暗挖隧道穿越全~弱風化混合片麻巖技術研究

王景峰 將浩梁

摘要：隨著我國經濟的快速發展，我國的道路建設事業出現了蓬勃發展的景象。在我國道路建設的過程中，有很多地段需要進行隧道施工，那么在隧道施工中，暗挖隧道成為了其中最重要的一部分，尤其是在混合片麻巖地質段。文章就對暗挖隧道在混合片麻巖技術進行了簡要的探討。

關鍵詞：暗挖隧道；穿越；弱風化混合片麻巖

中圖分類號：U45文獻標識碼： A

暗挖隧道在施工過程中，需要專業的工作人員利用相關技術進行專業的操作，這樣才能安全的完成施工，并且保證工程施工的質量。所以筆者對以下兩種技術通過實驗數據以及專業理論進行了闡述。

一、工程概況

珠三角城際軌道交通隧道1#暗挖豎井（GDK15+600）右線大里程GDK15+699、右線小里程GDK15+458.3、左線小里程GDZK15+418.5處圍巖處于上軟下硬段，地下水發育，其中左線小里程段裂隙水及其發育，洞身拱頂120°范圍為全風化混合片麻巖，遇水崩解，開挖過程中伴隨掉塊、坍塌、涌泥現象，給隧道正常掘進帶來很大安全隱患，并極大影響了施工進度。

二、相關技術的研究

（一）斷面注漿止水施工

為了保證施工安全，提高施工進度，對三個掌子面采用WSS注漿工法進行斷面注漿。

1.對于注漿設備以及材料的選擇

在注漿設備的選擇上，采用坑道250鉆機，Φ42雙重鉆桿鉆眼，鉆桿長度2m/根；注漿機采用煤礦用雙液注漿泵2ZBSB3.6～0.5/5～7.5；SJY—雙層立體式攪拌機一臺。

（上圖為坑道250鉆眼機）

在注漿材料的選擇上，選擇注漿材料為AB液（水玻璃—磷酸）、AC液（水玻璃—水泥漿）。水玻璃模數2.6，水泥為PO42.5普通硅酸鹽水泥。水玻璃—磷酸體積比1:1，水玻璃—水泥漿體積比1:1，水泥漿水灰比為1:1（重量比）。

2.施工原理

注漿時在不改變地層組成的情況下，將土層顆粒間存在的水強迫擠出，使顆粒間的空隙充滿漿液并使其固結，達到改良土層性狀的目的。其注漿特性是使該土層粘結力 (c)、內磨擦角()值增大，從而使地層粘結強度及密實度增加，起到加固作用；顆粒間隙中充滿了不流動而且固結的漿液后，使土層透水性降低，而形成相對隔水層。

3.壓力選定

注漿壓力是注漿施工中的重要參數，它關系到注漿施工的質量以及是否經濟。因此，正確確定注漿壓力和合理運用注漿壓力有著重要的意義。

注漿壓力與砂層孔隙發育程度、涌水壓力、漿液材料的黏度和凝膠時間長短等有關，目前均按經驗確定。通常情況下按如下經驗式計算：

（1）按已知的地下水靜水壓力計算，設計的注漿壓力（終壓值）為靜水壓力的2-3倍，最大可達到3-5倍，即

P＜P＜(3-5) P

式中：P——設計注漿壓力（終壓值）（Mpa）

P——注漿處靜水壓力（Mpa）

（2）根據注漿處地層深度計算

P=KH

式中：P——設計注漿壓力（終壓值）（Mpa）

H——注漿處深度（m）

K——由注漿深度確定的壓力系數

4.工藝要求

定孔位：根據設計要求，對準孔位，不同入射角度鉆進,要求孔位偏差為±3cm，入射角度偏差不大于1°。

鉆機就位：鉆機按指定位置就位，調整鉆桿的垂直度。對準孔位后，鉆機不得移位，也不得隨意起降。

鉆進成孔：第一個孔施工時，要慢速運轉，掌握地層對鉆機的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進參數。密切觀察溢水出水情況，出現大量溢水出水時，應立即停鉆，分析原因后再進行施工。每鉆進一段，檢查一段，及時糾偏，孔底位置應小于30cm。鉆孔和注漿順序由外向內，同一圈孔間隔施工。

回抽鉆桿：嚴格控制提升幅度，每步不大于15-20cm，勻速回抽，注意注漿參數變化。

漿液配比：采用經計量準確的計量工具，按照設計配方配料。

注漿：注漿孔開孔直徑不小于45mm，嚴格控制注漿壓力，同時密切關注注漿量，當壓力突然上升或從孔壁、斷面砂層溢漿時，應立即停止注漿，查明原因后采取調整注漿參數或移位等措施重新注漿。土、砂層容易造成坍孔時，采用前進式注漿，否則采用后退式注漿。

5.優點

采用WSS工法進行斷面注漿，通過水玻璃與磷酸發生化學反應，快速凝固，將開挖輪廓線范圍內存在的水強迫擠出，水玻璃與水泥漿發生化學反應后，填充物使顆粒間的空隙充滿漿液并使其固結。

采用WSS工法進行斷面注漿優點：

（1）避免了通過小導管注漿造成掌子面導管過多，給后期開挖造成困難；

（2）注漿完成后，開挖輪廓線上下1m范圍內能明顯看到水泥漿液紋路，有明顯的止水及加固效果；

（3）坑道250鉆機可進行360°旋轉，可對局部水量大的地方進行注漿止水加固；漿液分管進入掌子面，避免了漿液提前混合導致擴散半徑減小及注漿過程中堵塞注漿管路；

（4）WSS工法注漿一次能注漿12m，止水加固段長，施工循環時間短，能有效縮短注漿周期，提高施工進度。

（注漿前掌面圖片）

（注漿后掌面圖片）

（二）城市淺埋隧道爆破振速的控制技術

1.技術原理

利用水介質不可壓縮性原理（傳導性高），在未裝炸藥的部位充滿水介質，能更好的傳遞震動波，減少了能量損失，相對延長了裝藥長度，起到改善爆破巖石的效果（硬巖效果更好），同時炮眼口炮泥堵塞遏制爆炸氣體膨脹沖出炮眼口，減小了炸藥的能量損失，同時水可以起到霧化降塵作用。

2.技術工藝

水壓爆破法是在炮孔底部放置一個水帶，少裝一個炮卷，在周邊眼靠孔口端放置兩條水帶，最后全部用炮泥堵塞。炮孔深度以及孔內雷管布置等參數與常規隧道光面爆破參數相近，主要區別是孔內一定位置用水帶代替炸藥，并用炮泥封堵炮孔空余段。水壓爆破相對于常規爆破工藝上并沒有大的區別，首先在清好的炮孔中先放入一管水袋（20cm），然后按爆破設計單孔藥量（按水壓爆破設計調整后），裝完炸藥及雷管后，再用水袋填至孔口20～40cm處，余下20～40cm再用炮泥堵塞壓緊，最后進行聯炮。

3.技術參數

爆破振速的控制主要以控制單段藥量。單段藥量可通過聯炮或者總藥量來進行控制，而在實際施工過程中，為了施工方便，避免聯炮過程中產生盲炮，實際過程中采取控制單次爆破總藥量來進行控制。以下就是根據實際情況提供的兩組技術參數作為參考。如下圖表1和表2：

通道號 通道名稱

最大值

（CM/S） 主頻

(HZ) 時刻

(S) 單位 量程

（CM/S） 靈敏度

1 X -0.184 33.898 0.04200 M/S 39.604 25.250

2 Y -0.315 119.403 0.02806 M/S 40.453 24.720

3 Z 0.268 78.431 0.00187 M/S 34.990 28.580

（表1）

通道號 通道名稱 最大值

（CM/S） 主頻

（HZ） 時刻

（S） 單位 量程

（CM/S） 靈敏度

1 X -0.198 40.201 0.04075 M/S 41.477 24.110

2 Y 0.321 102.564 0.05587 M/S 37.908 26.380

3 Z -0.308 105.263 0.00200 M/S 39.062 25.600

（表2）

結束語：

將暗道施工技術更好的運用，可以提高工作的質量以及工作效率，保證我國道路交通工程事業的穩步發展。

參考文獻

[1]趙子龍.淺埋暗挖隧道全斷面注漿施工工藝應用[J].建材發展導向,2011,09(4).

[2]何廣沂．《節能環保工程爆破》[M].中國鐵道出版社，2010.

[3]齊景瑞，劉正雄，張儒林．等．《隧道爆破現代技術》[M].中國鐵道出版社，2010.