高速铁路软岩隧道注浆加固技术

由于此塌方体为砂性土，含水量较大，为达到良好的注浆效果，塌穴回填后，采用水泥-水玻璃双液浆注浆工艺，利用φ89钢花管对洞内塌方体及塌穴进行全封闭固结注浆。全封闭注浆钻孔立面图见图5-7。

图5-7　封闭注浆钻孔立面图

1.注浆孔布置

水平固结塌方体钢花管间、排距1m，长度11.2～15.2m（有效固结长度10m，止浆墙厚度1m，斜面差4m，外露0.2m），钢花管平面布置见图5-8。

图5-8　隧道左导洞注浆管横断面布置图

固结塌穴钢花管分别以15°、30°、45°、60°仰角打入，长度分别为12m、13m、15m、20m。其中15°、45°角钢花管各打3根，30°、60°角钢花管各打4根，呈梅花型布置；水平方向两管间外插角15°，管中心间距0.5m，在止浆墙后方拱部开孔，向塌穴处打入。

2.钢花管加工制作

钢管采用直径φ89mm、壁厚6mm无缝钢管，根据作业面空间、注浆管长度采用2m、3m、6m三种类型不同的节长，钢管间采用丝扣连接，前端与合金钻头相连；管身设若干溢浆孔，孔径为φ6～12mm，孔距40cm，按梅花型排列，后端1.5m范围作为止浆段，管尾设止浆阀。

3.钻孔、洗孔

采用XY-2型地质钻机跟管钻进，钻头采用φ102mm硬质合金钻头，随钢管一次性钻入塌方体，按注浆程序分段分序进行钻孔，做到钻进与注浆平行作业，开孔时间先后错开，分三批钻进：第一批孔钻掌子面塌方体固结注浆孔，第二批孔钻塌穴固结注浆孔，最后钻检查孔，并根据固结情况决定是否需追加注浆孔及补注浆。采用高压风吹洗钢花管中碎屑，防止注浆时发生堵管现象。

4.浆液配制

水泥浆采用双层搅拌机拌制，上层为搅拌桶（规格为φ750×400），下层为蓄浆桶（规格为φ970×230）。配置时，把水加入搅拌桶内，根据设计水灰比，倒入水泥，搅拌均匀后放入蓄浆桶备用，蓄浆桶的叶轮不停旋转，确保浆液不沉淀。浆液拌制时间为3～5min，存储时间不超过30min。水玻璃液与水泥浆液分别存放。

5.注浆管连接系统

采用BW250/50型双液注浆泵，两个吸浆管分别伸入水泥浆桶和水玻璃桶。出浆管用“Y”型结构混合器，使喷出的浆液混合，混合浆液在进入注浆孔后经过一定时间胶凝固结。水玻璃浆液和水泥浆液的出液管与注浆混合器连接，在混合器前端安装压力表。

6.注浆施工技术

（1）注浆顺序及注浆压力。为减少钻孔工作量，提高注浆效果，采用分段后退式注浆，分段长度5～8m。按照先塌方体后塌穴、先下部后上部、先无水后有水、分序加密的原则进行。依据类似工程施工经验，注浆压力选定为0.5～1.5MPa，并结合现场实灌情况进行必要的调整和优化。

（2）注浆量。单孔理论注浆量按下式计算：(www.xing528.com)

Q=πR2Ln

式中：R为浆液有效扩散半径，一般按照0.75倍孔距的扩散半径考虑，取水平花管按照0.75m，斜向上花管平均按1.0m计；

L为注浆长度（m）；

n为孔隙率（%），坍塌体孔隙率一般为50%，砂性土孔隙率一般为20%。

（3）注浆施工。先采用KBY50/70型双液注浆泵注浆，当吃浆量较大时，立即改用BW250/50型注浆泵注浆。注浆方式采用后退式分段式注浆，每段长度5～8m。在分段位置安设止浆塞，第一段注浆完成后，待合适时间提出止浆塞，固定到下一段位置，再实施注浆，直至达到设计注浆位置深度。注浆过程中注浆压力从0.5MPa逐渐升至1.5MPa，终孔压力为1.5MPa。达到或接近设计的注浆终压，并维持10min以上，或者注浆流量随时间逐渐减少，最终小于1L/min·m，并维持10min以上，可结束本孔注浆。在靠近孔口位置，因孔间距较小，为防止串浆，采取逐渐加大双液浆的水玻璃浓度。注浆过程采用注浆压力和注浆量双控，确保注浆效果。注浆结束后，采用一定压力的浓浆注浆封孔。在注浆过程中，应加强洞内变形观测和地表监测，当发现异常时立即降压，并报告监理工程师，做好详细施工记录，按监理工程师指令进行下一步施工。

（4）注浆施工机具设备见表5-2。

表5-2　注浆施工机具设备

（5）注浆施工工艺流程见图5-9。

图5-9　注浆施工工艺流程图

（6）注浆效果分析。在注浆过程中，10根水平钢花管注浆量统计见表5-3。14根斜上钢花管注浆量统计见表5-4。

表5-3　水平钢花管注浆量

表5-4　斜上钢花管注浆量

整个注浆过程严格按照注浆压力和注浆量进行双控，水平钢花管实际注浆量合计157m3，斜上钢花管实际注浆量合计421.4m3，达到注浆效果。

注浆完成后，根据现场实际情况，钻1个检查孔对注浆效果进行检查，检查孔中土体较密，固结情况较好，有少量渗水，达到了注浆效果。注浆达到设计强度后，再进行开挖作业。