，抑制坑道周边围岩的损伤和围岩松动区的扩展，减小富水破碎围岩的渗透性和支护结构承受的水压力，降低隧道运营后发生病害的可能性，延长隧道的使用寿命。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

注浆施工过程中，按照以下施工流程操作：施工准备→确定注浆孔位置和数量→

钻孔→安装注浆管→制备注浆液→注浆→检查注浆效果→注浆结束。注浆过程的工艺流程图见图5.1

开挖施

富水破碎围岩

装注浆管

配制浆液

注浆

否效果检查孔补

束结

图5.1 注浆工序流程图

5.2操作要点

5.2.1径向注浆设计参数

通过径向注浆可起到加固围岩和堵水的作用。一般径向注浆设计参数主要根据地层特点进行确定，并经现场试验后不断完善。

1.注浆范围的确定

因注浆的目的、周围环境、围岩条件的不同，其注入加固位置及范围也不同。按经验一般径向注浆加固范围为：①一般裂隙地段B=(0.2～0.5)D；②溶洞间隔13 / - 2 -

。本次径向注浆加为开挖断面宽度（m）；③溶洞段B=(0.5～1)D。D段B=0.5D 。径向注浆图见图5.2.1-1。固范围为开挖轮廓线外3m径向注浆3m

径向注浆图图5.2.1-1

现场施工时浆液扩散半径常根据经验取值：①一般在中细砂层、粉质粘性2.。2m ③断层破碎带取1.5～；～0.50.8m；②中粗砂、砂卵石中取0.8～1.2m土中取钻孔和浆液费用等因素确效果、对扩散半径取值的高低，应综合比较注浆目的、定。

多排（圈）孔注浆设计，应充分发挥注浆孔的扩散潜能，以获得最大的注3.应避免出现孔与孔之间的搭接不紧密浆体厚度，减少钻孔数量。布设注浆孔时，。多排（圈）孔的最佳搭接为等边三角形梅花形布置，如”注浆盲区“窗口”或“的

R3?a。因5.2.1-2图），注浆孔间距与扩散半径的关系为：为扩散半径（mR，a?3R。

故此，对于多排（圈）孔进行注浆孔设计时，注浆孔间距应满足式：径向注浆孔按梅花形布置，开孔环向间距1m，排距1m。

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R a

孔排间的最优搭接图图5.2.1-2

的注浆钢花管。注浆管前端加工成圆锥状并42mm、长3m注浆管采用4. Φ按梅花形20cm、环向间隔120°封死，花管部分长2m，在花管段上沿纵向间隔的圆形钢筋焊箍，其中Φ6mm的槽形溢浆孔，管尾部分采用两道布设45×3mm成另一道绕上棉纱后用于止浆。注浆孔采用风钻钻孔，一道用于连接注浆芯管，

5.2.1-3。，成孔后下入Φ42mm注浆管。槽形开孔小导管见图孔直径Φ50mm槽形

注浆孔

锥形管尖注浆管体槽形开孔小导管图5.2.1-3

以双液浆为主。水玻璃双液浆和普通水泥单液浆，5.注浆材料采用普通水泥—、水∶11～1∶、水泥浆与水玻璃体积比11双液浆配比为：水泥浆水灰比0.8∶?eB。

普通水泥单液浆浆液配比为：水灰比，水玻璃浓度35～玻璃模数2.42.8 ∶1。0.8一般根据注浆经验注浆速度为：①对于粉质粘性土中注浆，注浆速度宜取6.～40～2040L/min；②对于砂砾石层等孔隙较大的地层注浆，注浆速度宜取。～；

③对于断层破碎带注浆，注浆速度宜取60L/min60120L/min13

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7.注浆终压为：①对于以堵水为主要目的的注浆，注浆终压按式：计算，式中为注浆终压（MPa），为现场实测静水压力PP~4P?P?2终水水终取0MPa，（MPa）；②对于以加固为主要目的的注浆，即注浆终压为2～4Mpa；P水?HKP001P?0.为注浆计算，式中③对于浅埋工程注浆施工，注浆终压按式终终3?），H为覆盖层厚度（m），K为系数，KN/m为覆盖地层的容重（。终压（MPa）8.单孔注浆量2????)(Q?R1h?3）；单孔注浆量（m 式中Q—η—地层孔隙率；

R—浆液扩散半径（m）；