巖溶隧道圍截頂水注漿施工技術(shù)

巖溶隧道圍截頂水注漿施工技術(shù)

0隧道注漿堵水本文以重慶交通線路沿線涼山隧道富水段為例，開(kāi)展了富水段頂板水的注漿工程。加強(qiáng)對(duì)富水通道溶解漿的指導(dǎo)和控制方法。通過(guò)建立注漿模型,優(yōu)化注漿方案,采取動(dòng)態(tài)信息化注漿施工,研究并提煉出一種新型的注漿工法———巖溶隧道圍截頂水注漿施工工法,實(shí)現(xiàn)了科學(xué)、環(huán)保、高效注漿。1地下水條件分析中梁山隧道是目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通領(lǐng)域最長(zhǎng)的山嶺隧道,隧道長(zhǎng)4329m,橫穿中梁山山脈,地質(zhì)條件復(fù)雜,下穿余家灣水庫(kù)和上堰水庫(kù)。高密度電法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和其他長(zhǎng)距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示,中梁山隧道從K25+443開(kāi)始往大樁號(hào)穿越800m的巖溶富水段,該段巖層破碎,巖溶發(fā)育,地下水豐富;裂隙連通性好,并呈帶狀不規(guī)則分布,巖體密度突變明顯,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極差,對(duì)施工危害大。2主漿生產(chǎn)過(guò)程和主漿生產(chǎn)技術(shù)的概念2.1動(dòng)態(tài)優(yōu)化注漿方案通過(guò)引進(jìn)“圍”、“截”、“頂”的注漿理念,實(shí)施“約束”、“收斂”、“強(qiáng)化”的注漿模式,利用“判定圍巖”、“分區(qū)定位”、“動(dòng)態(tài)注漿”的注漿思路,動(dòng)態(tài)優(yōu)化注漿設(shè)計(jì)方案,信息化圍截頂水注漿施工。2.2砂漿注入和施工流程巖溶隧道圍截頂水注漿施工工藝如圖1所示。3主砂漿制備和質(zhì)量控制3.1提前地質(zhì)評(píng)估的數(shù)據(jù)分析和參數(shù)的定義3.1.1地質(zhì)異物預(yù)報(bào)方法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)包括超前物探地質(zhì)預(yù)報(bào)和超前鉆探地質(zhì)預(yù)報(bào),超前物探地質(zhì)預(yù)報(bào)包括高密度電法、TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水等綜合地質(zhì)物探預(yù)報(bào)方法,通過(guò)物探預(yù)報(bào)分析出水體分布情況,再進(jìn)行超前鉆探較為清晰地掌握掌子面前方的水體分布、圍巖裂隙情況及溶洞溶腔等情況。3.1.2設(shè)定注射參數(shù)見(jiàn)表13.2注漿材料及配合比選擇根據(jù)地質(zhì)情況及堵水施工要求,充分考慮各種注漿材料的技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性和堵水效果;注漿材料確定以快硬硫鋁酸鹽水泥單液漿為主,普通硅酸鹽水泥-水玻璃雙液漿、普通硅酸鹽水泥單液漿為輔。施工過(guò)程根據(jù)涌水情況及地層吸漿情況進(jìn)行材料種類及配合比選擇調(diào)整。漿液基本參數(shù)如表2所示。3.3地質(zhì)污泥模型的建立根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)建立地質(zhì)注漿初模型,并把地質(zhì)注漿初模型分為左上、左下、右上、右下4個(gè)扇區(qū),地質(zhì)注漿初模型如圖2所示。3.4隧道圍巖注漿根據(jù)地質(zhì)注漿初模型進(jìn)行注漿初方案設(shè)計(jì),初方案布孔如圖3所示。布設(shè)22個(gè)30m的A序孔,其終孔成環(huán)分布在隧道開(kāi)挖輪廓線外4m位置處,以放射狀形成一個(gè)隧道圍巖加固環(huán)。合理選擇注漿材料,在注漿方案中選取8個(gè)注漿孔同時(shí)作為探水孔,即選取A2,A6,A8,A10,A14,A16,A18,A22分別命名為T(mén)1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8作為探水孔;該8個(gè)孔將地質(zhì)注漿初模型分成8個(gè)扇區(qū),即在每一個(gè)扇區(qū)內(nèi)施做2個(gè)探孔。其分布如圖3所示。3.5地質(zhì)注漿模擬在建立注漿初模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)每個(gè)探孔在鉆探時(shí)涌水顏色、涌水大小、流出固體細(xì)末情況,同時(shí)結(jié)合記錄鉆機(jī)卡鉆情況、返水壓力、鉆進(jìn)速度及鉆機(jī)沖擊力綜合判斷扇區(qū)圍巖的完整性;收集現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注漿數(shù)據(jù),完善地質(zhì)注漿模型。并根據(jù)出水量分出強(qiáng)水區(qū)、一般區(qū)、弱水區(qū)、無(wú)水區(qū)(當(dāng)出水量>10m3/h時(shí),為強(qiáng)水區(qū);當(dāng)5m3/h<出水量<10m3/h時(shí),為一般區(qū);當(dāng)出水量<5m3/h時(shí),為弱水區(qū);當(dāng)出水量<1m3/h時(shí),為無(wú)水區(qū))。并對(duì)不同區(qū)域分別采取重點(diǎn)注漿、正常注漿、選擇性注漿和檢查性注漿的注漿方案。表3為中梁山隧道K25+564—K25+594段探水孔現(xiàn)場(chǎng)記錄。3.6優(yōu)化和動(dòng)態(tài)施工管理3.6.1動(dòng)態(tài)注漿方案根據(jù)完善的地質(zhì)注漿模型優(yōu)化注漿方案,在“圍擋”隧道開(kāi)挖空間輪廓的注漿方案基礎(chǔ)上,加密強(qiáng)水區(qū)布孔進(jìn)行“阻截”高壓裂隙水入侵隧道開(kāi)挖空間;簡(jiǎn)化弱水區(qū)和無(wú)水區(qū)布孔。通過(guò)采取“圍”、“截”、“頂”的注漿理念,進(jìn)行動(dòng)態(tài)信息化注漿方案優(yōu)化;新增B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8的30m長(zhǎng)序孔分布在隧道上半斷面內(nèi)拱圈,強(qiáng)化強(qiáng)弱水區(qū)堵水加固作用;減去A11,A13,優(yōu)化后如圖6所示。3.6.2鉆孔注漿施工1)前進(jìn)式分段鉆孔注漿工藝流程(見(jiàn)圖7)2)前進(jìn)式分段鉆孔注漿動(dòng)態(tài)控制巖溶隧道圍截頂水注漿施工的鉆孔注漿順序總體原則為:由外到內(nèi)、由下到上、間隔跳孔,分三序孔施工。施工中可根據(jù)地質(zhì)涌水情況適當(dāng)調(diào)整鉆注分段長(zhǎng)。(1)孔口管的安裝孔口管安裝如圖8所示。(2)鉆孔注漿用羅盤(pán)儀控制開(kāi)孔的豎直角,采取“隧頂5m拉線距”來(lái)控制水平角。鉆孔注漿施工過(guò)程,采用鉆、注交替作業(yè)的一種注漿方法。即在施工中,實(shí)施鉆一段,注一段,再鉆一段,再注一段的鉆注交替方式進(jìn)行鉆孔注漿施工,每次鉆孔注漿分段長(zhǎng)度根據(jù)涌水情況而定。(3)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)單孔注漿以定壓定量相結(jié)合。全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計(jì)的所有注漿孔均達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn),無(wú)漏注現(xiàn)象。且按總注漿孔的10%設(shè)計(jì)檢查孔(≥5個(gè)檢查孔),檢查孔滿足設(shè)計(jì)要求。3.7鉆孔檢查檢查1)分析法采取“P-Q-t曲線法”及“漿液填充率反算”驗(yàn)證注漿效果。2)檢查孔法在開(kāi)挖輪廓線內(nèi)選擇可能出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行鉆孔檢查,檢查孔無(wú)涌泥,不坍孔,檢查孔出水量<0.2L/(min·m),任一孔出水量<5L/min。3)綜合預(yù)報(bào)法全斷面注漿堵水前后,采取地質(zhì)雷達(dá)和紅外線探水,對(duì)注漿效果進(jìn)行對(duì)比分析,為本循環(huán)開(kāi)挖提供科學(xué)的數(shù)據(jù)資料,確保開(kāi)挖安全。4注漿初模型的完善巖溶隧道圍截頂水注漿施工技術(shù)在中梁山隧道的應(yīng)用,有效地加固破碎圍巖,切斷巖溶裂隙,達(dá)到圍截頂水的良好效果。在巖溶富水隧道應(yīng)用圍截頂水注漿能極大地保證開(kāi)挖施工安全,降低安全風(fēng)險(xiǎn);在保證注漿效果的基礎(chǔ)上,大大縮短單循環(huán)注漿堵水的周期和減少單循環(huán)注漿堵水的經(jīng)濟(jì)損耗。在環(huán)境保護(hù)上,保持了地下水和地表水的動(dòng)態(tài)平衡,確保了隧道周邊居民生產(chǎn)生活用水水源,保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。在中梁山隧道巖溶富水區(qū)的圍截頂水注漿施工實(shí)踐,為企業(yè)、社會(huì)培養(yǎng)出一大批高素質(zhì)的專業(yè)注漿技術(shù)人才,對(duì)推進(jìn)全行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有著深遠(yuǎn)的意義。其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著,具有廣闊的應(yīng)用前景。顯然,第6循環(huán)K25+564—K25+594段探孔T2,T8為強(qiáng)水區(qū),T1,T7為一般區(qū)、T3,T6為弱水區(qū),T4,T5為基本無(wú)水區(qū)。根據(jù)獲取的地質(zhì)數(shù)據(jù)更新完善注漿初模