巖溶地區(qū)隧道超前注漿施工方案一、巖溶地區(qū)隧道超前注漿施工方案

1.1施工方案概述

1.1.1方案編制目的與依據(jù)

本方案旨在為巖溶地區(qū)隧道施工提供超前注漿技術的指導，確保隧道在穿越巖溶發(fā)育地帶時的穩(wěn)定性與安全性。方案編制依據(jù)包括《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTG/T3660-2020）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）及現(xiàn)場地質(zhì)勘察報告。通過科學合理的超前注漿設計，有效封堵巖溶裂隙，防止地下水涌入施工區(qū)間，降低突水突泥風險。方案強調(diào)技術先進性、經(jīng)濟合理性及環(huán)境友好性，滿足隧道施工質(zhì)量與安全要求。

1.1.2方案適用范圍

本方案適用于巖溶地區(qū)隧道掘進過程中，需采用超前注漿加固圍巖的場景。主要針對巖溶裂隙發(fā)育、地下水活動強烈的地質(zhì)條件，通過預注漿技術提高圍巖承載能力，確保隧道開挖面的穩(wěn)定性。方案涵蓋超前注漿工藝設計、材料選擇、施工組織及質(zhì)量控制等方面，適用于隧道斷面尺寸在6m2至50m2范圍內(nèi)的工程，地質(zhì)復雜程度為中等至重度的巖溶地區(qū)。

1.2施工準備

1.2.1技術準備

1.2.1.1地質(zhì)勘察與超前地質(zhì)預報

在施工前需對隧道穿越區(qū)域的巖溶發(fā)育規(guī)律進行詳細分析，結(jié)合地質(zhì)勘察報告與超前地質(zhì)預報結(jié)果，確定注漿孔位、孔深及漿液配比。采用TSP203、TRT600等超前地質(zhì)探測技術，實時監(jiān)測前方巖溶裂隙分布，為注漿設計提供數(shù)據(jù)支撐。同時，建立地質(zhì)素描圖，標注巖溶發(fā)育位置與強度，指導注漿施工。

1.2.1.2注漿工藝試驗

1.2.1.3漿液材料選擇

漿液以水泥基為主，摻入膨潤土、粉煤灰等改良劑，提高漿液流動性及固結(jié)強度。水泥選用P.O42.5標號普通硅酸鹽水泥，膨潤土塑性指數(shù)不小于35，粉煤灰細度不大于12μm。材料需經(jīng)嚴格檢測，符合GB175-2007標準，確保漿液穩(wěn)定性與耐久性。

1.2.2物資準備

1.2.2.1注漿設備配置

配置BW-150/50型雙液注漿泵、GS-30型水泥砂漿攪拌機及JZ-500型注漿管路系統(tǒng)。設備需進行進場驗收，檢查壓力表精度（±1%）、攪拌均勻度（誤差≤2%）及管路密封性（氣密性測試壓力0.2MPa）。同時配備YJ-45型鉆機，用于注漿孔成孔作業(yè)。

1.2.2.2漿液材料儲備

按設計用量儲備水泥、膨潤土、粉煤灰等材料，總儲量滿足至少30天施工需求。材料堆放需分類存放，水泥采用防潮棚覆蓋，膨潤土與粉煤灰置于干燥地面，避免受潮結(jié)塊。建立材料出入庫臺賬，實時監(jiān)控庫存量。

1.2.3人員組織

1.2.3.1施工隊伍配置

組建20人注漿作業(yè)班組，包括班組長1名、注漿工8名、鉆機操作手4名及質(zhì)檢員3名。班組長負責現(xiàn)場協(xié)調(diào)，注漿工負責漿液制備與泵送，鉆機操作手負責孔位鉆進，質(zhì)檢員負責參數(shù)監(jiān)測與效果檢驗。所有人員需持證上崗，具備3年以上相關工作經(jīng)驗。

1.2.3.2技術培訓

開展為期7天的專項培訓，內(nèi)容包括巖溶地質(zhì)識別、注漿設備操作、漿液配比控制及安全注意事項。培訓后進行考核，合格者方可參與施工。同時建立每日技術交底制度，由工程師講解當日施工要點與風險點。

1.3施工部署

1.3.1注漿孔布置方案

1.3.1.1孔位確定原則

注漿孔按梅花形布置，孔距根據(jù)巖溶裂隙發(fā)育密度調(diào)整，一般間距1.0m~1.5m?？椎拙嚅_挖面不小于5m，確保注漿范圍覆蓋潛在突水區(qū)域?？卓诟叱绦韪哂谒淼涝O計水位1.0m，防止地表水倒灌。

1.3.1.2孔深設計

孔深根據(jù)超前地質(zhì)預報結(jié)果確定，一般15m~30m，遇巖溶發(fā)育密集區(qū)可適當加深至40m?？咨钫`差控制在±0.5m內(nèi)，采用測繩復核。

1.3.2注漿順序與方式

1.3.2.1注漿順序

采用自下而上分段注漿方式，每段長度3m~5m，相鄰段重疊1.0m。先施工遠離開挖面的孔位，后施工近開挖面孔位，防止?jié){液擴散范圍不足。

1.3.2.2注漿方式

采用純壓式注漿，漿液注入前需進行管路排氣，確保泵送順暢。注漿壓力分3級提升，初壓0.3MPa，終壓不大于設計值的1.2倍。

1.3.3注漿質(zhì)量控制措施

1.3.3.1參數(shù)動態(tài)調(diào)整

實時監(jiān)測注漿量、壓力及返漿情況，遇壓力突增或注漿量異常時立即停止，分析原因后調(diào)整參數(shù)。漿液水灰比根據(jù)吸漿速率動態(tài)調(diào)整，吸漿量過大時降低水灰比，反之則適當提高。

1.3.3.2注漿效果檢驗

注漿結(jié)束后24h內(nèi)進行孔內(nèi)取芯檢驗，要求固結(jié)體強度不低于5MPa，裂隙填充率不小于85%。同時采用電阻率法檢測漿液擴散范圍，確保覆蓋全部潛在突水通道。

1.4安全與環(huán)保措施

1.4.1施工安全管控

1.4.1.1高壓作業(yè)防護

注漿泵操作人員需佩戴防護眼鏡與手套，泵送管路接頭用高壓軟管連接，防止爆管傷人。壓力表定期校驗，確保讀數(shù)準確。

1.4.1.2鉆機操作規(guī)范

鉆機立軸垂直度控制在1%以內(nèi)，鉆進過程中輕柔加壓，遇硬巖或地下水突涌時立即停鉆，報告技術負責人。

1.4.2環(huán)境保護措施

1.4.2.1噪聲控制

選用低噪聲鉆機（噪聲≤85dB），施工時間控制在每日6:00~22:00，必要時設置隔音屏障。

1.4.2.2廢液處理

注漿廢液經(jīng)沉淀池處理達標后排放，水泥殘渣回收用于路基填筑，避免污染地表水體。

二、超前注漿工藝設計

2.1注漿參數(shù)設計

2.1.1注漿壓力確定

注漿壓力根據(jù)圍巖類別與地下水壓力綜合確定，軟質(zhì)巖區(qū)初壓0.2MPa~0.4MPa，硬質(zhì)巖區(qū)初壓0.4MPa~0.6MPa。壓力分3級提升，每級增量為0.1MPa，終壓不超過圍巖單軸抗壓強度的50%。采用水壓與巖體變形監(jiān)測相結(jié)合的方式，當孔口回漿量達總注漿量的80%時，維持壓力10min，確認固結(jié)效果后結(jié)束注漿。

2.1.2注漿量計算

注漿量以裂隙填充率控制，按公式Q=πR2Lη計算，其中R為漿液擴散半徑（5m~10m），L為孔長，η為裂隙填充率（取0.75）。實際注漿量需預留20%安全系數(shù)，防止漏漿。施工中通過量測注漿時間與壓力變化曲線，推算實際吸漿量，偏差超過15%時調(diào)整漿液配比。

2.1.3漿液配比優(yōu)化

采用雙液漿（水泥漿+水玻璃）體系，水泥漿水灰比0.6~0.8，水玻璃模數(shù)2.8~3.2，凝膠時間控制在30s~60s。根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整漿液性能，巖溶裂隙密集區(qū)提高水泥摻量至50%，弱透水層摻入10%膨潤土改善滲透性。漿液密度控制在1.6g/cm3~1.8g/cm3，確保充填密實。

2.2注漿孔施工工藝

2.2.1孔位鉆進技術

采用YJ-45型回轉(zhuǎn)鉆機成孔，鉆頭直徑91mm，轉(zhuǎn)速80rpm~120rpm，鉆進速度1m/h~1.5m/h。遇巖溶發(fā)育區(qū)采用套管跟進技術，套管壁厚6mm，外徑76mm，每節(jié)長2m，接長時保證垂直度偏差小于1%。鉆進過程中實時監(jiān)測鉆壓與扭矩，異常時停機檢查，防止卡鉆或塌孔。

2.2.2孔內(nèi)沖洗工藝

孔底達到設計深度后，采用高壓水（壓力0.5MPa）分段沖洗，每次沖洗時間5min~8min，清除孔內(nèi)沉渣。沖洗后注入濃水泥漿（水灰比0.4）至孔深，靜置2h后開始注漿，防止孔壁失穩(wěn)。

2.2.3封孔作業(yè)標準

注漿結(jié)束后立即進行封孔，采用水泥砂漿（1:1配合比）填充孔口2m以下部分，上部0.5m采用膨脹水泥填塞，確保與圍巖密貼。封孔段需養(yǎng)護7d，強度達標后才能進行下一循環(huán)施工。封孔質(zhì)量通過聲波檢測驗證，縱波速度不低于3000m/s。

2.3注漿效果監(jiān)測

2.3.1圍巖變形監(jiān)測

在注漿孔附近布設多點位移計，初始讀數(shù)采集3次，注漿后每日監(jiān)測位移量，累計位移速率小于0.2mm/d視為有效。位移計安裝深度距開挖面5m，監(jiān)測范圍覆蓋隧道斷面周邊3m區(qū)域。

2.3.2水壓動態(tài)觀測

在注漿孔附近埋設孔壓計，實時記錄注漿前后水壓變化，要求注漿后水壓下降幅度不低于60%。水壓穩(wěn)定標準為觀測7d內(nèi)波動幅度小于0.1MPa。

2.3.3漿液擴散范圍驗證

注漿后30d采用鉆芯取樣法驗證漿液擴散效果，要求固結(jié)體厚度不小于0.5m，裂隙界面清晰可見。同時采用紅外探測技術輔助檢測，探測深度可達8m，驗證漿液滲透均勻性。

三、超前注漿施工組織

3.1施工進度計劃

3.1.1施工周期劃分

隧道單線長度3.2km，巖溶發(fā)育段1.5km，按每米注漿孔施工效率2小時計算，總注漿作業(yè)量750孔。將施工劃分為3個階段：第一階段（30天）完成超前地質(zhì)預報與注漿試驗，驗證漿液配比與工藝參數(shù)；第二階段（60天）集中施工巖溶發(fā)育密集區(qū)（K12+500~K14+200），每日完成25孔；第三階段（45天）完成剩余段落注漿，同時開展效果檢驗。采用甘特圖動態(tài)管控，每日下班前更新進度，偏差超5%時啟動應急調(diào)整。

3.1.2資源投入計劃

布設2個注漿工區(qū)，每個工區(qū)配置BW-150/50注漿泵4臺、鉆機8臺、水泥攪拌站1座。高峰期每日投入人員45人，包括注漿工32名、鉆機手12名。材料供應按日消耗量儲備，水泥每日需用量80t，膨潤土35t，確保運輸半徑在50km內(nèi)。

3.1.3關鍵工序銜接

注漿作業(yè)與隧道掘進保持15m安全距離，采用分段開挖方式。掘進班組每循環(huán)完成8m后，注漿班組立即施工相鄰兩排注漿孔，確保開挖面暴露時間不超過12小時。通過設置聯(lián)絡鈴系統(tǒng)，掘進遇涌水時立即暫停注漿，搶護后重新校核孔位。

3.2施工現(xiàn)場平面布置

3.2.1工區(qū)功能分區(qū)

每個注漿工區(qū)占地15畝，劃分為4個功能區(qū)：漿液制備區(qū)（配備攪拌池4個、儲漿池2個）、設備停放區(qū)（硬化地面，分區(qū)存放鉆機與管路）、材料堆放區(qū)（水泥棚覆蓋，設置防潮墊）及生活辦公區(qū)（集裝箱宿舍20間）。各區(qū)域間距不小于15m，消防通道寬度不小于3m。

3.2.2臨時設施配置

配置200kVA發(fā)電機2臺、變壓器1臺，保障雙路供電。設置3口200m3集水井，用于注漿廢液沉淀處理。實驗室配備水泥測強儀、壓力試驗機等設備，確保漿液性能實時檢測。

3.2.3安全警示設置

注漿管路沿線設置反光標識，高壓段采用金屬軟管防護。高壓泵站配備聲光報警器，管路破裂時自動斷電。施工便道設置限速牌與防滑墊，夜間采用頻閃燈照明。

3.3施工質(zhì)量管理

3.3.1過程控制要點

注漿前進行孔位復核，偏差不大于5cm；成孔后用測繩校核孔深，誤差控制在±10cm內(nèi)。漿液制備嚴格計量，水泥計量誤差≤2%，水玻璃計量誤差≤1%。泵送前用空氣試壓檢查管路，壓力升至1.5MPa保壓5min無滲漏。

3.3.2隱蔽工程驗收

每完成50孔組織一次隱蔽工程驗收，重點檢查孔內(nèi)回漿量記錄、封孔砂漿強度檢測報告及聲波檢測數(shù)據(jù)。驗收合格后立即辦理簽字手續(xù)，不合格孔位按比例擴大注漿范圍。

3.3.3質(zhì)量信息化管理

建立“一孔一檔”電子臺賬，記錄鉆進參數(shù)、漿液配比、壓力曲線等數(shù)據(jù)。采用BIM技術模擬注漿擴散范圍，與實測數(shù)據(jù)對比，偏差超過15%時追溯施工環(huán)節(jié)。

3.4應急預案

3.4.1突水突泥處置

遇單孔注漿量超計劃50%或壓力突增時，立即啟動應急預案。掘進班組暫停進尺，注漿班組加密注漿孔至間距1m，同時啟動注漿泵反壓堵水。當水量超過5m3/h時，采用沙袋圍堰，同時調(diào)集搶險隊伍準備注漿堵漏管。

3.4.2設備故障應對

注漿泵出現(xiàn)故障時，2小時內(nèi)調(diào)換備用設備，同時檢測管路密封性。鉆機卡鉆時采用套管切割法處理，切割后回填碎石注漿，避免塌孔。

3.4.3環(huán)境污染處置

注漿管路破裂時，立即關閉注漿泵，用吸泥船清除污染水體，受污染土壤采用石灰中和法處理，確保滲濾液pH值恢復至6~8。

四、超前注漿安全與環(huán)境保護

4.1施工安全控制措施

4.1.1高處作業(yè)防護

注漿工區(qū)設置高度1.8m的防護欄桿，作業(yè)平臺鋪鋼板，防滑系數(shù)不小于0.7。鉆機操作手需佩戴安全帶，安全繩固定在獨立錨點上，嚴禁低掛高用。管路提升時采用5t倒鏈控制速度，下方嚴禁站人。

4.1.2有限空間作業(yè)管理

注漿孔檢查時采用氣體檢測儀檢測有毒氣體，氧氣含量不低于19.5%，二氧化碳不超過1.0%。進入孔內(nèi)前先用鼓風機通風5分鐘，配備便攜式呼吸器，孔深超過10m時強制送風。

4.1.3電氣設備安全

動力電纜采用鎧裝電纜，架空高度不低于2.5m，穿越水溝處加套管防護。泵站內(nèi)設置漏電保護器，接地電阻不大于4Ω。每日巡檢設備絕緣情況，發(fā)現(xiàn)破損立即停用。

4.2環(huán)境保護措施

4.2.1水體污染防治

注漿廢液經(jīng)三級沉淀池處理，上層清水回用降塵，中下層水泥渣用于路基填筑。沉淀池定期清淤，每次清淤前檢測pH值（6.5~8.5），達標后排放至市政管網(wǎng)。施工廢水收集率100%，嚴禁滲入地下水。

4.2.2大氣污染防治

漿液制備區(qū)設置噴淋降塵系統(tǒng)，噴霧密度0.5L/m2，噴頭間距2m。水泥運輸車輛覆蓋篷布，場內(nèi)道路硬化率80%，每日灑水2次。拌合站出料口安裝收塵罩，收塵效率不低于90%。

4.2.3固體廢棄物管理

廢棄套管切割成2m標準段，分類堆放于專用場地，每季度清運至再生利用廠。廢棄鉆頭回收率100%，不合格品送檢測機構分析原因。生活垃圾集中存放，每日清運率100%。

4.3勞動防護與應急準備

4.3.1勞動防護用品配備

注漿工配備防塵口罩（GB26880標準）、防護眼鏡、防砸鞋。高壓作業(yè)人員佩戴聲學護耳器，噪聲檢測值控制在85dB以下。高溫時段每日發(fā)放防暑藥品，配備電解質(zhì)水。

4.3.2應急救援預案

編制《突水突泥應急救援預案》（Q/SY12003-2018），配備3人應急救援小組，儲備潛水泵、防汛袋、應急照明等物資。開展季度演練，包括管路爆裂、人員中毒等場景，演練時長不少于45分鐘。

4.3.3健康監(jiān)護管理

每月組織職業(yè)健康體檢，重點檢查聽力、血壓指標。高溫作業(yè)人員體檢合格后方可上崗，建立個人健康檔案，記錄異常情況。配備急救箱，藥品有效期不超1年。

五、超前注漿監(jiān)測與效果評估

5.1注漿過程監(jiān)測

5.1.1注漿參數(shù)實時監(jiān)控

采用智能注漿記錄儀采集壓力、流量、泵送時間等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集頻率5s/次，存儲周期不少于3年。壓力監(jiān)測采用±0.5級壓力傳感器，流量監(jiān)測誤差≤2%。監(jiān)測數(shù)據(jù)自動上傳至云平臺，生成壓力-時間、流量-時間曲線，異常數(shù)據(jù)觸發(fā)聲光報警。

5.1.2孔口返漿量統(tǒng)計

每段注漿結(jié)束后統(tǒng)計孔口返漿量，要求返漿量不低于注漿總量的60%，返漿顏色與稠度與注入漿液一致。遇返漿量不足時，分析原因可能是裂隙封閉或鉆進偏孔，立即調(diào)整注漿壓力或加密孔位。

5.1.3泵送壓力波動分析

注漿過程中每30分鐘記錄泵送壓力，壓力波動幅度超過設計值的10%時，檢查原因包括管路堵塞、鉆頭磨阻增大等，及時處理。壓力異常時同步監(jiān)測圍巖位移，驗證是否因壓力過大導致圍巖變形。

5.2注漿效果驗證

5.2.1圍巖強度檢測

注漿后30d采用CMW-50型單軸壓縮試驗機取樣檢測圍巖強度，要求加固區(qū)巖石單軸抗壓強度不低于5MPa，較注漿前提升40%以上。檢測點布設在注漿孔周邊2m網(wǎng)格內(nèi)，每個網(wǎng)格檢測1點。

5.2.2裂隙填充率檢測

采用地質(zhì)雷達（RD-8型）檢測漿液擴散范圍，探測深度10m，分辨率0.5m。要求裂隙填充率不小于85%，填充體聲速≥3000m/s。雷達數(shù)據(jù)三維成像，直觀顯示漿液滲透規(guī)律。

5.2.3地下水影響評估

注漿后7d監(jiān)測隧道掌子面涌水量，要求較注漿前下降80%以上。采用染料示蹤法檢測地下水滲透路徑，示蹤劑注入孔底，監(jiān)測出口濃度衰減曲線，驗證封閉效果。

5.3質(zhì)量評定標準

5.3.1單位工程質(zhì)量評定

按照GB50208-2011標準，以注漿孔合格率、圍巖強度提升率、地下水控制效果等指標綜合評定。其中注漿孔合格率≥95%，圍巖強度提升率≥35%，涌水量≤0.5m3/h為優(yōu)良工程。

5.3.2分項工程驗收程序

注漿完成后組織專家驗收，包括設計單位、監(jiān)理單位及第三方檢測機構。驗收流程：資料核查→現(xiàn)場抽檢（孔深偏差、漿液配比）→效果檢測（聲波、地質(zhì)雷達）→綜合評定。驗收合格后簽署《驗收報告》，方可進行下一工序。

5.3.3長期監(jiān)測計劃

隧道運營期每半年監(jiān)測一次圍巖位移，采用多點位移計自動采集數(shù)據(jù)。對巖溶發(fā)育段重點區(qū)域，增設孔壓計監(jiān)測地下水壓力，確保注漿效果持久穩(wěn)定。

六、超前注漿效益分析

6.1經(jīng)濟效益分析

6.1.1成本構成與優(yōu)化措施

超前注漿主要成本包括材料費（水泥占50%）、設備折舊（年折舊率12%）、人工費（注漿工時單價120元/小時）及檢測費。以單孔注漿成本核算，材料費35元/米，設備使用費18元/米，人工費22元/米，綜合成本75元/米。通過優(yōu)化可降低成本：采用集中攪拌站降低水泥損耗率至3%，共享設備周轉(zhuǎn)率提高至80%，采用遠程監(jiān)控減少人工巡檢次數(shù)，綜合成本降幅達12%。

6.1.2與其他加固措施的對比

相較于超前小導管支護，注漿法單米加固成本降低25%，但圍巖強度提升率提高40%，長期維護成本減少30%。與凍結(jié)法對比，注漿法初期投入降低60%，且無環(huán)境污染風險，適用于富水但滲透系數(shù)中