隧道工程防水注漿機理與施工探析論文

時間：2021-06-19 15:57:41 論文范文我要投稿

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隧道工程防水注漿機理與施工探析論文

　　［摘要］凍融條件下，隧道工程受凍害等因素影響，圍巖、結構縫等部位很容易出現滲水現象，隧道安全無法保證。防水注漿是治理隧道滲漏問題的工程措施之一，利于提高隧道工程質量。以隧道工程為研究對象，結合大量文獻資料，分析了凍融條件下的隧道工程防水注漿機理。同時，以結合具體的工程實例，探討了隧道工程防水注漿施工技術。

隧道工程防水注漿機理與施工探析論文

　　［關鍵詞］防水注漿；隧道；隧道圍巖；隧道結構；隧道襯砌

　　隧道工程施工過程中普遍存在滲水問題，會使隧道結構受損、地下水大量流失。特別是凍融條件下，隧道圍巖、結構縫等部位滲水極可能引發冰凍危害，造成隧道結構變形、膨脹，使隧道無法正常使用，甚至危及行車安全。因此，探討凍融條件下的隧道工程防水注漿施工技術尤為重要，這是防治隧道內部滲水問題的有效措施，也是提高隧道工程施工質量必要條件。

　　1防水注漿機理

　　在凍融條件下，隧道巖層結構空隙中的微量水會結冰并產生膨脹力，使空隙逐漸變長、變寬。受到這種凍脹力反復循環影響，巖體內部裂隙逐漸形成一個裂隙網，從而使圍巖結構受損嚴重。此外，隧道工程中的混凝土結構也會受到低溫因素影響，承受較大的膨脹力和滲透力，容易受損而出現內部損壞，降低混凝土結構強度。針對凍融對隧道工程結構安全產生的巨大危害，可通過防水注漿施工加以治理。防水注漿機理：通過注漿方式使水泥充填、或滲透到裂隙中，封堵空隙、滲水通道。水泥本身具備水化熱效應，其在空隙中可自由擴散，深入空隙的每一個部位，進而達到封堵效果。值得注意的是，待漿液無法滲透的時候要著重控制好注漿壓力，利用壓力的變化使漿液有效的滲透到圍巖裂隙中，避免因壓力過大而出現劈裂問題。同時，所有的裂隙都要封堵上，防治剩余集水在凍脹力反復循環作用下而引發新裂縫。

　　2防水注漿施工技術

　　2.1工程概況

　　古交興能電廠至太原供熱主管線及中繼能源站工程隧道段隧道工程第二標段，起點位于太原市萬柏林區東社鄉大巖村，路線經太原市萬柏林區化客頭鄉賽莊、王封鄉北銀角到達終點周家山。設計歷程為K4+400~K10+400，主要工程內容為供熱3號隧道、道路、涵洞、防排水及附屬工程的預埋結構等土建工程的施工。考慮當地實際氣候條件，針對凍融條件的冰凍危害，本隧道工程采用防水注漿施工技術。

　　2.2隧道圍巖防水注漿施工

　　隧道圍巖防水注漿目的是封堵掌子面出滲水部位，保持隧道開挖過程中的圍巖結構穩定性。施工工藝流程包括注漿準備、鉆孔、孔口止漿、漿液配制、注漿、鉆孔檢查等。

　　2.2.1注漿準備

　　（1）向掌子面噴射10cm厚硅，周邊嵌入基巖內，確保掌子面周圍密封，避免注漿時掌子面出現泡漿問題。（2）進行隧道斷面放線，清楚標注掌子面上的注漿位置。（3）準備注漿所需的設備工具、材料、水、電等。（4）調試好注漿機具，確認性能良好。

　　2.2.2鉆孔

　　（1）根據設計圖進行鉆孔，同一個掌子面的鉆孔、注漿工作要分開完成。（2）將鉆具對準孔位，調準外插角，確認鉆孔位置準確。（3）記錄鉆孔過程中的信息，包括地層變化等。

　　2.2.3孔口止漿

　　鉆孔后，下放注漿管。注漿管放入后，管外露10cm左右，方便連接輸漿。注漿管安裝好后，立即用速凝砂漿將管內的孔內的空隙封堵起來，確保漿液不外露。

　　2.2.4漿液配制

　　選用旋流式攪拌機，此類機型攪拌均勻、快速。按照設計選用所需要的材料，按比例依次放入攪拌機內。放水時，將外摻劑一同放入，攪拌溶解后再放入水泥，攪拌4min。水泥漿液要隨用隨配，最好不要提前配制，以免出現凍凝、沉淀、離析等現象。

　　2.2.5注漿

　　（1）管路連接好后進行壓水試驗，確認管路沒有任何部位泄露，注漿泵運轉正常。同時，通過壓水試驗獲得地層吸水參數。（2）采用低壓高流速注漿方式，過程中根據實際情況調整注漿流速，水灰比也可以根據實際情況加以調整。（3）壓力表、孔口、掌子面等情況要實施觀察，若發現異常，及時予以處理。（4）注漿中，對注漿壓力、進漿量等參數進行控制。完成注漿后，及時清洗注漿設備、管路，不要殘留水泥漿液，以免造成管路堵塞。（5）根據前面記錄的壓力、流量、機械設備運轉等情況分析注漿效果。

　　2.2.6注漿效果檢查

　　掌子面注漿工作完成2h后，鉆孔檢查注漿情況。測量孔出水量，將測量結果與設計滲水量標準進行對比分析。若不達標，重新鉆孔補漿，直至孔出水量符合要求。

　　2.3隧道襯砌結構縫防水注漿

　　隧道襯砌結構一般有結構縫，也是容易滲水的`部位。該部位防水注漿采用化學注漿法，但襯砌背后回填注漿采用水泥注漿法。

　　2.3.1確認結構縫位置

　　清理干凈襯砌表面的雜物、污物等，準確找到裂縫位置，并做標記。

　　2.3.2標注孔位

　　縱向裂縫的鉆孔間距通常設置為30cm，環向裂縫的鉆孔間距則沒有一個明確的數值。當裂縫寬度大于3mm時，鉆孔間距設定為50cm；當裂縫寬度小于1mm時，鉆孔間距設定為30cm；當裂縫寬度在1~3mm間時，鉆孔間距設定為40cm。

　　2.3.3鉆孔

　　根據注漿嘴直徑大小采用與之想配套的鉆頭。鉆孔時，對鉆孔傾角進行嚴格控制。鉆具采用沖擊電錘，鉆進時用力均勻，傾角適當，保證孔徑順直，防止出現坍孔情況。

　　2.3.4裂縫沖洗

　　通過壓水方式沖洗裂縫。具體操作如下。（1）利用高壓風鉆好的孔徑進行逐一清洗。將風管深入孔內，直至孔底，由里向外的吹孔，將孔內的碎屑、粉塵等吹出來。（2）通過注漿嘴向孔內壓水，洗去孔內的灰塵、碎片等，且達到濕潤裂縫目的，便于漿液與水反應，增強漿液在水內的滲透性。（3）當壓水壓力值達到限制值后會緩慢回落，并維持在穩定水平上。注入的水達到設計要求后則可以停止壓水，進行下陰孔壓水。（4）壓水時，如果壓力長時間的位于高壓上或回落緩慢，表示鉆孔與裂縫面沒有貫通，要重新鉆孔，確保孔與裂縫面貫通。（5）在進水通暢情況下，如果壓力未能持續升高，襯砌內有可能存在較大的空隙，此時連續壓水2min后就可以停下操作。除了襯砌內有空隙外，還可能存在孔周圍水大量滲出情況，將周圍滲漏部位封堵上即可。（6）裂縫壓水沖洗后，再用高壓風吹走裂縫內的積水。

　　2.3.5注漿

　　注漿前，安裝注漿嘴，將注漿嘴插入鉆孔內，孔外露出4cm，確保其緊靠孔壁。然后準備漿料，可將漿料放入加溫設施加熱，達到預設溫度后即刻停止加熱。準備好以上工作后，正式開始注漿操作。注漿流程如下。（1）縱向縫注漿時，2臺注漿泵同時前后兩側進行；環向縫從隧道左右兩側同時進行，采用從下到上順序。（2）根據裂縫寬度、混凝土厚度等數據確定注漿壓力，一般設定為40MPa。（3）注漿過程中，對裂縫寬度和周圍混凝土變化等進行緊密觀察，若發現異常及時處理。（4）監測注漿溫度，當溫度小于10℃時，對漿液進行加熱。（5）注漿后先停機再關閉閥門。（6）裂縫注漿結束后，按照標準要求補漿。

　　2.3.6注漿效果檢查和清理工作

　　待漿液凝固后，除去注漿嘴，并將注漿嘴封堵住。注漿效果檢查如下。（1）分析注漿壓力、注漿時間、漿液流量等情況，結合分析結果分析判斷注漿效果。（2）每一個縱向縫、橫向縫都設置一個檢查孔，每一個檢查孔都進行壓水試驗，測量水壓值設定為2MPa。結合壓水試驗過程和結果分析注漿效果。（3）每一個裂縫都鉆取芯樣，借助芯樣觀察裂縫內水泥漿液的填充情況。（4）對滲透水量進行測量，并結合量測結果分析其注漿效果。（5）經過注漿效果檢查，確認符合標準，開始后續的清理工作。清理時，使用專用的清洗劑，將所有接觸到漿液的設備、工具都清洗干凈。清洗后產生的廢液集中回收處理，以免污染環境。

　　2.3.7施工注意事項

　　（1）注漿前，對隧道洞內的溫度、二襯背后的溫度進行測量，要求這方面的溫度都大于2℃時才能注漿。（2）確認洞內的全部冰都已融化。（3）根據每次用量配制漿液，隨用隨配。漿液使用前禁止與水接觸。（4）漿液配制好后，要選擇干燥的容器加以存放，擺放在干燥環境環境，不要存放在潮濕環境下。同時，存放過程不能打開，避免降低材料使用壽命。

　　3結束語

　　綜上所述，凍融條件下的隧道工程施工尤為注重防水注漿施工，通過這一方面的工程治理隧道內部滲水問題，其目的降低冰凍危害，確保隧道結構安全。隧道工程防水注漿施工主要包括圍巖掌子面和結構施工縫等內容，其中的掌子面防水注漿十分關鍵，必須給予足夠重視，認真落實具體的施工工藝，從而切實達到滲水防治的目的。

　　參考文獻

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