談隧道工程劈裂注漿技術(shù)

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摘要:劈裂注漿技術(shù)可有效改良地質(zhì)條件，結(jié)合實(shí)際工程，通過試驗(yàn)對隧道工程中劈裂注漿技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，對地質(zhì)條件較差的土層進(jìn)行注漿后改善了土體基本物理指標(biāo)，提高了土體的剪切強(qiáng)度，減少了地表及隧道拱頂?shù)某两怠?/p>

關(guān)鍵詞:隧道工程;劈裂注漿技術(shù);加固;拱頂沉降

引言

劈裂注漿技術(shù)可以有效改良地質(zhì)條件。注漿技術(shù)的研究在歷史上很早就有記載了，其發(fā)展過程從最早的粘土材料注漿到水泥材料注漿再到化學(xué)材料注漿最后到現(xiàn)在的有機(jī)高分子材料注漿［1－2］，劈裂注漿技術(shù)是從水力劈裂原理演變而來的。關(guān)于該技術(shù)的研究有很多，其中有鄒金鋒等人［3－5］基于彈塑性力學(xué)理論對軟土進(jìn)行彈性區(qū)域塑性區(qū)分區(qū)對每個(gè)注漿參數(shù)進(jìn)行研究;李冠奇［6－7］基于實(shí)際的工程進(jìn)行注漿試驗(yàn)，分析了工程中的致密土體劈裂注漿的力學(xué)機(jī)理并研究了漿液擴(kuò)散的規(guī)律;王玉平［8］通過室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿〉昧塑浲僚训淖{壓力及注漿量隨時(shí)間的變化規(guī)律;hweiger，HF［9］通過有限元仿真模型對劈裂注漿的沉降補(bǔ)償機(jī)理進(jìn)行數(shù)值模擬研究。但目前的研究來看對于該技術(shù)的研究還存在些不足，如對注漿參數(shù)的理論研究還較為欠缺、對注漿量的控制以及注漿后復(fù)合土體的強(qiáng)度檢測問題等，為此通過試驗(yàn)研究結(jié)合具體的實(shí)際工程對隧道工程中的劈裂注漿技術(shù)進(jìn)行研究。

1工程案例研究

1．1工程概況介紹

本工程的注漿段隧道需要注漿的段落總長為17．5m，一共可以分為三段，前段為標(biāo)準(zhǔn)不變斷面段長度為7．5m，中間段為斷面漸變段長度為4m，后段為抬高段長度為7m，因此本工程的隧道開挖尺寸為5．6m×4．35m，本次工程隧道的初期支護(hù)厚度為300mm，二次襯砌支護(hù)的厚度也為300mm，隧道的底標(biāo)高為14．52m，在底做素混凝土墊層厚度為350mm，隧道的埋深在16．5m，隧道的全斷面都處于粉細(xì)砂土內(nèi)，地下水為潛水類型。隧道斷面尺寸見圖1所示，隧道所處的地質(zhì)土層的參數(shù)見表1所示。本工程在進(jìn)行地質(zhì)勘探時(shí)，發(fā)現(xiàn)在要挖掘隧道的周圍有表面滲水現(xiàn)象。

1．2劈裂注漿的參數(shù)設(shè)計(jì)

本次工程從加固安全的角度出發(fā)，在綜合控制成本的基礎(chǔ)上及施工的方便性上選用水泥－水玻璃雙漿液作為主要的注漿料，同時(shí)準(zhǔn)備一定量的磷酸，以防止遇到水量較大的情況。具體的注漿配合比及相關(guān)的參數(shù)設(shè)計(jì)見表2所示。

1．3劈裂注漿效果分析

本工程由于隧道的埋深在粉細(xì)砂層，因此本次的注漿主要是對該土層進(jìn)行注漿，將該土層進(jìn)行注漿后取該土層的土樣進(jìn)行分析，主要對土體的含水率、密度、強(qiáng)度進(jìn)行分析研究，具體的結(jié)果見表3所示。從表3中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過對土樣的計(jì)算發(fā)現(xiàn)注漿后土體的含水率減少約18%，密度增加約9%，對土樣的強(qiáng)度采用剪切試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)，樣本如圖2所示，根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對粉細(xì)砂層進(jìn)行注漿后的復(fù)合土砂層的粘聚力從15MPa提高到17．32MPa。

1．4隧道開挖后的觀察

對隧道的埋深土層進(jìn)行注漿后，待一段時(shí)間后對隧道進(jìn)行開挖，并觀察現(xiàn)場的開挖現(xiàn)象，經(jīng)過觀察分析發(fā)現(xiàn)在開挖時(shí)土體的膠結(jié)能力明顯變強(qiáng)，土層具有良好的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)過大的變形及滑移的現(xiàn)象，可以順利完成初期支護(hù);并且發(fā)現(xiàn)在隧道的拱頂及土體沒有出現(xiàn)明顯的滲水現(xiàn)象，說明注漿的注漿液起到了加固止水的作用。

2隧道地層的關(guān)鍵位置變形分析

在隧道進(jìn)行挖掘時(shí)，有幾個(gè)現(xiàn)場的關(guān)鍵觀測位置，一個(gè)是隧道上面的地表，另外一個(gè)就是隧道的拱頂。其中地表的沉降最能反映出隧道開挖對地層的影響情況，而隧道拱洞的沉降最能反映出隧道安全與否，本工程中在進(jìn)行注漿后地表的最大沉降值約為18mm，而拱頂?shù)淖畲蟪两抵导s為41mm，與注漿前的進(jìn)行對比，如圖3(b)所示，這兩者的值在隧道工程開挖中引起地表沉降及拱頂沉降數(shù)據(jù)中均屬于較小值，說明本次的注漿液對地層沙土的注漿效果良好，可以達(dá)到預(yù)期的目的。圖3表示沉降的測量布置及結(jié)果圖。

3結(jié)論

通過試驗(yàn)研究結(jié)合實(shí)際工程對隧道工程中劈裂注漿技術(shù)進(jìn)行研究，對地質(zhì)條件較差的土層進(jìn)行注漿后改善了土體基本物理指標(biāo)，提高了土體的剪切強(qiáng)度，減少了地表及隧道拱頂?shù)某两怠?/p>

參考文獻(xiàn)

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［5］張淼，鄒金鋒，陳嘉祺，等．非對稱荷載作用下土體劈裂注漿壓力分析［J］．巖土力學(xué)，2013(8)．

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［7］李冠奇，魏鴻，胡小文．致密土體注漿劈裂壓力計(jì)算［J］．路基工程，2007(4)．

［8］王玉平，朱寶龍，陳強(qiáng)．飽和粘性土劈裂注漿加固室內(nèi)試驗(yàn)［J］．西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(3)．

作者：王松 徐紹婷 單位：江西科力咨詢監(jiān)理有限公司