强震区山岭隧道围岩全环间隔注浆预加固的方案研究
隧道预加固的方法和技术(二)
水平高压旋喷法
在掌子面与隧道轴线平行时,用特殊机械钻孔,同时向管体 内高压喷射水泥浆液,形成直径50～70cm的圆柱体(桩)的 工法。 材料3天的强度可达8～10MPa，改善围岩的效果很好，是 改善掌子自稳性和控制地表下沉的较好方法。 但施工设备多,系统庞大。
注浆材料
常用的注浆浆液有：
•
•
注浆工法
注浆效果检查：
• 在注浆堵水加固完成后，为防止开挖时发生坍塌涌水事故， 并保证隧道渗漏水水量符合设计要求，必须进行效果检查。
•
•
检查通常采用钻孔取芯法进行，有条件时还可采用物探等 方法进行。
钻孔取芯法按设计要求，在注浆薄弱地方钻检查孔，检查 浆液扩散、固结情况和取芯率，并进行压水（抽水）试验， 检查地层吸水率(透水率)，计算渗透系数及开挖时的出水 量；也可通过检查孔观察注浆后围岩的渗漏水量，直观地 进行注浆效果的评定。
岩溶地下水处理
模袋材料由于具有强度高、整体性和析水固结性能好、柔软可变 形等特性，适合于大流量、高流速情况下的堵水。因此，它非常 适合辅助洞串珠状溶蚀孔洞、溶蚀管道以及溶洞群和厅堂式洞穴 等较大规模的岩溶危害的处理。 索囊的原理与模袋类似，是微缩版的模袋，主要针对溶蚀裂隙、 溶蚀宽缝、串珠状溶蚀孔洞等小型的漏水体系。
工艺要求: 以砂浆和水泥浆及惰性材料为主，按先粗后细、先浓后 稀浆的原则灌注。孔口管是确保灌浆顺利的关键工艺。
强富水区封堵前涌水情况
强富水区封堵后效果情况
径向封堵灌浆
强富水区灌后 强富水区灌前
强富 水区 底板 灌前 强富水区底板灌后
岩溶地下水处理
岩溶管道涌水 小厅堂式溶洞
岩溶地下水处理
水压较高时封堵比较困难，此时可使用模袋、索囊技术， 采用水泥砂浆灌注，压力略大于水压力即可。
隧道注浆加固施工组织设计
隧道注浆加固施工组织设计引言概述：隧道注浆加固是一种常见的地下工程施工方法，通过注入特定的材料，提高地下结构的稳定性和承载能力。
为了确保施工的顺利进行，需要进行详细的组织设计。
本文将从施工前的准备工作、注浆加固的具体步骤、施工过程中的安全措施、质量控制以及施工后的检查等五个方面，详细阐述隧道注浆加固施工组织设计的内容。
一、施工前的准备工作1.1 地质勘察与分析：进行详细的地质勘察，了解隧道周围的地质情况，包括土层的性质、地下水位等，以便选择合适的注浆材料和施工方法。
1.2 设计方案编制：根据地质勘察结果，制定详细的施工方案，包括注浆的位置、注浆材料的选择和注浆参数等。
1.3 施工设备准备：根据设计方案，准备好注浆设备和相关工具，确保施工过程中的顺利进行。
二、注浆加固的具体步骤2.1 预处理工作：清理隧道表面的杂物和泥土，确保注浆材料能够与隧道表面充分接触。
2.2 注浆材料的配制：根据设计方案，按照一定的比例将注浆材料与水混合，制成注浆浆液。
2.3 注浆施工：通过注浆设备将注浆浆液注入隧道中，注浆的位置和注浆的压力需要根据设计要求进行调整，确保注浆材料能够充分渗透到隧道结构中。
三、施工过程中的安全措施3.1 人员培训：对施工人员进行专业培训，确保他们了解注浆施工的安全要求和操作规程。
3.2 安全设施：在施工现场设置安全警示标志和防护设施，确保施工人员的人身安全。
3.3 环境保护：注浆过程中产生的废水和废料需要进行妥善处理，避免对周围环境造成污染。
四、质量控制4.1 注浆浆液的质量检测：对注浆浆液进行抽样检测，确保注浆材料的配比和质量符合要求。
4.2 注浆压力的监测：通过监测注浆压力，确保注浆材料能够充分渗透到隧道结构中，提高加固效果。
4.3 施工记录的保存：详细记录施工过程中的各项数据和操作情况，便于后期的质量评估和施工经验总结。
五、施工后的检查5.1 加固效果评估：对注浆加固后的隧道进行检查和评估，确保加固效果符合设计要求。
隧道注浆加固工程施工方案
隧道注浆加固工程施工方案最新资料,WORD文档,可编辑修改一、工程概况：某大学大学站进线电力沟工程,东起铁路东侧家具店,西至东升乡乡政府路口,全长约500米.本工程电力沟为×暗挖隧道.初衬200mm,二衬200mm,初衬和二衬之间为SBC20聚乙烯丙纶复合防水卷材.由于×暗挖隧道位于粉质粘土土层中,部分地段为回填土,地层松软,自稳能力差,施工中土体坍塌严重,存在着很大的安全隐患.为保证施工安全及施工的顺利进行,必须对此段进行开挖预加固处理.针对上述情况,本着技术可靠、施工可行、经济合理和对现况土体扰动小的原则,结合近年来我公司注浆加固的成功经验,经研究决定采用二重管A、C液无收缩注浆加固的方法,对该段地基进行加固处理,增强地基的自稳性和抗压强度,加固范围见图一.二、工程地质条件：根据建设部综合勘察研究设计院提供的岩土工程勘察报告,隧道开挖深度范围内的土体工程地质和水文地质条件如下：工程地质条件：填土层：杂填土层：杂色,以建筑垃圾为主,中下密度；素填土2层：黄褐色,以粉土、粉质粘土为主,中下密度；该层厚度为~. 粉土②层：褐黄~灰黄色,结构较好,可塑~硬塑,厚度为~.粉质粘土③层：浅灰~褐黄色,结构较好,可塑~硬塑,夹粉土③层透镜体,厚度为~.2水文地质条件：根据勘察报告,隧道开挖深度影响范围内,存在上层滞水,含水层为粉土②层,静止水位埋深为~,主要来源为大气降水、管线渗漏.三、施工方案设计一、施工目的本工程主要以改善地层松散的性状为目的,以及止水,使隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性,实现加固目的,保证隧道掘进时,拱顶土体不产生塌落从而保证暗挖施工顺利进行和施工安全.二、施工方法选择：本工程采用双重管无收缩注浆工法,对隧道作业面前方的起拱线以上3米部分土体及侧面2米部分土体的范围进行辐射型注浆加固处理,形成具有一定强度复合地基,以达到稳固土体的预期目的.四、注浆加固：一、注浆材料：、其特性对地下水而言,不易溶解；2、对不同地层,凝结时间可调节；3、高强度、止水；4、注浆材料配比：A 液B 液C 液硅酸钠 30L水 70LGs剂 %P剂 %DHP剂 %GOX剂 %水水泥 47%DHP 剂 %GOX 剂 %XPM 剂 % 水 200L200L200L 注：溶液由A、B液组成；悬浊液由A、C液组成注浆时,将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度.二、注浆范围的设计：经计算,出线沟暗挖隧道土体注浆加固范围确定如下：a、隧道结构外轮廓线：左右两侧各2m以内的土体；拱部以上3m以内的土体；底部不加固.位于回填土内的隧道全段面加固,位于天然土层内的隧道仅加固隧道开挖范围外的两侧各2米,上部3米的范围.b、断面纵向每次加固长度2m.c、采用垂直、水平和斜向成孔、注浆加固.三、注浆孔的布置：根据隧道结构及地质状况,注浆孔于开挖断面上呈正方形布置,间距米.四、施工布署及工艺流程：、施工布署加固区长度每段2米,开挖时预留米,以防下一次注浆时浆液外溢.②水平加固区采用由中心部→外围或外围→中心部,并采用隔孔注浆施工.③如现场地面施工条件具备,为缩短工期,采用地面垂直注浆方案.2、工艺流程钻孔：根据设计要求,对准孔位,根据不同入射角度钻进,要求孔位偏差不大于2cm,入射角度偏差不大于°.②注入浆液：成孔后,开始注浆,注浆压力~；②拔出注浆管,封堵注浆孔：采用粘土或其他材料封堵注浆孔,防止浆液流失.③冲洗注浆管：注浆完毕,应立即用清水冲洗注浆管,必须采取适当措施处理废水,搞好清洁工作.⑤转入下一孔位施工.五、工程数量：以现场实际注浆量为准.五、注浆施工程序及人员组织：六、工程质量保证体系：在本工程注浆施工中,应以严格组织管理体系和科学严谨的质量体系来保证工程质量.一、质量控制：、工程质量严格按照本工程制定,并经甲方和监理工程师认可的施工方案执行,严格按国家有关技术规范、规程、标准控制施工.2、根据施工程序,严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关,每一道工序均安排专人负责,并记录好每一道工序的原始数据.二、工程质量保证制度：、成立工程项目经理为责任的质量管理小组,完善质量保证体系,严格按照质量体系中规定的责权要求运行.2、定期召开质量分析会议,组织质量教育,严格执行“三检”制度,加强技术交底工作,强化工序控制,由责任心强经验丰富的工程师担任质量控制人员,实行监督检查,保证工程质量.3、加强现场施工材料管理,严格执行进料检验制度,保证施工材料满足设计和规范要求,不合格材料不得进场使用,确保工程质量.4、配备好施工机具和计量工具以满足施工要求,建立健全各种资料、原始记录、作为评价工程质量的重要依据.5、加强与甲方、监理的配合,认真接受指导和监督.三、工程质量措施：、钻孔施工：开钻前,严格按照施工布置图,布好孔位.钻机定位要准确,开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm,钻杆度不得大于°.2、配料：采用准确的计量工具,严格按照设计配方配料施工.3、注浆：注浆一定要按程序施工,每段进浆要准确,注浆压力一定要严格控制在~,专人操作.当压力突然上升或从孔壁溢浆,应立即停止注浆,每段注浆量应严格按设计进行,跑浆时,应采取措施确保注浆量满足设计要求.4、注浆完成后,应采用措施保证注浆不溢浆跑浆.5、每道工序均要安排专人,负责每道工序的操作记录.七、安全措施：、建立健全各种岗位责任制,严格执行现场交接制度.2、钻机注浆泵及高压管路必须试运转,确认机械性能和各种阀门管路,压力表完好后,方准施工.3、每次注浆前,要认真检查安全阀、压力表的灵敏度,并调整到规定注浆压力位置.4、安装高压管路和泵头各部件时,各丝扣的联接必须拧紧,确保联接完好.5、注浆过程中,禁止现场人员在注浆孔附近停留,防止密封胶冲式阀门破裂伤人.6、注浆时不得随意停水停电,必要时必须事先通知,待注浆完成并冲洗后方可停水停电.7、注浆施工期间,必须有专门机电修理工,以便出现机械和电器故障时能及时处理.8、注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品,方可进行注浆施工.9、施工前必须做好施工准备,地下埋藏管线较多,必须经甲方或总包方认可后方可开钻钻进.并请甲方或总包方提供周边详细的管线布置图,调查清管线的位置和埋深.八、注浆施工组织管理系统：注浆施工阶段建立由注浆施工项目经理和主任工程师中间控制的管理系统.九、注浆效果检测手段：、注浆施工结束后,通过注浆体内钻孔,用压水、注水或抽水等办法测定地基的流量及渗透系数,不合格者需进行补充注浆.检查孔的数目约为总注浆孔数的5~0%,布孔的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位.在防渗注浆工程中,这类检测是一种重要的和基本的手段. 对加固注浆而言上述水力物理性虽不能直接反映加固效果,但至今仍旧被广泛的当作一种参考指标,因为吸水量大小与地基的密度和强度之间存在着一定的关系.2、通过钻孔,从注浆体内取出原状样品,送实验室进行必要的试验研究.实践经验证明,通过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能指标,据此能对注浆效果作出比较确切的评价: 、样品的密度；2、结石的性质；3、浆液充填率及剩余孔隙率；4、无侧限抗压强度及抗剪强度；5、渗透性及长期渗流稳定性；3、采用挖探或其他方法检验加固效果.十、施工工期：施工机具4套,每套施工机具按2班计算,每班实际工作时间0小时,隧道内注浆时预计3天左右完成一个阶段.十一、主要机械设备及配置机械器具其他TXU—75A型钻机四台旋转二重管排水处理装备SYB—60/50型注浆泵四台注浆液混合器测定器具SJY—双层立体式搅拌机二台喷头凝胶时间测定仪。
隧道注浆加固施工组织设计
隧道注浆加固施工组织设计一、项目概况本项目为某地区一条长约5公里的隧道注浆加固施工项目。
该隧道位于山区，地质条件复杂，存在一定的地质风险。
本施工组织设计旨在确保隧道注浆加固施工的顺利进行，保证施工质量和安全。
二、施工目标1. 加固隧道岩体，提高地质稳定性；2. 防止隧道内部出现渗水、漏水等问题；3. 提高隧道整体抗震能力；4. 完成施工任务，保证工期。
三、施工组织设计内容1. 施工方案1.1 施工方法：采用注浆加固技术，结合钻孔、注浆材料和设备，对隧道进行加固处理。
1.2 施工步骤：包括预处理、钻孔、注浆、监测等环节，详细说明每个环节的施工方法和要求。
1.3 施工工艺：介绍注浆加固的具体工艺流程，包括材料配比、注浆压力、注浆深度等。
2. 施工组织机构2.1 项目经理：负责整个施工过程的协调和管理，包括人员调配、资源配置等。
2.2 技术负责人：负责施工技术的指导和监督，确保施工质量。
2.3 安全负责人：负责施工现场的安全管理，制定安全措施和应急预案。
2.4 监理工程师：监督施工过程，确保施工符合设计要求。
3. 施工人员3.1 注浆工：负责钻孔和注浆作业，需要具备相关工作经验和证书。
3.2 监测人员：负责对施工过程进行监测，及时发现问题并采取措施。
4. 施工设备和材料4.1 钻孔设备：包括钻机、钻头等。
4.2 注浆设备：包括搅拌机、注浆泵等。
4.3 注浆材料：根据地质条件选择合适的注浆材料，如水泥浆、聚氨酯等。
5. 施工安全措施5.1 施工现场要设置明显的安全警示标志，指示施工人员注意安全。
5.2 施工人员必须佩戴安全帽、防护服等个人防护装备。
5.3 施工设备必须符合国家安全标准，定期检查和维护。
5.4 施工过程中应严格遵守操作规程，禁止违章操作。
6. 施工质量控制6.1 注浆材料的配比必须符合设计要求，严格按照施工工艺进行施工。
6.2 注浆后，对注浆效果进行监测，确保达到设计要求。
6.3 施工过程中，及时处理施工中出现的问题，确保施工质量。
砂岩地质段隧道全断面预注浆施工分析
砂岩地质段隧道全断面预注浆施工分析摘要：本文的立论依据是基于一个实际的工程案例，简单的介绍了有关项目的大致情况。
对具体的施工方案、工艺流程以及前期的基本准备工作等进行简单分析，在此基础之上，本文将分别从前期调研、全断面预注浆施工、浆液选择等角度出发，着重围绕砂岩地质段隧道全段面预注浆施工技术进行简要分析，希望能够帮助人们加深对这一施工技术认知的基础上，使得该施工技术能够更好地为隧道涌水段施工发挥出应有的效用。
关键词：砂岩地质段隧道全段面预注浆前期调研浆液选择施工技术引言：我国的经济正处于飞速发展的阶段，隧道施工越来越多，并隧道涌水段施工比比皆是，但现阶段我国在涌水段施工方面还比较缺乏丰富、先进的施工技术与施工经验，施工中的各种问题也表现的越来越多。
为此，本文将通过结合铁峰山隧道工程砂岩段涌水施工，简要谈谈砂岩地质段隧道全段面预注浆施工技术。
图1 涌水掌子面照片一、工程概况万凯周家坝-普里高速公路的测量标准向城市公路的标准看齐，所采用的设计速度是每小时八十公里，左右4车道均为双向车道，总长度大致十一公里左右，其中位于其中的铁峰山隧道长度在1000左右m。
涌水掌子面距进口3940m，该涌水段地层为须家河组（T3xjI）z中风化~微新长石砂岩，局部裂隙较发育，夹碳质页岩及煤线。
根据现场地质调查及超前探孔和超前探测（红外探水、地质雷达、激发极化法）判定揭示到的涌水为基岩裂隙水。
日涌水量为34272m³/d。
二、砂岩地质段隧道全段面预注浆施工概述（一）、施工方案掌子面全段面预注浆堵水的施工方法，是在隧道掘进开挖前对隧道前方岩石进行预注浆。
1.优点：（1）注浆后使岩石裂隙得到有效加固；（2）隧道涌水得到了有效的封堵，在注浆控制范围内掘进过程中可避免较大涌水的出现，实现开挖不受涌水干扰的目的；（3）改善了隧道围岩力学性能，增加了围岩强度，确保施工过程中的安全。
（4）同时，全断面预注浆堵水可以封堵隧道前方多处裂缝，钻探工艺就是针对不同类型的土地和岩石，地质钻探人员对这些采取具有针对性的钻探工艺，对这些土地和岩石进行施工。
隧道注浆加固工程施工方案
隧道注浆加固工程施工方案Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】一、工程概况：某大学大学站进线电力沟工程，东起铁路东侧家具店，西至东升乡乡政府路口，全长约500米。
本工程电力沟为2.00×2.05m暗挖隧道。
初衬200mm，二衬200mm，初衬和二衬之间为SBC120聚乙烯丙纶复合防水卷材。
由于2.00×2.05m暗挖隧道位于粉质粘土土层中，部分地段为回填土，地层松软，自稳能力差，施工中土体坍塌严重，存在着很大的安全隐患。
为保证施工安全及施工的顺利进行，必须对此段进行开挖预加固处理。
针对上述情况，本着技术可靠、施工可行、经济合理和对现况土体扰动小的原则，结合近年来我公司注浆加固的成功经验，经研究决定采用二重管A、C液无收缩注浆加固的方法，对该段地基进行加固处理，增强地基的自稳性和抗压强度,加固范围见图一。
二、工程地质条件：根据建设部综合勘察研究设计院提供的岩土工程勘察报告，隧道开挖深度范围内的土体工程地质和水文地质条件如下：1）工程地质条件：填土①层：杂填土①1层：杂色，以建筑垃圾为主，中下密度；素填土①2层：黄褐色，以粉土、粉质粘土为主，中下密度；该层厚度为1.0~2.5m。
粉土②层：褐黄~灰黄色，结构较好，可塑~硬塑，厚度为2.5~4.3m。
粉质粘土③层：浅灰~褐黄色，结构较好，可塑~硬塑，夹粉土③1层透镜体，厚度为6.7~7.9m。
2）水文地质条件：根据勘察报告，隧道开挖深度影响范围内，存在上层滞水，含水层为粉土②层，静止水位埋深为1.6~2.78m，主要来源为大气降水、管线渗漏。
三、施工方案设计（一）、施工目的本工程主要以改善地层松散的性状为目的，以及止水，使隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性，实现加固目的，保证隧道掘进时，拱顶土体不产生塌落从而保证暗挖施工顺利进行和施工安全。
（二）、施工方法选择：本工程采用双重管无收缩注浆工法，对隧道作业面前方的起拱线以上3米部分土体及侧面2米部分土体的范围进行辐射型注浆加固处理，形成具有一定强度复合地基，以达到稳固土体的预期目的。
隧道注浆加固施工组织设计
隧道注浆加固施工组织设计隧道注浆加固是一种常见的隧道工程加固方法，通过注入特定的材料来加固隧道结构，提高其稳定性和承载能力。
在进行隧道注浆加固施工前，需要进行施工组织设计，以确保施工顺利进行并达到预期效果。
本文将从施工组织设计的角度探讨隧道注浆加固的相关内容。
一、前期准备工作1.1 确定施工目标：明确隧道注浆加固的目的和要求，包括加固的位置、方式、材料等。
1.2 资料采集：采集隧道结构、地质条件、施工环境等相关资料，为施工组织设计提供依据。
1.3 制定施工方案：根据隧道实际情况和加固要求，制定详细的施工方案，包括施工工艺、施工步骤、施工周期等。
二、施工人员配备2.1 技术人员：确保有具备相关经验和资质的工程师和技术人员参预施工组织设计和实施。
2.2 施工人员：配备熟练的注浆施工人员和操作人员，保证施工质量和安全。
2.3 管理人员：设立专门的施工管理团队，负责协调各方资源和监督施工进度。
三、施工设备准备3.1 注浆设备：选用适合隧道注浆加固的专业设备，确保施工效率和质量。
3.2 检测设备：配备必要的检测设备，监测注浆加固效果，及时调整施工方案。
3.3 安全设备：提供必要的安全设备和防护措施，保障施工人员的安全。
四、施工过程控制4.1 施工监督：设立专门的监理团队，对施工过程进行全程监督和检查。
4.2 质量控制：严格按照施工方案和规范要求进行施工，确保注浆加固质量达标。
4.3 安全管理：加强安全教育和培训，建立健全的安全管理制度，预防施工事故的发生。
五、施工结束及验收5.1 施工结束：按照施工计划和方案完成施工任务，做好施工结束的相关工作。
5.2 验收工作：进行注浆加固效果的检测和评估，确保施工达到预期效果。
5.3 结果总结：总结施工过程中的经验和教训，为日后类似工程提供参考和借鉴。
通过以上的施工组织设计，可以有效地指导隧道注浆加固施工的实施，确保施工质量和安全，提高工程效益和可靠性。
希翼本文对隧道注浆加固施工组织设计有所匡助。
隧道预加固措施的探讨
隧道预加固措施的探讨摘要：文章主要分析了大仰坡隧道预加固措施、沟心地形下隧道进洞前预加固措施。
关键词：隧道；预加固；大仰坡；措施1大仰坡隧道预加固措施选取1.1 工程中常用的预加固措施目前工程中普遍采用的超前大管棚的预加固措施来减小或消除隧道开挖对隧道洞口仰坡的影响。
管棚的作用机理主要体现在两个方面，1) 梁效应，由于现行设置了钢管，使得隧道掘进时在掌子面前方围岩和后方钢拱架的支撑下，形成梁结构，以防止围岩崩塌和松弛。
2) 加强效应，通过钢管上的孔向围岩注入水泥、水玻璃或泡沫尿烷等材料，以改善围岩状况，保证掌子面稳定的方法。
1.2 超前管棚的模拟及参数选取本文就超前大管棚的这种作用进行了数值模拟计算。
在本文的分析计算中，将超前大管棚注浆加固围岩的效果视为在隧道围岩中形成了约0.3m~0.6m 厚的环状加固圈，采用改善围岩参数的方法进行考虑，本文将管棚简化为30m 长、0.5m厚的预支护结构进行模拟。
对隧道进行超前大管棚支护措施后，对上述模型进行了模拟计算，计算中，注浆钢管的计算参数综合考虑了充填砂浆的作用，等效加固圈的弹性模量和重度由管壁与充填砂浆综合而成。
超前管棚模拟采用等效参数法模拟，通过提高管棚加固区域地层参数来等效模拟。
1.3 隧道进洞时应力分布特征图1 和图2为进行超前大管棚预加固措施后隧道仰坡为50°时进洞过程中，不同进洞尺寸下隧道的应力分布特征。
分析结果表明：管棚承受了较大的压应力，并且在拱腰处有一定的应力集中，从量值上看，在隧道进洞50m 时为-4.8MPa，比没有加管棚时该部位受力大，但其相对于管棚的强度来说还是很小的，而且隧道在进洞时在拱脚处没有出现拱脚应力集中的现象，这说明由于管棚承受了由于开挖卸荷导致的上部岩体松动压力，使得隧道结构周围岩体的受力出现了较大的改观。
图1 大管棚支护下进洞6m 最大主应力图图2大管棚支护下进洞50m 最大主应力图1.4 隧道关键点位移分析分析结果表明：①在进行超前大管棚预加固措施后，各关键点竖向位移随隧道掘进的变化趋势没有明显变化，但竖向位移值都有较明显的减小，如仰坡坡度为50°，隧道进洞4m 时，洞口拱顶在有无管棚情况下的竖向位移分别为 1.26mm 和2.12mm，拱顶上侧坡表处分别为1.59mm 和1.04mm，两关键点的竖向位移在进行超前大管棚支护措施后比未进行措施时要减少了40%和36%。
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图 3 围岩预加固示意图 Fig． 3 Sketch map of the surrounding rock pre-reinforcement
在隧道全环预加固计算模型中主要考虑的是结 构外侧间隔一定距离后再进行注浆加固的方式 （ 图 3） 。本计算模型周边径向单元长度为 1m，共划分为 6 层（ 图 2（ b） ） ，加固单元间隔距离（ 2m） 开始进行计算， 分为 8 种工况进行分析（ 表 1） ，以确定最佳的抗震加 固范围。
第 44 卷 增刊
申玉生等·强震区山岭隧道围岩全环间隔注浆预加固的方案研究
“围岩-隧道 ”模 式 改 变 为“围 岩-加 固 区-围 岩-隧 道 结 构”模式，该方法能够有效损耗地震波的能量，减小隧 道衬砌破坏程度。本文的研究成果对高烈度地震区 山岭隧道的设计施工具有一定的工程意义。
1 依托工程概况
根据雅泸高速公路隧道工程地质勘察报告，隧道 围岩、衬砌结构计算参数如表 2 所示。隧道注浆加固 区施工中采 用 中 空 注 浆 锚 杆，在 数 值 模 拟 分 析 中，对 注浆加固区力学效果的模拟主要根据其作用的等效 原则来考 虑，主 要 考 虑 注 浆 后，围 岩 弹 性 模 量、内 聚 力、内摩擦角、抗压强度等指标的提高，于是有一些相 关的经验公式可供采用［13］。
·187·
图1 Fig． 1
雅泸高速公路某隧道出口纵断面图 Longitudinal profile of tunnel export
in Yalu expressway
2 隧道结构计算模型及其力学参数
本文采用 FLAC3D 数值方法求解岩土体与结构动 力相互作用关系，通过在计算区域的边界上引入人工 边界来实现无限地基的模拟。采用黏弹性人工边界， 三维时域黏弹性人工边界具有较高精度，等效离散后 的人工边界条件方程与有限元方法相结合，可以方便 地求解无限域介质的瞬态波动问题。
第 44 卷增刊 2011 年
土木工程学报
CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL
Vol． 44 2011
强震区山岭隧道围岩全环间隔注浆预加固的方案研究
申玉生 高 波 胡 邦 闻毓民
（ 西南交通大学，四川成都 610031）
摘要： 依托雅安至泸沽高速公路高烈度地震区山岭隧道工程，对隧道围岩全环间隔注浆预加固方案进行动力响应 分析，提出隧道结构抗震性能的评价方法，即采用相邻质点之间相同时刻的最大相对位移指标； 解释隧道上部结构 各质点不同步变形引起的隧道拱顶出现坍塌和隧道边墙脚破坏主要是由于应力集中引起的原因； 提出了隧道不同 地段宜采取不同的全环间隔注浆预加固方案。该研究成果对高烈度地震区山岭隧道抗减震设计与施工具有一定 的参考价值。 关键词： 隧道工程； 预加固技术； 动力响应； 强震区 中图分类号： U451 + ． 2 文献标识码： A 文章编号： 1000-131X（ 2011） S1-0186-07
资金项目： 国家自然科学基金（ 50878187） 作者简介： 申玉生，博士，副教授 收稿日期： 2011-03-02
与滑塌，洞门裂损等［2］。 如何提高在高烈度地震区的隧道工程的抗震性
能就摆在了工程技术人员的面前。在高烈度地震区 隧道洞口段或不良地质地段修建隧道，常采用预加固 措施、复合式衬砌、设置减震材料、减震缝等不同的抗 减震技术措施，以保证隧道结构的抗震性能。通过前 期的对隧 道 结 构 动 力 响 应 的 研 究［3-5］，发 现 隧 道 预 加 固方式对隧道结构的抗减震能力影响很大。一般隧 道预加固方式包括： 全环注浆加固、全环间隔注浆加 固和局部注浆加固三种方式。全环间隔注浆预加固 方式相对 其 他 两 种 方 式 具 有 一 定 的 优 势［6-7］，而 本 文 通过改变隧道围岩间隔注浆加固的径向范围，来调整 隧道围岩刚度与结构刚度之间的匹配关系，达到提高 隧道结构抗震性能的目的。全环间隔注浆加固是将
弹性模量
黏聚力
泊松比
摩擦角（ °）
（ GPa）
（ kPa）
1． 2
0． 4
200
30
3． 1
0． 3
400
40
25
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 23
—
—
30
0． 2
—
—
0． 3
0． 3
—
—
22
0． 25
—
—
30
0． 3
—
—
3
0． 25
270
31
⑴加固区的 Ci 、φi 值等效计算公式：
φi
=
φ0 ，Ci
=
C0
+ τaA e·i
力和变形在隧道轴线方向上会发生很大变化，衬砌上 的质点在动力作用下并非一直朝一个方向运动，而是 随振动加速度的变化而不断调整方向［9-12］。在隧道结 构内部质点同时产生纵向的拉压和横向的剪切两种 作用，如果这两种作用的结果超过隧道衬砌承载能力 极限状态，那么结构自然就会出现破坏。而质点间的 应力将直接体现于各质点间相对位移的变化。
（ 1）
式中： τa 为锚杆抗剪强度，τa = 0． 6 Rst ； Rst 为钢筋的 抗拉强度设计值，e、i 为锚杆的纵横间距； A 为单锚杆
的截面积。
⑵加固区弹性模量的等效计算公式：
( ) Ei
= E0
1+ A e·i
（ 2）
式中，E0 为围岩弹性模量，其余参数同式（ 1） 。 2． 2 计算模型地震波的选择
Study on the interval grouting pre-reinforcement scheme of mountain tunnel surrounding rock in high-intensity earthquake zone
Shen Yusheng Gao Bo Hu Bang Wen Yumin （ Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China）
表 2 围岩与支护力学参数一览表 Table 2 Mechanics parameters of the surrounding rock and lining
参数
Ⅴ级围岩 Ⅳ级围岩 初期支护 二次衬砌
变形缝 仰拱回填
路面 加固区
密度 （ kg / m3 ）
1850 2200 2200 2500 1000 2300 2300 2400
本文采用的地震波是四川省地震局对隧道场地
条件下反应谱合成的人工波，该地震波的超越概率为
2% ，强震部分持时约 20s。通过对地震波进行时频分
析（ 图 4） ，发现地震波能量在时域以及频域内的分布
状况，几次较高的能量分布在 15s 前，而在 15s 以后地
3 隧道结构动力响应规律分析
3． 1 隧道结构地震动响应分析方法及目标断面布设 隧道是一种长线形结构物，地震波的相位衍生应
2． 1 隧道计算模型的建立 结合汶川地震中隧道结构的破坏特征，计算模型考
虑了仰拱回填、斜切式洞门、中央排水沟及路面等对隧 道结构的动力影响（ 图 2） 。为了保证计算结果的可靠 性，减小边界条件的影响，隧道模型在水平方向长度取 120m，沿隧道洞轴线方向取 118m，上部按照地形条件进 行简化，隧道最大埋深 42m，最小埋深 12m，隧道底部至 边界为 48m，计算模型共计 110046 个实体单元。
为了能够准确地模拟波的传播，根据 Kuhemeyer 和 Lysmer 的研究结果［8］，模型单元尺寸不应大于地震 波中最小波长的 1 /10 ～ 1 /8，本文采用地震波通过滤 波（ 15Hz） 后，按照剪切波速度的公式，所对应的 1 /10 的剪切波波长为 4． 965m，在传播方向上的最大单元尺 寸为 4m，因此本计算模型能够很好的反映地震波的传 播过程。
引言
在“5·12 汶川大地震”中，交通土建工程都不同 程度地受到了破坏，地震造成 21 条高速公路、16 条国 道、省道干线 公 路 的 隧 道、桥 梁、路 基、路 面 等 结 构 物 不同程度受损，其中受损隧道 24 座，累计长度 20417 m，严重影响了抗震救灾的进行和当地人民的生产生 活［1］。此次震 害 中 隧 道 工 程 破 坏 的 基 本 类 型 主 要 包 括二次衬砌 开 裂、掉 块、涌 水 及 错 台，底 板 开 裂、错 台 及隆起，初期支护变形、开裂及掉块，洞口边仰坡崩塌
·188·
土木工程学报
2011 年
表 1 隧道围岩间隔预加固工况一览表 Table 1 Interval pre-reinforcement case of
the surrounding rock in tunnel
工况
注浆加固形式
工况
注浆加固形式
0
无任何加固
4 间隔 h = 2m，加固 D = 4m
Abstract： Based on the mountain tunnel in the high-intensity earthquake zone of Yaan-Lugu Expressway，the dynamic response of the rocks surrounding the tunnel，which were treated by the interval grouting pre-reinforcement schemes，was analyzed． A method，based on the maximum relative displacement of the adjacent particles occurs at the same time，is proposed to evaluate the tunnel seismic performance． The fact that the collapses of the tunnel vault result from synchronous deformation of the particles in the tunnel upper structure and the fact that the stress concentration probably result in the side-wall foot damage of the tunnel are illustrated． That the different location should be treated with different interval pre-reinforcement schemes is recommended． The findings and conclusions in this paper are of certain reference value for the seismic design and construction of mountain tunnels in the high-intensity earthquake area． Keywords： tunnel engineering； pre-reinforcement technology； dynamic response； high-intensity earthquake zone E-mail： sys2010@ home． swjtu． edu． cn