圓梁山隧道全斷面注漿技術(shù)

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在探水孔施作過程中，探1＃在整個鉆進(jìn)過程中，巖粉為深灰色顆粒，有白色方解石顆粒，有刺激性氣體逸出；鉆至3m處為破碎巖層，寬度約0.2～0.3m，鉆孔內(nèi)有水涌出，涌水量為20m3/h，充填有黃泥；8～40.6m巖粉為深灰色，較堅硬，局部有破碎灰?guī)r，發(fā)生卡鉆。探2＃有少量水，鉆進(jìn)過程巖石破碎。探3?？咨?0.20m，當(dāng)探水孔鉆至15

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m巖溶管道，有巖溶水涌出，充填有泥砂和粘土，并含少量礫石，6月27日測得鉆孔涌水壓力為1.4MPa，全孔涌水量實測100

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圖3

涌出物成份比例

圖4

涌出物篩分曲線

Fig.3

Proportion

of

gushed-out

materialsFig.4

Sieving

curve

of

gushed-out

materials

由圖3、圖4來看：涌出物中粉砂、中砂占86%，而粗砂和礫石等占13.8%，礫石長約3～10mm，說明涌出物在巖溶管道中經(jīng)過長期遷移

和沖蝕作用下被磨圓和篩選，因而隧道斷面內(nèi)巖溶管道或溶隙最大直徑大于10mm，涌出物累計篩余百分率曲線比較平緩，可見原地層充填物在未受到壓力水沖出

前，其級配相當(dāng)合理，呈較致密結(jié)構(gòu)。從涌出物86%為中細(xì)砂可以看出，在巖溶形成過程中，由于地下水的溶蝕作用，泥砂被搬運填充在灰?guī)r裂隙中，后經(jīng)不斷溶

蝕，逐漸形成巖溶管道。一旦超前鉆孔或隧道開挖揭穿巖溶管道容易發(fā)生涌水突泥。

2.3

涌水量及水壓測試

在超前探測和注漿過程中對平導(dǎo)掌子面涌水量進(jìn)行了測試和水壓測試如圖5、圖6所示。由圖5可見：在進(jìn)行頂水注漿前平導(dǎo)掌子面處涌水量是急劇增大的，然后逐漸趨于穩(wěn)定，最大涌水量200m3/h；由圖6可見：在封堵掌子面后涌水壓力不斷上升，最后穩(wěn)定在2.4MPa。

圖5

掌子面涌水量變化曲線

圖6

水壓力變化曲線

Fig.5

Curve

of

water

spraying

on

the

face

Fig.6

Curve

of

hydraulic

pressure

3注漿設(shè)計及施工

3.1

注漿方案的確立

根據(jù)超前探孔過程中涌水狀況，從安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮，結(jié)合該工程實際情況，針對前方出現(xiàn)的巖溶管道水，經(jīng)過反復(fù)研究，制訂了“以堵為主”的

施工原則，采用了“注漿堵水，封堵巖溶管道，加固破碎地帶”的施工方案。根據(jù)溶洞區(qū)工程及水文地質(zhì)復(fù)雜，選用“深淺孔結(jié)合復(fù)式全斷面注漿”

堵水措施。

3.2

頂水注漿和小導(dǎo)管周邊注漿

根據(jù)二院要求及現(xiàn)場實際，在掌子面施作厚2.5～3m砼止?jié){墻，兩個探水孔的孔口管預(yù)埋入止?jié){墻，然后對其進(jìn)行頂水注漿。由于砼止?jié){墻與開挖面周邊密封施做的不夠嚴(yán)密，導(dǎo)致頂水注漿時周遍跑漿嚴(yán)重，于是決定在止?jié){墻周邊進(jìn)行小導(dǎo)管注漿。如圖7所示。

⑴小導(dǎo)管注漿管長L=3m，采用Φ32mm焊接鋼管。注漿管前端加工成圓錐狀并封死?；ü懿糠珠L2m，在花管段上間隔30mm～40mm，

按梅花型布設(shè)Φ4～6mm的溢漿孔。管尾部分采用兩道Φ8mm的圓型鋼筋焊箍，其中一道用于纏上60cm左右的麻絲后用于止?jié){，另一道采用絲扣和注漿管連接。

⑵小導(dǎo)管沿隧道開挖輪廓線布置，略向外傾斜，外插角為50～100。

⑶注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿和HSC漿液，其配比為W:C=0.8:1，C:S=1:1，凝膠時間為30s～3min。超細(xì)水泥MC漿，其水灰比為1:1～0.6:1，HSC漿液水灰比為1:1～0.8:1，凝膠時間為30

min～60min。

⑷注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用定壓結(jié)合定量的原則，注漿終壓為2～3MPa，單孔注漿量為0.2～0.4m3。圖7

頂水注漿和小導(dǎo)管注漿布置(單位：mm)

Fig.7

Layout

of

withstand-water

grouting

and

small

pipe-grouting

3.3

超前預(yù)注漿加固

全斷面超前預(yù)注漿是在整個斷面上布孔，通過注漿形成截水帷幕，并加固周圍巖體，注漿加固范圍為隧道開挖面及開挖輪廓線外5.0m，注漿段長30m，即PDK354+020～9DK355+990。注漿設(shè)計如圖8、9所示。

⑴注漿孔采用MKD-5S型鉆機(jī)成孔。開始用大直徑鉆頭鉆進(jìn)2m后安設(shè)φ108mm無縫鋼管作為孔口管。再改用φ90mm鉆頭鉆至15～30m。孔口管長度150cm，孔口處纏60cm的麻絲。并用HSC漿錨固。

⑵鉆孔深度以達(dá)到鉆入巖層2～3為原則，采用前進(jìn)式分段鉆進(jìn)和注漿工藝。

⑶在巖溶管道段注漿是以堵水加固為目的，在巖石破碎帶（少量水）注漿是以加固地層為目的。因此在漿液配置及單孔注漿順序上予以區(qū)別對待。

①用引水管將水引出后，封閉掌子面。注漿時關(guān)閉閥門，形成靜水壓力注漿。

②對破碎無水巖層，初始注漿可注入稀漿（1.5:1～1:1）,因稀漿中的水泥顆粒在脈沖壓力的作用下對沖開及溝通裂隙能夠起到潤滑劑的作用,一旦裂隙沖開后即進(jìn)入正常的雙液漿注漿。

③對于涌水量較大巖層，凝膠時間可適當(dāng)縮短，使?jié){液進(jìn)入地層后能較快凝固，避免漿液隨水流失，達(dá)到控制注漿的目的。圖8

超前預(yù)注漿孔位布置(單位:cm)

Fig.8

Cross

section

of

advanced

pre-grouting

holes

圖9

超前預(yù)注漿縱斷面布置(單位:cm)Fig.9

Longitudinal

section

of

advanced

pre-grouting

3.4

注漿材料

注漿材料采用普通水泥單液漿或普通水泥—水玻璃雙液漿（CS）。

注漿孔無水時采用普通水泥單液漿，水灰比W:C=0.8:1~1:1；有水孔則采用單液水泥漿、普通水泥—水玻璃雙液漿（C—S漿）和超細(xì)

水泥漿、HSC漿，根據(jù)水量大小選擇配比和漿液凝膠時間。涌水量小時，水泥C漿：水灰比W:C=1.

:1~0.8:1，C:S=1:1～0.8:1,

水玻璃S漿濃度30Be＇?？變?nèi)水量較大時，水灰比W:C=0.8:1~0.6:1，C:S=1:0.3～0.6,水玻璃S漿濃度35～40Be＇，當(dāng)雙

液注漿壓力上升到3MPa左右時，開始注入超細(xì)水泥（MC）或HSC漿，直到達(dá)到設(shè)計終壓7MPa。

3.5

注漿工藝

采用前進(jìn)式分段注漿工藝，鉆一段，注一段。分段長度根據(jù)鉆孔情況確定，若出現(xiàn)大的涌水或泥砂（Q>10m3/h）則按1～2m分段；若涌水涌泥（砂）較?。≦<10m3/h）或輕微卡鉆，則鉆孔注漿段長度可適當(dāng)加大至3～5m。如無涌水涌泥（砂）和卡鉆的情況發(fā)生，則可采用全孔一次性注漿方式進(jìn)行。以保證注漿質(zhì)量和減少掃孔作業(yè)，增加作業(yè)時間和效率。

3.6

注漿參數(shù)

注漿參數(shù)主要依據(jù)設(shè)計加固范圍和經(jīng)驗選定，本段注漿縱向加固長度30m，主要參數(shù)如表1所示表1

注漿參數(shù)表

Table

1

Parameters

of

grouting參數(shù)名稱全斷面深孔超前預(yù)注漿備注加固范圍掌子面及開挖輪廓線外5m

鉆孔深度15m～30m

漿液擴(kuò)散半徑2m

凝膠時間30s~2min30s普通水泥—水玻璃雙液漿注漿速度10～100L/min

注漿分段巖層完整且有水3～5m、巖層破碎且有水1～2m根據(jù)鉆孔情況確定注漿終壓6～9MPa

單段注漿量1.1～3.32m3/m單段注漿量按Q=π·R2·L·n·α·β計算參數(shù)取值n=0.1～0.3α=0.8β=1.1

3.7

注漿順序

注漿順序原則上先施作短孔，再施作長孔，最后施作檢查孔。注漿孔順序按由外到內(nèi)，從下往上分三序孔施工。三序孔的設(shè)計原則是水平方向上采取

跳孔原則（Ⅰ序孔采取跳孔，Ⅱ序