陈 浩

（中铁十六局集团第五工程有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概况

胡家湾隧道地处彰县殪虎桥乡境内，全长2862m，为双线隧道，洞身最大埋深420m。地质状况属于软弱围岩，洞身处于f6、f7、f7-1 三个断层及其破碎影响带内。隧道开挖后围岩为黑色碳质泥岩，地层自稳能力差，岩体极为破碎，挤压后产状凌乱，揉被、褶皱明显，节理发育，极易坍塌掉块，且遇水软化、泥化现象明显，扰动后呈稀糊状。初期支护后围岩变形非常大，初期支护变形、混凝土开裂及坍塌现象时有发生。

2 施工难题

胡家湾隧道软弱围岩开挖后揭示地层主要为黑色碳质泥岩夹压碎岩，施工中最突出的问题是碳质泥岩、压碎岩防坍塌，初期支护背后脱空引起支护结构的下沉、开裂和变形。该地层施工极其困难，风险大、成本高。

3 帷幕注浆施工技术

目前正在按照试验段施工方案进行施工。试验段方案立足于传统钻爆法，以帷幕注浆预加固为前提，以“快挖、快支、快封闭”为施工组织原则。开挖采用三台阶七步法开挖；采用帷幕注浆大管棚结合小导管超前支护；初期支护采用I25b型钢钢架喷C25 混凝土进行支护；二衬采用55cm 厚C35 钢筋混凝土。在掌子面周边采用帷幕注浆超前预加固，掌子面采用超前导管加固的方案，三台阶七步法开挖。各隧道口在施工过程中严格遵循二次衬砌与掌子面距离＜70m、仰拱与掌子面距离＜30m 的规定。

胡家湾隧道试验段方案为帷幕注浆预加固法。帷幕注浆超前预加固法主要是通过CSJ-40 施工Ф108 管棚对掌子面进行超前注浆预加固，施工理念是“软岩隧道重在加固”。

4 施工原理帷幕注浆钻孔及注浆工艺

4.1 帷幕注浆钻孔、注浆设备及方式

（1）钻孔设备凿孔及清孔：采用CSJ-40 钻机。

（2）钻孔方式：采用冲击回旋。凿孔前3m 时采用CSJ-40 钻机带Φ90 冲击器及安装上Φ110 钻头；凿孔3m 后采用CSJ-40 钻机或DZ-60 钻机带Φ90 冲击器及安装上Φ90 钻头。

（3）注浆设备：采用KBY-30/120 双杠双液注浆泵。

（4）注浆方式：水泥单液浆和水泥—水玻璃双浆液混合使用；水泥单浆液水灰比为0.6～1.0，水泥—水玻璃双浆液水泥与水玻璃体积比为0.3：1～1∶1。

4.2 帷幕注浆钻孔及注浆工艺

钻孔工艺：根据帷幕注浆的由下往上和由外到内的布置原则[1]。图1为帷幕注浆钻孔及注浆孔位布置示意图。

图1 帷幕注浆钻孔及注浆孔位布置示意图

注：①钻孔、注浆方式采用分段前进式（防止出现塌孔），每段段长为10m，钻孔孔径为110mm；注浆孔间距1.0m×1.0m（竖向×横向），注浆原则从下往上，从外往里。②预留3m厚的止浆岩盘；以上B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8～K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8孔的偏角、仰角、长度与A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8相同。

（1）孔位布置。测量班采用全站仪对每个孔口位置进行定位，并用红油漆对每个孔口进行标识，并把每个孔的孔号、偏角和长度标识在每个孔口上，每一循环孔位现场布置好后，及时用书面材料对每一个孔进行书面技术交底。

（2）凿孔钻机就位。凿孔钻机就位采用相对坐标法。把凿孔钻机（CSJ-40）带上两根钻杆并且带上Φ110 冲击器及安装上Φ110 钻头，让钻头准确的垂直（钻杆与注浆面垂直）对准孔口位置，用水平仪测量钻杆，必须使钻杆和钻机保持水平，再用尺子测量钻头到钻机最尾端的长度L cm（L40），根据每个孔的偏角计算出钻机最尾端向上或向下铅垂摆动的距离、向左或向右水平摆动的距离。

根据计算出的摆动距离对钻机进行定位，用地质罗盘根据每孔的偏角对钻机进行核对，偏角误差≤±1°，当钻机准确就位后立即采用脚手架和扣件进行对其加固，防止钻机在凿孔过程中移动，否则凿孔位置就会不准确。

（3）凿孔控制。根据分段前进式注浆的原理，并结合该帷幕注浆面的实际地质情况。

1 号钻机对A1 孔进行凿孔（设计孔长为6.7m），该序孔前3m 时采用CSJ-40钻机带Φ90 冲击器及安装上Φ110 钻头进行凿孔，然后把钻杆退出来，采用Φ108无缝钢管安装注浆孔口管（安装孔口管参照注浆工艺见后），更换成Φ90 钻头进行第一次累计钻孔到6.7m（止浆岩盘3m，注浆分段长3.7m）后，再把钻杆退出来，把该钻机移至C1 孔位进行就位（依照从下往上，从外往里的原则，采用单液浆时，钻孔顺序跳孔进行），然后立即注浆。2 号钻机对A3 孔（设计孔长18.4m）进行凿孔，前3m 按照1 号钻机对A1 孔方法进行凿孔，第一次钻孔累计长度到10m 时（该孔注浆段长为7.5m），把钻杆退出来，把该钻机移至下一个孔位进行就位，然后安装孔口管进行注浆，浆液终凝后。

根据帷幕注浆顺序原则，参照上一步方法以此类推完成所有孔道第一次注浆段长注浆，注浆压力控制在2MPa，并做好每孔注浆过程记录。

（4）清孔工艺（第二次段长注浆）。清孔钻机就位时，根据上述（2）凿孔钻机就位步骤进行就位。每序孔清孔按照上述（3）中的清孔段长进行清孔，并每段（≤10m）的注浆，清孔至每孔的设计长度后，最后作全长的注浆。

（5）注浆工艺.当凿孔或清孔到上述（3）中的深度时，退出钻杆，及时安装孔口管和连接注浆各种管道，安装孔口管和连接注浆管道必须由专人负责，确保孔口管牢固，注浆压力不断上升时孔口管不被飞出来；确保注浆管道的畅通及连接牢固，保证注浆通畅。

当所有管道都连接完好后，先向孔道内注清水试验5min，其润滑注浆管道和检验孔道的可注性及止浆岩盘的止浆效果，当止浆岩盘没有出现明显的漏水或孔道通畅、水没有从另外孔道中流出时，此时浆液应采用水泥单浆液，当可注性良好时应采用较小水灰比的浆液，当可注性一般时应采用较大水灰比的浆液。

当注完清水时，止浆岩盘出现漏水或从另外孔道串水时，此时浆液应采用水泥—水玻璃双浆液进行封堵，无明显漏浆或串浆时，立即采用水泥单浆液进行注浆，直到达到设计注浆压力。

注水泥单浆液时，当注浆量超过该单孔段长设计注浆量的2 倍时，注浆压力仍然没有达到设计压力，应立即停止水泥单浆液的施作，更换为凝胶时间较长的水泥—水玻璃双浆液进行注浆，直到达到设计注浆压力。

5 结束语

综上所述，胡家湾隧道各隧道口按照以上试验段施工方案进行施工，取得了阶段性的进展和突破，隧道各口在确保安全质量的前提下施工稳步推进，隧道口施工平均月进度由以前不足20 成洞米增加到40 成洞米，保证了施工质量和安全性，并加快了进度、降低了成本。