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帷幕注浆施工技术在隧道断层破碎带的应用
作者:管理员    发布于:2016-07-06 17:29:06    文字:【】【】【

  破碎带施工中的应用,并且较为详实地阐述了注浆方案、参数设计和施工工艺。

  中图号U44 0概况宜万铁路十六标段野三关隧道出口设计施工全长6913m在该隧道DK124+层及其影响带,岩溶发育,隧道与断层夹角约75°产状80°~100°幺75°~85:断层带附近为三叠系下统大冶组地层,破碎带宽5~15m有揉皱发育,局部岩性直立,为压扭性断层,透水性较好,易形成岩溶通道,将二叠系含水层的地下水引入隧道,造成较大规模的突水突泥。此外,在DK124+ +824段发育二迭系栖霞组马鞍段煤系地层,处于隧道顶部,隧道穿越F18断层破碎带时有瓦斯涌入可能,因此,根据超前地质预测预报成果及开挖揭示现场实际地质情况分析判断断层位置、破碎程度,赋存地下水情况,采用帷幕注浆堵水及加固施工技术通过F18断层破碎带。

  1帷幕注浆11注浆方案的确定断层预测有高压水、极可能产生较大涌水时,预注浆范围为开挖轮廓线外8m对高压水地段采用高压顶水注浆,并根据围岩固结情况和止水效果判断注浆方案可行性,以变换注浆施工方法和采取相应措施。因水玻璃易老化,注浆尽量采用单液水泥浆,必须采用双液注浆的按双液注浆处理。

  12注浆材料的选择选择原则是根据断层赋存地下水情况和涌水量大小确定,当遇到断层破碎带内较大涌水量时,一般选用单液或双液浆。

  单液浆:单液水泥浆是以水泥为主,添加一定量的速凝剂,用水调制的浆液。

  双液浆:双液浆由水泥加水玻璃混合而成,必要时加入缓凝剂(磷酸氢二钠)配合比根据涌水量、气温、水温和要求的胶凝时间,在现场试验后配置。

  13注浆参数设计确定预注浆分段长度。初步确定每一超前预注浆段为30m每循环开挖1 25~25m,留止浆段确定预注浆压力与扩散半径。注浆压力是注浆的主要参数,对浆液的扩散、裂隙填充,起着决定性作用,只有足够的压力,才能克服静水压力和地层阻力将浆液注入岩层中达到注浆固结圈的厚度,所以,注浆压力是浆液在裂隙中流动、扩散、充填、压实的动力。根据以往隧道注浆施工资料,注浆压力一般为涌水压力加2~4MPa即注浆压力P=(2~4)MPa+P0P0为涌水压力。考虑季节性外水压力升高,注浆时采用压力按预测水压力加2~4MPa进行确定,对高水压力的取大值,对低水压力的取2浆液扩散半径与水压、裂隙宽度、水的渗透系数及注浆压力有关;注浆孔布置与扩散半径有关;注浆的质量要求,在规定的注浆范围内以不出现空白区为原则,借鉴以往的注浆试验成果,初步确定注浆扩散半径为3m.施工时,按试验检查确定的注浆扩散半径,作为下一注浆段布孔。

  止浆岩盘厚度的确定。初步确定每个注浆段钻爆的大循环长度为1 25~25m根据技术规范的要求,预留两个循环进尺长度(3~5m)的止浆岩盘,在断层破碎带的水压较大时,可适当加厚止浆岩盘。这样既保证了注浆效果,又避免了每个循环浇筑混凝土作为止浆岩盘的工序,从而加快施工进度。

  单孔注浆量。注浆量与地层破碎程度,裂隙宽度和水压力有关,施工时注浆量按试验确定,以浆液扩散到注浆帷幕范围内所有岩层裂隙中,以浆液扩散未出现空白为原则,单孔注浆量,按假设浆液在地层中均匀扩散公式计算。Q=JiR2Lnan:Q-单孔注浆量(m123)R-浆液扩散半径(m)取25~3m;L-注浆孔长度(m)n-地层裂隙率()取2~4;a-浆液在岩石裂隙中的充填系数,视岩石情况取。3~i9n-浆液消耗率,取11 14注浆设备及注浆材料的选用预采用的注浆设备见表1施工前,注浆材料根据预测涌水点的水压力、流量、流速和预计储水量进行注浆材料的选择,总的原则是:固结孔口管和封孔注浆时选用的双液浆;当注浆孔涌水量较大,裂隙宽度大于0 2mm时,选用胶凝时间为4~6min的单液浆;当注浆孔涌水量很大时,选用胶凝时间为3 ~4min的单液或双液浆。当断层破碎带地下水流速很大时,先注入惰性材料,如中、粗砂或岩粉等,以充填过水通道,增加浆液流动阻力,减少跑浆,然后注入水泥一水玻璃双液浆堵水。

  表1注浆设备表序号名称规格钻进能力75-15ftn大注浆压力15-5(Mp流量:90-306L/s大注浆压力5-20Mp流量:100-200L/s 2双层搅拌器有效容量300LX2搅拌机-250有效容量500L储水泥浆桶水玻璃桶混合器胶管内径25mm耐压21pa高压球阀抗震压力表钻孔记录:按表格填写,主要内容有按孔号、进尺、起始时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力等。

  出水量与钻孔;钻进过程中若单孔出水量小于30l/nin可继续钻进,若单孔出水量大于30imin立即停钻进行注浆。

  (3)制浆、注浆。根据选定浆液配合比参数拌好浆液,其中水泥浆拌好后用1mm 1mm网筛过滤,放入叶片立式搅拌机进行二次搅拌,确保浆液均匀。

  拟采用全孔一次灌浆法进行预注浆,射浆管口距孔底500mm.施工根据现场情况,如果涌水量很大,水压很高,则采用自朱克法帷幕注浆施工技术在隧道断层破碎带的应用掌子面向内的逐段正灌法。注浆管路连接如注浆系统布置见注浆前先进行压水试验,并根据需要冲洗岩石裂缝后按规范进行注浆。

  注浆程序为:开孔(孔口管安装)―钻孔―下栓塞验―灌浆(变换水灰比、压力、浆材等)―闭浆封孔―拔管。

  (4)水压试验。注浆管路按进行连接,并压水检查注浆管路的密封性,同时冲洗岩石裂隙,扩大浆液通路,增加浆液充填的密实性。

  注浆顺序。注浆孔的施工应按注浆程序分序分段进行。由于预注浆浆液扩散的一般规律是向上易扩散,向下不易扩散,一般先钻注布置在隧道顶板上的注浆孔,后钻注隧道两侧孔,后钻注底板孔,根据经验,先注外圈,后注内圈,同一圈由下向上间隔注浆,注浆速度应根据试验确定,一般钻孔涌水量大于或等于50Lmin时,注入速度为80 ~150Lmin当涌水量小于50Lmin时,注入速度为30 ~80Lmin为了减少等强时间,除水玻璃外,可视情况在浆液中增加其它速凝剂,每段注浆完成后,暂定待凝时间为48h再进行钻爆。

  注浆方式。采用分段前进式注浆或全孔一次压入式注浆,当钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水,就一钻到底,全孔一次压入式注浆,当钻孔过程中遇到泥夹层或涌水,立即停止钻孔,采取注一段钻一段的分段前进式注浆,直至终孔。

  注浆结束标准:单孔结束标准:注浆压力逐步升高至设计终压,则继续注浆10min以上,注浆结束时的进浆量小于20Lmin检查孔涌水量小于02Lmin全段注浆结束标准:所有注浆孔均符合单孔结束条件,注浆后预测涌水量小于5t/d(8)注浆效果检查。一是钻孔检查,通过出水量判定固结堵水范围,有无注浆空白区,二是开挖时观测,检查浆夜渗透和固结情况,现场取样通过抗压判定固结体的抗压强度。三根据注浆施工记录(注浆量、压力表读数)判定注浆效果。四取不少于注浆孔总数的5,作压水试验检查,重点布置在耗灰量较大、冒浆现象较多及地质条件较差的部位。吸水率从压水开始,持续30min均小于规定的小吸水率,即满足设计要求,否则补压。检查完成后,检查孔再进行注浆补强,并用砂浆全孔封闭。

  (9)注浆过程异常情况处理。钻孔过程中遇见突泥情况,立即停钻,进行注浆处理。

  在掌子面有小裂隙漏浆,先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙,并调整浆液配比,缩短凝胶时间,若仍跑浆,在漏浆处用普通风枪钻浅孔注浆固结。

  当注浆压力突然升高,则只注纯水泥浆或清水,待泵压恢复正常时,再进行双液注浆,若压力不恢复正常,则停止注浆,检查管路是否堵塞。

  当进浆时很大,压力长时间不升高,则调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小泵量、低压力注浆,以使浆液在岩层裂隙中有相对停留时间,以便凝胶;亦可采用间歇式注浆,但停留时间不能超过浆液凝胶时间。

  2注浆效果由于隧道帷幕注浆不同于基岩裂隙注浆,情况较为复杂。因此,在施工中应根据实际情况进行多次反复的钻注。从实际施工结果分析,其灌注效果一次比一次明显,终经多次打钻检验及雷达仪器的检测,帷幕达到了要求的厚度,隔断了水源,治住了渗漏水的现象,提高了混凝土的质量。

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