百店隧道進(jìn)口注漿堵水施工方案總結(jié)

百店隧道注漿堵水施工方案總結(jié)工程概況百店隧道位于山西省蒲縣境內(nèi)，隧道全長2926m，起止里程改DK282+554-DK285+480，設(shè)計為單洞雙線隧道，隸屬于山西中南部鐵路通道ZNTJ-6標(biāo)段。隧道所經(jīng)過地區(qū)地形地貌主要為黃土峁、梁狀低山丘陵溝壑區(qū)，最大埋深約170m。DK283+200～+820段（620m）洞身地層為粉質(zhì)黏土、細(xì)砂及透鏡體，粉質(zhì)黏土：硬塑～堅(jiān)硬，松軟結(jié)構(gòu)；細(xì)砂：密實(shí)，呈松散結(jié)構(gòu)。細(xì)砂：密實(shí)，飽和，呈松散結(jié)構(gòu)。隧道洞身范圍內(nèi)為10m第三系砂層含水層和少量基巖裂隙水，局部基巖裂隙發(fā)育處富水。圍巖分級為V級。氣象特征本隧道所處蒲縣蒲縣屬暖溫帶大陸性氣候，受季風(fēng)影響，四季分明。春季3月28日到5月29日，多風(fēng)少雨；夏季5月30日到8月21日，雨量集中；秋季8月22日到10月31日，云高氣爽；冬季11月1日到次年3月27日，寒冷少雪。年均氣溫8.7℃，一月零下6.8℃，七月25℃左右。年降雨量586毫米，霜凍期為十月上旬至次年四月中旬，無霜期171天，最長無霜期190天，最短無霜期153天。水文地質(zhì)本地區(qū)地形起伏、高差大、降水稀少而集中，蒸發(fā)量大，河流具典型的雨洪特征，流量、水位與降水量成正比，動態(tài)極不穩(wěn)定。由于本工程位于山西干旱少雨地帶，大氣降水補(bǔ)給方式顯然微乎其微，主要是以賦存在富水砂層的水和基巖裂隙水為主，百店隧道涌水量為480m3/d，最大涌水量為1440m3/d，施工時，由于地下水的大量宣泄，造成隧道區(qū)地下水位的下降，直接影響隧道附近居民用水?，F(xiàn)場施工情況當(dāng)掌子面開挖至DK283+361時，從2011年11月19日至20日拱頂沉降值變化劇烈，DK283+348下沉15mm，DK283+352下沉35mm，DK283+357下沉235mm，DK283+361下沉9mm。施工至DK283+356，一直未見大量出水，只有少許滴漏現(xiàn)象，但從DK283+356開始，出水量開始加大，拱頂開始呈連續(xù)線型落水，出水量約10m3/h。2011年11月19日繼續(xù)施工至DK283+361（覆蓋層140m），出水量繼續(xù)加大，現(xiàn)出水量約40-60m3/h（兩臺20m3/h的水泵24小時抽水，依然有積水）。從11月20日開始及時在仰拱前集水坑至掌子面鋪設(shè)一層軟質(zhì)防水板，以便水流下至仰拱前的集水坑。經(jīng)施工單位現(xiàn)場判斷分析：DK280+200～+356段該10m富水層位于洞頂上方且富水量不大。從DK283+356開始該富水層下扎進(jìn)洞內(nèi)，且含水量逐漸變大。（下附掌子面出水照片）堵水方案選擇隧道防排水采取“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理“的原則。對于隧道穿過持水層、斷裂破碎帶，地下水較大，當(dāng)采用以排為主而影響生態(tài)平衡時，根據(jù)實(shí)際情況采用“以堵為主，限量排放”的原則，達(dá)到堵水有效、防水可靠、經(jīng)濟(jì)合理的目的。在裂隙水較發(fā)育地段，采用徑向注漿措施。將大面積淋水或布局股流封堵，減少水土流失，保證沿線居民的生活用水。根據(jù)本隧道勘探揭示的分段涌水量和隧道區(qū)域的環(huán)境要求，百店隧道進(jìn)口采取“以堵為主，限量排放”的防排設(shè)計原則。（1）隧道通過集水富水地段地下水狀態(tài)為II、III級（II級滲水量為10-25L/min?10m;III級滲水量為25-125LL/min?10m）及以上時，隧道采用徑向注漿止水措施，以確保施工安全、防止地下水大量流失，并對附近居民的水井、泉水出露點(diǎn)進(jìn)行長期觀測，防止隧道施工造成地表水干枯。隧道正洞施工過程中如發(fā)現(xiàn)其他地段涌水量較大時，亦采用取徑向注漿堵水措施。注漿堵水后，地下水狀態(tài)應(yīng)達(dá)到無水或小于地下水狀態(tài)I級時進(jìn)行隧道襯砌施工。（2）若施工中出現(xiàn)股水現(xiàn)象，可在股水點(diǎn)附近打一鉆孔引流減小股水點(diǎn)處的壓力，同時對股水點(diǎn)進(jìn)行封堵并注漿，然后對新打鉆孔處進(jìn)行注漿。（3）地下水狀態(tài)為I級（I級滲水量為＜10L/min?10m）時，采用噴混凝土封閉堵水措施進(jìn)行施工。采用圍巖注漿堵水的好處在于：（1）圍巖注漿充填圍巖裂隙，封堵滲水通道，在隧道周圍形成隔水保護(hù)圈，防止地下水外泄并減輕隧道結(jié)構(gòu)外水壓力。在滲流水量較大或達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)段，采用各種注漿方法可使圍巖中的裂隙被填充，滲流通道堵塞，最終使地下水在圍巖之外尋求通路并建立新的平衡，使地下水位得到以恢復(fù)并長期得以保持。圍巖注漿在隧道外形成一個環(huán)形保護(hù)圈層，大大增強(qiáng)圍巖抗?jié)B能力，減少地下水向隧道區(qū)域匯集、滲出，可以顯著地減輕隧道外水壓力。（2）注漿是較噴錨更為積極主動的加固圍巖措施。經(jīng)過圍巖注漿，巖層中的裂隙被漿液充填，漿液固化后變成了巖塊之間的膠結(jié)材料，從而使圍巖的力學(xué)性質(zhì)得到改善，抵御地壓的能力增加，減小了作用在襯砌結(jié)構(gòu)上的永久荷載。注漿技術(shù)參數(shù)6.1注漿孔布置對隧道180°范圍內(nèi)注漿，對開挖面及輪廓線外3米范圍內(nèi)土體進(jìn)行加固。注漿孔按漿液按擴(kuò)散半徑R=3.0m計算布設(shè)，注漿孔按梅花型布置，孔口環(huán)向間距約200cm，孔底環(huán)向間距約280cm，縱向間距200cm，單孔注漿深度3.5m，詳見圖1-注漿正面布置圖，圖2-注漿平面布置圖，圖3-注漿縱斷面布置圖。注漿孔采用風(fēng)機(jī)鉆孔，方向?yàn)樗淼罃嗝鎻较颍讖綖?2mm。鉆孔孔位最大允許偏差為50mm，鉆孔偏斜率最大允許偏差為0.5%。6．2注漿管設(shè)計參數(shù)注漿管采用φ50mm（外徑），壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，鋼管長100cm.小導(dǎo)管安設(shè)在孔口，在錨固劑錨牢固，外露10cm以便于注漿操作。小導(dǎo)管孔口處焊接閘閥式止?jié){閥。6.3注漿壓力注漿壓力采用經(jīng)驗(yàn)公式計算：初壓：P1=P0+(1-3)×0.1=1.3Mpa正常壓力：P2=P0+(3-5)×0.1=1.5Mpa終壓：P3=（5-8）×0.1=1.7Mpa式中，P0為靜水壓力估計水頭高120m，P0=1.2Mpa，（1-8）為儲備壓力系數(shù)，取最小值，分別為1、3、5。注漿初期選擇：P1-P3=1.3-1.7MPa作為參考使用值，轉(zhuǎn)入正常注漿后，根據(jù)注漿中的具體情況再加以修正，選擇合適的注漿壓力。6.4注漿材料及設(shè)備百店隧道圍巖主要特征為破碎、節(jié)理發(fā)育、地下水發(fā)育，因此采用水泥水玻璃雙液漿。主要注漿材料和設(shè)備如下：水泥：山西威頓，P?042.5；水玻璃：濃度，35Be＇(玻美度)；模數(shù)：n=2.4-2.6；注漿機(jī)：GZJB型液壓雙液注漿機(jī)6.5漿液配制6.5.1水泥漿配制:水泥漿要有充分的可溶性和一定的結(jié)石強(qiáng)度,根據(jù)地層裂隙情況,由實(shí)驗(yàn)室確定合理的配合比.需要注意的是加料順序、攪拌及放置時間：加料順序：水→水泥攪拌時間：不小于5min放置時間：不宜超過30min6.5.2水玻璃液制水玻璃出廠濃度一般為50-60Be＇而注漿使用的濃度為35Be＇，因此須稀釋后方能使用：稀釋加水量：V水=V原×（ρ原-ρ配）/(ρ配-ρ水)稀釋后的水玻璃體積:V配=V原+V水6.6漿液配比經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)初步確定:水灰比(重量)=1:1水泥漿:水玻璃漿(體積比)=1:0.86.7注漿量計算單孔漿液注入量根據(jù)擴(kuò)散半徑及巖層裂隙率按下式計算:Q=2ΠRLηβ=2×π×3×1×3%×0.9=0.509m3式中:R—漿液擴(kuò)散半徑,取R=3.0mL—單孔深度，取L=1.0mη—圍巖裂隙率，砂層地帶取η=3%β—漿液在裂隙內(nèi)的有效充填系數(shù)，取β=0.96.8主要工程數(shù)量（見表1）表1-主要工程數(shù)量表項(xiàng)目單位數(shù)量備注每環(huán)每延米注漿鉆孔（φ50）m/孔48/2412/12孔口管（φ42鋼管）m/根48/2412/12熱軋無縫鋼管止?jié){閥個2412閘閥式注漿量m313.686.84（下附徑向注漿堵水照片）超前支護(hù)預(yù)注漿在正式恢復(fù)開挖之前，做好超前支護(hù)預(yù)注漿工作，超前小導(dǎo)管采用拱部140°范圍內(nèi)設(shè)置78根雙排Φ50壁厚4mm小導(dǎo)管,長度6m,環(huán)向間距3根/m,每3榀施做一環(huán)。3.1.1設(shè)計施工參數(shù)①導(dǎo)管規(guī)格：Φ50mm，壁厚4mm熱軋無縫鋼管，管內(nèi)塞填Φ22加強(qiáng)筋；②管距：環(huán)向間距3根/m；縱向每3榀施作一環(huán).③傾角：鋼管外插角采用10°-15°布置；④注漿材料：水泥漿液的水灰比為1:1;水玻璃濃度為35Be,水泥漿與水玻璃的體積比宜為1：0.8；⑤設(shè)置范圍：拱部140°范圍；⑥長度：6m。3.1.2施工工序及方法（1）施工工藝流程預(yù)注漿超前小導(dǎo)管其施工工藝流程詳見下圖。準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作制作小導(dǎo)管鉆孔安設(shè)小導(dǎo)管連接管路封閉管口注漿壓水檢查是否達(dá)到要求？壓力流量是否達(dá)到要求？否是否(2)超前小導(dǎo)管制作超前小導(dǎo)管采用無縫鋼管制作，導(dǎo)管由現(xiàn)場機(jī)修車間加工，其注漿孔采用鉆床成孔，將導(dǎo)管一端做成尖形，另一端加焊Φ6管箍，經(jīng)質(zhì)檢人員檢驗(yàn)合格方可交付使用。小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)見小導(dǎo)管構(gòu)造圖。(3)鉆孔、插小導(dǎo)管小導(dǎo)管鉆孔前，進(jìn)行孔位測量放樣，孔位測量做到位置準(zhǔn)確。按放樣位置鉆孔，并設(shè)方向架控制鉆孔方向，使孔位外插角度符合設(shè)計要求，鉆孔直徑比鋼管大3～5mm，所有鉆孔完成后均須進(jìn)行檢驗(yàn)。鉆孔完成后，用高壓風(fēng)（或水）清孔，然后將小導(dǎo)管穿過鋼架，用錘擊或鉆機(jī)頂入，頂入長度不小于鋼管長度的90%。(4)注漿水泥漿水泥漿水玻璃攪拌機(jī)儲漿桶注漿泵壓力表泄?jié){閥膠管止?jié){塞注漿管注漿孔緩凝劑液注漿施工工藝流程圖[1].注漿前，認(rèn)真做好機(jī)具設(shè)備的檢修工作，并用清水進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)問題及時排除和修復(fù)，使其處于良好工作狀態(tài)。對注漿管路系統(tǒng)，包括接頭、閥門等，認(rèn)真檢查，如有破損，予以更換，不好用的接頭、閥門，不得使用，以免注漿時在較高壓力下發(fā)生脫扣事故。防止管路堵塞，結(jié)束注漿后，應(yīng)盡快卸開管口接頭，開清水泵沖洗管路，以免造成管路中的剩余漿液凝結(jié)、堵塞管路。注漿過程中，隨時注意檢測所注漿液的凝結(jié)時間，是否與要求相一致，否則，要及時檢查，找出原因，予以排除，以符合要求。注漿作業(yè)前后配合，統(tǒng)一指揮，保證注漿計劃的實(shí)現(xiàn)。施工時配備專業(yè)電工，防止電路、電器設(shè)備發(fā)生問題，中途停電，造成意外事故。[2]本方案規(guī)定小導(dǎo)管注漿采用水泥-水玻璃漿液，注漿參數(shù)設(shè)計如下：1）采用水泥-水玻璃漿液應(yīng)根據(jù)膠凝時間配置，水泥漿液的水灰比為0.8：1-1.5:1;水玻璃濃度為35Be,水泥漿與水玻璃的體積比宜為1:1-1:0.5。2)注漿壓力：0.5～1.0MPa.3）具體注漿參數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)最終確定。4）配制漿液時應(yīng)防止雜物混入,配制好的漿液應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)注完,隨配隨用。[3]注漿管的止?jié){和固定：在注漿管口預(yù)定的位置，焊接帶有閥門的套絲管頭，注漿時，將注漿管和套絲管口連接，并用鐵絲扎緊。注漿時，打開閥門；注漿完成后，關(guān)閉閥門。[4]注漿完畢后，所有的機(jī)具設(shè)備，特別是攪拌機(jī)、注漿管、接頭、閥門、貯漿桶等，認(rèn)真清洗干凈，收好后撤出洞外，并定期進(jìn)行檢查、保養(yǎng)，保證其處于良好狀態(tài)，以備下段注漿使用。（下附超前預(yù)注漿堵水照片）注漿工藝及質(zhì)量控制8.1注漿施工工藝流程（詳見圖4）8.2質(zhì)量控制措施8.2.1鉆孔孔位最大允許偏差為50mm，鉆孔偏斜率最大允許偏差為0.5%，即150mm。8.2.2小導(dǎo)管安設(shè)在孔口,外露10cn以便于注漿操作，用錨固劑錨固牢，必要時可在小導(dǎo)管附近及工作面補(bǔ)噴混凝土。8.2.3壓水實(shí)驗(yàn)：注漿之前檢查機(jī)械運(yùn)行情況、管路密封情況、進(jìn)漿管的進(jìn)漿情況。實(shí)驗(yàn)壓力不低于1.3-1.5倍的終壓，即2.2-2.6Mpa.壓水實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三次，每次5min,實(shí)驗(yàn)完成后，把水放掉。圖4-開挖后加固圈2m全斷面徑向注漿工序流程圖8.2.4注漿順序：沿隧道軸線由低到高、由下往上、先注邊墻，后注隧道拱部，最后注底板孔；由少水處到多水孔，先注無水孔，后注有水孔；在股水處或流量大的地方，先四周后中間。8.2.5單孔注漿結(jié)束條件：達(dá)到終壓后并穩(wěn)定10min，且注漿量不小于設(shè)計注漿量的80%、進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4。8.2.6注漿過程中要隨時觀察注漿壓力及注漿泵排漿量的變化情況，分析注漿情況，防止堵管、跑漿、漏漿。做好注漿記錄，包括孔位、孔徑、孔深、漿液配比、注漿壓力、注漿量等，以