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        隧道涌水段帷幕注漿施工處理的探討

        2015-06-21 12:51:05曾添樂
        黑龍江交通科技 2015年10期
        關(guān)鍵詞:斜井帷幕漿液

        曾添樂

        (廣州誠信公路建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司)

        隧道涌水段帷幕注漿施工處理的探討

        曾添樂

        (廣州誠信公路建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司)

        主要針對隧道涌水段帷幕注漿的施工處理展開了探討,通過結(jié)合具體的工程實例,對帷幕注漿處理技術(shù)作了詳細(xì)的論述,并對施工效果及體會作了說明,以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

        隧道涌水;帷幕注漿;施工技術(shù)

        1 工程概況

        選取一單線路的雙洞隧道作為研究對象,該隧道左線有18 095 m長,埋深最大值和最小值分別為915 m和14 m;右線比左線斷15 m,埋深最大值和最小值分別為920 m和14 m。整個隧道平坦,只有少數(shù)部位有寬緩背斜,褶曲軸部發(fā)育,形成一個較為寬張的裂隙,裂隙內(nèi)含有水分,并且水分較多,具有較好地承壓特性,因此能夠補(bǔ)充較多水分,具有較為復(fù)雜的地質(zhì)。整個隧道一共設(shè)置了三個輔助性質(zhì)的坑道,第一個輔道同正洞存在一個3#左右的斜井,存在于DK580+ 135處,第二個輔道同正洞存在一個2#左右的斜井,存在于DK594+650處,第三個輔道同正洞存在一個1#左右的斜井,存在于DK587+000處。自隧道開建時,各個工區(qū)都有一定程度的涌水,其涌水量之大遠(yuǎn)超預(yù)期。比如2010-6-7開始進(jìn)行斜井施工時,左側(cè)的拱腳出現(xiàn)0.9萬m3/d的涌水。2010-11-24-2011-01-03開始進(jìn)行斜井施工時,正洞出現(xiàn)3.6萬m3/d的涌水四次。2012-09-04開始進(jìn)行斜井施工時,左線和右線出現(xiàn)5.7萬m3/d的涌水,有0.25 MPa的動水壓力。

        2 處理帷幕注漿使用的技術(shù)

        2.1 有關(guān)鉆孔布置的方案

        (1)注漿加固的范圍

        通常情況下,對于帷幕注漿進(jìn)行加固的區(qū)域需要根據(jù)涌水的壓力和涌水的量來確定。當(dāng)帷幕注漿運(yùn)行時,需要嚴(yán)格保證地下水涌出水的壓力可以被圍巖加固層抵擋,從而確定最終滲水量滿足排放水方面的規(guī)定。對隧道的地質(zhì)構(gòu)造等相關(guān)特點(diǎn)進(jìn)行分析,使用半徑在2 m左右的循環(huán)單孔進(jìn)行注漿工作,保證5 m以上的隧道開挖加固范圍。布置一個A序的注漿孔,保證5米的外圈孔距,布置一個B序的注漿孔,保證0.6 m的外圈孔距。將管棚注漿孔數(shù)量增加,保證2.5 m的外圈孔距。盡量提升整體巖層的強(qiáng)度,合理降低注漿盲區(qū)的數(shù)量,將距離隧道12 m和18 m的位置額外添加一個斷面進(jìn)行補(bǔ)孔,保證5 m的外圈孔距。

        (2)設(shè)置注漿布孔

        在施工設(shè)計方案中,總設(shè)計了67個鉆孔,包括44個用于注漿,20個用于管棚,3個用于檢查。對D序孔進(jìn)行施工的過程中,可以發(fā)現(xiàn)其串漿程度較高,出水量較多,需要對D序孔額外添加8個鉆孔,因此,最終施工設(shè)計方案中,總設(shè)計了75個鉆孔,包括52個用于注漿,20個用于管棚,3個用于檢查。

        2.2 注漿相關(guān)信息

        一般來講,我們使用的注漿材料大多是能夠凝固補(bǔ)充相關(guān)地質(zhì),如圍巖破裂和孔隙等,因此對于注漿材料的選取標(biāo)準(zhǔn)多考慮漿液的持久程度以及對離散情況的控制程度兩方面。為了隧道堵水更加堅固,需要使用穩(wěn)定性較大的硫鋁酸鹽聯(lián)合普通水泥-水玻璃進(jìn)行加固。施工時,還需要合理考慮涌水量及地址情況,綜合參考,再考慮當(dāng)?shù)氐牡乩項l件,進(jìn)行漿液的選取。一般情況下,對于15 m以內(nèi)的注漿孔而言,可以使用凝結(jié)時間短且能夠進(jìn)行控制的水泥-水玻璃的漿液,從而緩解漿液的大量流失,保證其使用半徑擴(kuò)散面積以及堵水作用的效果。對于10 m以內(nèi)的注漿孔而言,可以使用擴(kuò)散充分的硫鋁酸鹽水泥的漿液,從而確保漿液能夠及時有效的填充到底層中。注漿液規(guī)格有(1)42.5R的硫鋁酸鹽水泥,其特點(diǎn)為早強(qiáng)快硬。(2)42.5R的硅酸鹽水泥,其特點(diǎn)較為普通,具體參數(shù)包括濃度為38°Be'的水玻璃,以及2.4~2.8的模數(shù)。在進(jìn)行具體的施工時,依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩項l件以及水質(zhì)等情況合理進(jìn)行調(diào)整。

        依據(jù)注漿量通用計算公式(見公式1),能夠?qū)ψ{量Q的每循環(huán)量進(jìn)行估算:

        式中:V為加固體的體積,n為地層的孔隙程度,本次工程n等于0.2,α為當(dāng)?shù)氐貙舆M(jìn)行填充的系數(shù),多數(shù)情況下為0.9,β為工程漿液的損失情況,多數(shù)情況下為1.5。

        2.3 注漿工藝參數(shù)的相關(guān)控制

        目前使用的注漿工藝大體上為前進(jìn)式的分段注漿,對于工藝上的要求包含以下幾點(diǎn)。(1)當(dāng)確定現(xiàn)場的注漿孔位置和角度以后,使用規(guī)格為125 mm的鉆頭開一個2 m打的注漿孔,并安置一個孔口管,管位需要嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計,允許誤差在5 cm范圍內(nèi),角度必須符合要求。鉆孔隨時進(jìn)行檢查,確保其準(zhǔn)確性,最終控制偏差在30 cm范圍內(nèi)。(2)使用規(guī)格為Φ108 mm、δ=3 mm的鋼管進(jìn)行加工,保證管外能夠有50~80 cm長的紡錘形麻絲進(jìn)行纏繞,固定在孔口管上,為保證牢固不漏漿,可以使用水泥和錨固劑。(3)注漿順序為由表及里,一圈的注漿孔需要分為兩道工序進(jìn)行施工,第一道工序是使用定量,第二道工序是使用定壓。(4)當(dāng)鉆進(jìn)時出現(xiàn)涌水,或者有破碎的巖層阻礙鉆孔工作的進(jìn)行,需要對其進(jìn)行情況,保證鉆孔工作能夠持續(xù)進(jìn)行,對孔內(nèi)有關(guān) 倒塌、堵鉆狀況進(jìn)行徹底記錄,保證水量適宜。(5)對鉆孔注漿時相關(guān)的分段法則:主要依據(jù)水量進(jìn)行分段,如10 m長度水量在0~10 m3/h,5 m長度水量在10~30 m3/h,超過30 m3/h水量時,不宜鉆孔,將原孔加固后,再進(jìn)行相關(guān)的鉆孔工作至預(yù)設(shè)深度為止。

        2.4 施工步驟

        施工時,需要將頂水注漿,同時段進(jìn)行發(fā)散-約束型注漿,注漿順序為內(nèi)外,上下,隔孔,具體有八個步驟。將掌子面的漏水處使用注漿孔進(jìn)行封堵;注漿孔施作A;注漿孔施作B;注漿孔A二;注漿孔B二;2-2斷面補(bǔ)孔施作C;3-3斷面補(bǔ)孔施作C;J1施作補(bǔ)孔D13~D20檢查孔,J2施作管棚孔,J3施作跳孔。注漿時,當(dāng)串漿較為嚴(yán)重的時候,也可以使用隔斷注漿法,預(yù)設(shè)孔口管,避免待工。

        2.5 注漿結(jié)束

        (1)單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)單孔定壓的注漿方式,滿足以下三條的任意一條,就可以結(jié)束注漿:①當(dāng)注漿的壓力為6 MPa時,提升終末設(shè)計壓力,并能夠有效持續(xù)十分鐘以上。②完整進(jìn)行基巖的注漿,或者注漿多次后,孔口的壓力在7.0 MPa以上。③珠江范圍被現(xiàn)實的冒漿點(diǎn)超出5 m以上。當(dāng)遵循上訴標(biāo)準(zhǔn)時,有以下注意事項:②注漿孔的壓力應(yīng)當(dāng)保持在6 MPa上下,能夠維持半小時為宜,這一條件為目前判定終止注漿的常用標(biāo)準(zhǔn),能夠?qū)⒆{的壓力及流量進(jìn)行定期的記錄。②當(dāng)滿足上述結(jié)束條件三時,需要結(jié)合當(dāng)?shù)赝临|(zhì)注漿孔壓力以及相關(guān)裂隙發(fā)育的綜合情況進(jìn)行判定,而非硬性的滿足超過米數(shù)就停止注漿。

        (2)全段標(biāo)準(zhǔn)

        全段結(jié)束注漿的標(biāo)準(zhǔn)包括兩點(diǎn):①單孔注漿全部結(jié)束,并未發(fā)現(xiàn)漏注情況。②根據(jù)注漿量的情況,將薄弱孔的注漿效果進(jìn)行檢查,保證注漿效果能夠達(dá)到要求。

        2.6 評定注漿效果

        對注漿效果進(jìn)行評定,主要根據(jù)以下幾個方面:(1)對施工過程中的注漿過程進(jìn)行衡量,特別是觀察其數(shù)量、壓力、量等是否能夠滿足預(yù)設(shè)值。(2)根據(jù)現(xiàn)場情況,對鉆孔地質(zhì)進(jìn)行觀察,注意結(jié)束注漿時,的曲線和堵水率等,保證等級區(qū)域分析結(jié)果滿足要求,保證注漿地層的漿液可以達(dá)到預(yù)設(shè)值。(3)綜合各注漿孔內(nèi)的注漿量,對地質(zhì)較為薄弱的注漿孔進(jìn)行檢查,保證總注漿孔10%左右都被注漿,并對孔內(nèi)注漿后的效果進(jìn)行檢查,是否出現(xiàn)出水、成孔和坍塌,使用玻璃纖維材質(zhì)的錨桿對孔底進(jìn)行深入的檢查。

        使用以上方法可以有效檢查填孔和滲水相關(guān)情況,當(dāng)滲水量低于0.2 L/(m·min)時,以及漿液的填充不能夠符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),需要對鉆孔進(jìn)行再次注漿,從而保證其注漿的效果。

        3 施工效果體會

        使用帷幕注漿的辦法可以對裂隙進(jìn)行合理的鞏固,對水通道存在的裂隙進(jìn)行準(zhǔn)確的阻斷,并保證裂隙水可以被阻擋在洞身的外面。根據(jù)此次工程的相關(guān)用水情況,不難看出左線注漿前的最大涌水量為2.46萬m3/d,水量減至1.6萬m3/d時,情況基本穩(wěn)定。右線注漿前的最大涌水量為3.1萬m3/d,注漿后的最大涌水量為1.0萬m3/d,前后差距有2.1萬m3/d。因此可以總結(jié)出注漿后的最大涌水量變低,對應(yīng)的,掌子面較為濕潤,在裂隙內(nèi)能夠看到漿液只有少部分水被滲出,因此此次注漿效果總體水平較為理想,能夠?qū)⒍磧?nèi)的抽排水壓力減少,以及對水溝排水設(shè)計相關(guān)的壓力降低,從而對施工情況進(jìn)行有效保證。

        4 結(jié)語

        綜上所述,使用帷幕灌漿的辦法,優(yōu)點(diǎn)在于不需要較大的施工場地,具有簡便的施工辦法,能夠在低于地下水位的地方進(jìn)行注漿等。因此帷幕灌漿被廣泛應(yīng)用在隧道涌水段進(jìn)行相關(guān)施工時。為保證隧道施工的質(zhì)量,特別是涌水段的施工情況,需要我們進(jìn)行不斷研究,從而將帷幕灌漿技術(shù)進(jìn)行充分的掌握,保證整體隧道施工的基礎(chǔ)。

        [1] 任文祥.帷幕注漿處理隧道內(nèi)涌水施工技術(shù)[J].國防交通工程與技術(shù),2007,(4).

        [2] 齊東亮.帷幕注漿止?jié){巖盤施工技術(shù)[J].山西建筑,2009,(18).

        U445

        C

        1008-3383(2015)10-0112-01

        2015-02-11

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