山岳隧道擴挖段灌漿加固案例分享

破碎岩層灌漿固結與自鑽式岩栓加固

1.工程背景

某舊有山岳隧道因功能需求，規劃於隧道內指定位置拆除襯砌擴挖並設置15m長避車彎。因為本區段隧道周邊岩層為節理發達的黑色夾綠色片岩，承辦單位原規劃採用6m長岩栓加固岩層以確保施工安全。但因岩栓貫入範圍岩盤過於破碎，無法達到設計拉拔強度，為使工程能夠順利進行，承辦單位緊急尋求專業廠商進行該區段岩盤固結灌漿，並配合岩栓施打工作。

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2.解決方案

本公司於接受委託山岳隧道擴挖段灌漿加固案後，立即成立專案小組詳細研究本區域地質資料及各項試挖紀錄，並指派具備隧道施工經驗工程師到場勘查。透過各項資料研判，本區段岩盤節理十分發達且膠結不良，襯砌與岩盤間存在局部空洞，開挖過程若遭遇地下水脈，可能導致局部抽坍與破碎岩塊、岩碴崩落現象。為確實杜絕施工危害發生，擬定解決方案如下:

(1)襯砌背側空隙完整填充水泥砂漿，提升岩栓抗拔力。

(2)利用岩栓維護開挖過程岩層穩定性。

(3)破碎岩層固結灌漿，增加岩層完整性。

(4)利用自鑽式岩栓替代灌漿管灌注水泥漿固結岩盤。

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3. 施工設計

為節省施工時間同時防止已開挖位置發生抽山岳隧道坍現象，施工設計以降低工時、迅速發揮加固功能為目標，分別如下：

(1)利用速凝水泥填補試挖區噴凝土未確實封堵的襯砌空隙。

(2)定在擴挖區前後端分別設置孔徑42mm、間距50cm鑽孔，鑽入深度以穿透襯砌為原則，並於孔內安裝灌漿管後，以雙液型高膨脹倍率聚氨酯樹脂進行填充灌漿，確實封堵襯砌後方空隙及較大岩盤裂隙，以防止擴挖段填充灌漿時漿材逸失。

(3)在擴挖段設置孔徑42mm、間距200cm鑽孔，鑽入深度以穿透襯砌為原則，並於孔內安裝灌漿管、排氣管及迴漿管後，以W/C=1的水泥砂漿進行填充灌漿，確實封堵襯砌後方空隙及較大岩盤裂隙。

(4)考慮擴挖區岩層極為破碎容易造成坍孔，採用自鑽式岩栓替代傳統岩栓。岩栓分為上下2排，貫入長度6m、間距0.75m，分2階段跳孔安裝及灌注固定漿材。

(5)因為岩栓貫入範圍正是必須進行固結灌漿的破碎岩盤，因此進行岩盤固結灌漿時設計採用自鑽式岩栓空腔，一併進行岩盤固結灌漿。灌漿時配合岩栓設置順序，採取2階段跳孔灌漿，以達到岩盤縫隙完整填充的排氣、迴漿效果。固結灌漿採用W/C=1的純水泥漿，出口壓力不大於500kPa。

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 4. 施工過程

由於本山岳隧道擴挖段灌漿加固案工程施工時間緊迫，加上隧道內作業假設性工程較為繁瑣，施工期間採取日夜分班執行，以期在最短時間內完成交付工作。施工過程尚屬順利，惟於水泥砂漿填充灌漿過程，因為現場作業條件較差，近端作業困難，因此偶有塞管及灌漿機過度損耗情況發生。

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5.執行成果

因為本工作隸屬先期工程，在尚未完成岩栓打設、固結灌漿及漿材養護完成前，為顧及作業安全，其他工項無法開展，各單位人員均感壓力沉重。所幸在承辦單位全力協助下，本公司在無大幅延遲工期的情況下順利完成預定工作。

經主管單位驗收確認，襯砌背側縫隙及破碎岩層均確實填封加固完成，岩栓拉拔試驗結果符合設計要求後，將現場交還承辦單位進行後續擴挖工作，順利完成山岳隧道擴挖段灌漿加固工作。

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