付學會，侯克鵬

（昆明理工大學，昆明650093）

作為一種后注漿技術，壁后注漿已被廣泛應用于地下工程的水害治理和地層加固中。我國煤炭行業(yè)自20世紀50年代初首次采用井壁注漿堵水以來，已逐步開發(fā)了許多新型注漿材料、注漿工藝、注漿專用設備和配套機具，使注漿技術有了很大的發(fā)展和提高。而水泥漿單液注漿工藝因其材料易購、成本較低、工藝簡單、污染小以及加固、堵水效果好等優(yōu)勢，在壁后注漿中應用最為廣泛［1］。如在盾構隧道施工過程中，壁后同步注漿技術的目的是盡早填充地層、減少地基沉降量、保證環(huán)境安全、確保管片襯砌的早期穩(wěn)定性和間隙的密封性。作為襯砌防水的第一道防線，提供長期、均質、穩(wěn)定的防水功能；作為隧道襯砌結構加強層，具有耐久性和一定強度。因此，盾構隧道壁后同步注漿是決定盾構隧道能否穩(wěn)定的關鍵性工序之一［2］。在復雜地質條件下，壁后注漿技術廣泛用于地表沉降控制、井筒水害治理、巷道修復與壁后防滲堵水等。在銅街大溝尾礦庫溢洪井隧道工程修復中，提出了壁后充填注漿技術，有效地將隧道井壁的涌水、涌泥封堵于壁后，同時還起到了加固井壁的作用。

1 工程概況

該工程地處于銅街大溝尾礦庫構造侵蝕“V”型溝谷中，溝谷走向近N27°W，溝底寬約3.0～13.0 m。溝谷切割較深，谷底標高964.59m，兩岸坡度較陡。右岸坡坡度58°～83°，植被較發(fā)育，局部為基巖裸露；左岸坡坡度57°～82°，植被不發(fā)育，為基巖裸露及少量灌木，局部為碎、塊石土。銅街大溝尾礦庫溢洪井位于大溝的右岸，隧道在使用過程中井壁出現(xiàn)涌水、漏泥等情況，本著安全與環(huán)保的原則，避免因壁后空洞導致巷道圍巖失穩(wěn)的突發(fā)性事故，需對隧道滲漏段進行防滲堵漏加固處理。結合工程實際情況，設計采用溢洪井隧道壁后充填注漿技術。

據(jù)收集的工程地質測繪及勘探工程資料得知，2＃、3＃、4＃溢洪井所處地層從上往下依次為植物層、粉質黏土；強風化層二云斜長片麻巖；中風化層二云斜長片麻巖；微風化層二云斜長片麻巖。其中植物層、粉質黏土為強透水層；強風化層二云斜長片麻巖為中等透水層；中風化層二云斜長片麻巖為主要含水層，富含裂隙水。經(jīng)過實地考察論證得知，該工程井壁出現(xiàn)滲漏水、漏泥，呈淋水狀態(tài)的主要原因是由于溢洪井隧道砌體質量差，壁后出現(xiàn)空頂空幫現(xiàn)象，澆灌不密實、空洞、裂隙導致巖層裂隙水與孔隙水相互溝通，以滲流的形式涌入井筒，經(jīng)過討論決定采取溢洪井隧道壁后充填注漿，通過漿液充填和膠結圍巖的空洞和裂隙，切斷出水段與上部裂隙水的水力聯(lián)系，在巷道的外圍形成完整的注漿帷幕［3］，達到堵漏防滲加固的目的。

2 注漿施工

2.1 注漿方案

沿溢洪井隧道注漿段均勻布孔，在同一斷面（2m×2m）鉆孔埋設注漿花管，注漿孔與斷面斜交打入，以增加漿液擴散范圍和避免井壁破壞。眼排距2.5～3m，每排5個眼或7個眼，根據(jù)工程實際滲漏情況，選擇不同的布孔方式（見圖1）。按設計要求鉆孔，采用風鎬打眼，孔徑30mm，孔深1.5m?？卓诖蚝煤髴皶r埋管，注漿管采用Ф25mm的無縫鋼管加工而成，一頭為外絲扣，一頭為馬牙扣，并打成花孔，注漿小孔1mm。埋設注漿管前，在馬牙扣上纏上麻繩，用大錘打入鉆孔內(nèi)，然后用水泥水玻璃塑膠泥將注漿管和井壁之間的孔隙糊堵嚴密，粘結牢固。

圖1 溢洪井隧道壁后注漿孔示意圖Fig.1 Wall grouting behind hole in overflowing flood wells tunnel

2.2 注漿參數(shù)及材料選擇

壁后注漿的實質是利用泵壓將漿液充填到壁后較大空隙內(nèi)，使破碎矸石膠結成一個整體，漿液充填微小裂隙，阻止井壁的風化和吸水軟化，有效地將地下水含水層的涌水封堵于壁后；且漿液滲透到裂隙中使整體重新膠結在一起，起到了加固圍巖的作用［4］。注漿材料主要采用水泥漿液，根據(jù)實際情況摻一定的水玻璃，用量為水泥用量的3%［5］；水灰比控制在0.5︰1至0.8︰1，注漿壓力控制在2.5 MPa以內(nèi)，以使?jié){液充分擴散開來，在壁后形成一個密閉圈，達到堵漏防滲的目的。

3 注漿工藝

3.1 工藝流程

注漿施工工藝流程見圖2。

3.2 施工方法

圖2 注漿施工工藝流程Fig.2 Grouting construction process flow diagram

按設計要求布置注漿孔，如圖1所示，把注漿接頭與注漿管露頭外絲扣相接即可開始注漿，如圖3。

注漿設備選擇KBY－60／70液壓注漿泵，如圖4所示；注漿順序縱向采用間隔注漿、同一斷面由拱底向拱頂?shù)捻樞蜃{、先注側壁孔、后注頂部孔的原則。水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿的水灰比為0.5︰1至0.8︰1，注入時先稀后濃，每孔要連續(xù)注漿，注漿時當出現(xiàn)壓力不升、進漿量不減時，應逐漸加大漿液濃差；反之，應降低。要對吸漿量和壓力進行及時觀測，發(fā)現(xiàn)異常立即處理。注漿壓力大小取決于注漿孔靜水壓力、裂隙發(fā)育程度及井壁的實際承壓能力，然而工程最大靜水壓力只作為注漿設備選擇的依據(jù)，注漿設計不確定注漿初壓、常壓、終壓及其保持時間，以滿足漿液能夠順利注入的最低注漿壓力為實際注漿壓力［1］。該工程在通過實際壓水試驗及本著經(jīng)濟合理的原則，注漿壓力選擇控制在2.5MPa，同時注漿在拱頂中心角180°以內(nèi)應確保注漿質量。

圖3 注漿施工圖Fig.3 Grouting construction

3.3 注漿結束標準

壁后注漿技術的目的是使井筒周圍一定范圍內(nèi)形成效果較好的隔水帷幕，阻擋含水層水及裂隙水進入井筒，為此注漿結束標準為單個注漿孔內(nèi)壓力緩緩上升達到設計注漿終壓時注漿孔不進漿，而且停止注漿一段時間后，打開孔口閥門不出水，若出水應繼續(xù)注漿，必要時加大注漿壓力以達到上述要求。

溢洪井隧道井內(nèi)注漿段結束標準：隧道內(nèi)注漿段含水層已無出水點，井壁無滲水現(xiàn)象。

3.4 注意事項

1）跑漿：注漿過程中發(fā)生跑漿、竄漿時，可采取縮短凝固時間，或在跑漿的裂隙中用木楔、麻線等物塞嵌或配合水泥—水玻璃塑膠泥封堵。必要時采用間歇方式注漿封堵圍巖跑漿裂隙。停泵20～30 min，使水泥漿有一個停止流動、固化的時間，然后再次開泵注漿，如此反復進行，必要時加入粗砂、石渣、棉紗、水玻璃等充填大裂隙。

2）嚴格按水灰比進行漿液配制，參照相關試驗研究，壁后注漿漿液應具備如下工程特性［6］：（1）具有良好的充填性，可控；（2）良好的和易性和流動性，離析少；（3）稠度，不易被地下水稀釋；（4）穩(wěn)定性好，不分層，滿足長距離輸送要求；（5）早期強度；（6）體積收縮率和滲透系數(shù)要小；（7）無公害，價格便宜。漿液的凝固時間要根據(jù)注漿孔的涌水量、井壁裂縫的大小、壁后的連通情況來確定。當注漿孔的涌水量大，凝固時間要長些，反之則縮短。凝固時間要通過水泥漿與水玻璃之間配比控制。注漿時要注意觀察井壁、注漿泵及管路，若發(fā)生異常情況及時處理。漿液濃度現(xiàn)場配制。注漿泵在注漿前先進行空荷運轉，并按設計進行打壓試驗。

3）控制注漿壓力，注漿開始前先壓力沖孔，了解地層特性。準確判斷井壁涌水來源和水流通道是解決溢洪井隧道井壁滲漏問題的根本保證，經(jīng)分析該溢洪井隧道井壁滲漏是由于巖層裂隙水與孔隙水相互溝通，以滲透的形式涌入井筒，為此采用壁后充填注漿的方式沿斷面形成一個密閉圈，將地下含水層的涌水、涌泥封堵于壁后。注漿開始時應認真分析井壁滲漏情況，當井壁大面積滲漏，且無明顯集中出水點時，應布置泄壓孔泄壓，迫使?jié){液向泄壓孔方向擴散，以增大漿液擴散范圍和避免井壁被破壞。

4）漿液的擴散方式與周圍土質、施工工藝、漿液性質、注漿壓力、地下水等多種因素有關［7］，可通過調(diào)整漿液濃度、添加速凝劑、間斷式注漿等措施有效控制漿液的擴散半徑。

5）每次注漿應確認注漿噴嘴處連接牢固，當停止注漿時方可拆除孔口管的連接裝置，避免噴漿傷人；注漿結束后應立即用清水沖洗機器及注漿管，防止?jié){液殘留凝固堵塞。

4 注漿效果

本工程工期歷時31d，完成了銅街大溝尾礦庫2＃、3＃、4＃溢洪井隧道滲漏段壁后充填注漿堵漏防滲工作，總計完成2＃、3＃、4＃溢洪井注漿段長度33 m，井內(nèi)注漿孔80個，水泥用量138t。注漿結束后井壁壁面干燥，不潮濕、不滴水，解決了注漿前井壁淋水、滲水、涌泥等問題，注漿達到了較好的預期效果。

5 結語

本次注漿成功的實踐證明，壁后注漿技術是治理巷道井壁滲水、涌泥、涌水等的有效措施?？梢杂行У馗尉诹苡克ㄟ^充填膠結作用，進一步提高井壁抗壓強度，有利于降低巷道失修率，延長使用年限，提高了整個尾礦庫的抗災能力，同時具備安全高效、低成本的特點。

［1］ 羅大賢，楊正東.低壓限量壁后注漿技術［J］.煤礦設計，2001（2）：29－30.

［2］ 鄧宗偉，陳建平，冷伍明.盾構隧道壁后注漿作用機理的計算研究［J］.塑性工程學報，2005，12（6）：114－117.

［3］ 徐貴南，侯廣堯.壁后注漿在振興煤礦井底車場的應用［J］.中州煤炭，2010（3）：68－69.

［4］ 韓立軍，李仲輝，王秀玲.U型鋼與噴網(wǎng)支護壁后充填注漿加固［J］.山東科技大學學報：自然科學版，2001（1）：65－68.

［5］ 《巖土注漿理論與工程實例》協(xié)作組.巖土注漿理論與工程實例［M］.北京：科學出版社，2001：12－16.

［6］ 鄭東升.壁后注漿對地表沉降的影響試驗研究［J］.山西建筑，2010（18）：335－336.

［7］ 葉 飛，朱合華，何川.盾構隧道壁后注漿擴散模式及對管片的壓力分析［J］.巖土力學，2009（5）：1307－1312.