某山隧道左洞帷幕注浆施工方案.docx
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某山隧道左洞帷幕注浆施工方案
某山隧道左洞帷幕注浆施工方案
某山隧道左洞帷幕注浆施工方案
一、编制依据
1、福州绕城公路东南段A11合同段两阶段施工图设计；
2、福州绕城公路东南段路基土建工程A11标段施工招标文件；
3、福建省高速公路施工标准化管理指南；
3、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
4、《公路工程安全施工技术规程》（JTGF90-2015）；
5、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；
二、工程概况
某山隧道全长2634.5m，左右洞呈分离式布置，进口段埋深较浅，为Ⅴ级围岩（左洞长127m，右洞长177m），表层为残坡积粘性土、块石，岩层主要为残积砂质粘性土及全风化、强风化砂土状花岗岩，散体结构，拱部、侧壁不稳定，易坍塌。
地下水位埋藏较浅，高于洞顶板，对围岩有湿化作用，使围岩级别降低，不利于稳定。
某山隧道进口左洞现在开挖掌子面里程为ZK53+445，距隧道进洞口108m，隧道衬砌结构已施工至ZK53+390，距离开挖掌子面55米，仰拱结构施工至ZK53+434距离开挖掌子面21m。
超前地质预报（编号：
BG-CQYB-A11-DFSJZ-005）显示掌子面主要为砂质粘性土、块石及全风化、砂土状强风化花岗岩，局部碎块状强风化花岗岩，以散体结构为主，裂隙水较丰富，围岩自稳能力差。
三、现场施工概况
某山隧道左线发生涌水、涌泥的里程ZK53+445，位于V级围岩浅埋破碎富水段，洞顶覆盖层厚度约为18~20m，原设计支护类型为Z5-1（钢支撑间距70cm），后变更加强为ZDK-2（钢支撑间距50cm），辅助措施采用双排超前注浆小导管。
超前地质预报显示该段（ZK53+440～ZK53+470）围岩主要为砂质粘土及全风化、砂土状强风化花岗岩为主，该段围岩整体质量差，局部夹杂碎块、碎块状强风化花岗岩，局部裂隙较富水，节理裂隙发育，围岩破碎，围岩自稳能力很差。
2017年3月12日，左洞掌子面53+445第一次出现涌水、涌泥现象，2017年3月14日经五方以及专家现场勘查，根据专家意见，采取注浆钢管配合双排小导管加强超前支护的措施。
2017年3月20日，在对拱腰处进行作业平台开挖时，发现上坑道拱脚处封闭掌子面的喷射混凝土出现裂缝，且拱架处开始出现渗水情况，且渗水量有逐步加大的趋势，现场立即暂停施工并采取了埋管引排的措施。
2017年3月21日掌子面ZK53+445左导坑处突发涌水突泥情况，左侧上断面40°范围内有大量水和泥浆涌出，泥浆推移堆积至里程ZK53+365的位置约80m范围,涌泥量约90m³，涌水量约300m³/d。
ZK53+442~ZK53+445左侧导坑上断面位置已初支位置出现肉眼可见的明显变形，且裂隙越来越明显。
四、帷幕注浆施工方案
1、注浆目的
注浆主要目的是加固围岩，限制排水量，保证隧道洞室稳定，确保施工及运营安全。
本方案设计排水量控制标准按注浆后每延米洞壁渗漏量不大1~3m³/（d.m）考虑，施工过程中根据工程场区环境敏感程度，超前地质预报预测及揭示的地质条件予以调整，为达到目的，施工中根据具体工程地质、水文地质条件选用防渗、堵水、固结为目的的一种或几种组合注浆措施。
1.1防渗
降低围岩的渗透性，消除或减少地下水的渗流量，降低孔隙水压力，提高围岩的抗渗透变形能力，限制排水量。
1.2堵水
截断水流、改善工程施工，运营条件。
1.3固结
改善隧道围岩的力学性能、提高其整体性。
1.4回填
充填隧道围岩的孔洞（溶洞、溶槽）、缝隙（裂隙、溶隙），防止塌陷，改善结构的力学条件。
2、注浆段落
某山隧道左洞桩号ZK53+440~ZK53+470段采取上半断面周边深孔帷幕注浆，做四环。
3、注浆前准备工作
选择专业的帷幕注浆队伍，聘请有经验的专业人员组织施工，成立专门的注浆作业班组，每个班7人，共2班。
注浆施工配套的相关机具设备如下表：
注浆设备配备表
序号
名称
规格型号
现状
数量（台）
备注
1
提升台架
自制
良好
2
2
地质钻机
GK-180-1
良好
2
3
注浆机
KYB-70
良好
2
4
止浆塞
5
流量计
良好
2
6
压力表
良好
2
7
搅拌机
WNJ5.5
良好
2
4、施工方案
4.1起始段加固段和止浆墙的设置
加固段的设置：
在桩号ZK53+440~ZK53+445段（距离掌子面5m范围）设置加固段，采用5m长的Ø50径向注浆小导管进行全断面注浆加固，设置间距为1m*1m。
注浆浆液采用水泥：
水玻璃双液浆。
注浆加固示意图
起始段止浆墙的设置：
在掌子面处设置2m厚的止浆墙。
止浆墙采用C25混凝土浇筑。
施工前在出水点采用1根Ø108钢管引水，同时自制“U”形槽放置于引流管下方，使散水归槽，保证掌子面基底干燥。
止浆墙施工时在左右两侧底角处各预留1根φ108钢管泄水管，进行排水，保证止浆墙施工时不受到渗水影响。
4.2注浆段长度和孔位布置
注浆加固范围为隧道上断面开挖轮廓线外6m范围内，沿隧道掘进方向32m为一个循环。
上半断面周边注浆孔由工作面向开挖方向呈辐射布置，角度均匀布置，保证注浆充分，不留死角，浆液平均扩散半径取0.95m，设置注浆孔约92个，孔深约33m。
帷幕注浆就是要使浆液扩散到注浆帷幕范围内的所有岩层裂隙中，所以注浆孔的布置要以浆液扩散不出现空白为原则，据此根据设计注浆孔数量以隧道上半断面中轴为中心呈放射状布置。
注浆孔布置如下图：
孔位布置图以及终孔交圈图
周边帷幕注浆钻孔参数表
孔号
钻孔开孔点坐标/m
终点坐标/m
注浆段长度/m
钻孔水平偏角/°
钻孔竖直角/°
注浆孔长度/m
X0
Y0
X
Y
1
-7.86
1.65
-14.51
1.65
12
28.96
0.0
13.7
2
-7.79
2.55
-14.38
3.38
12
28.77
3.5
13.7
3
-7.56
3.42
-14.01
5.07
12
28.22
6.9
13.7
4
-7.19
4.24
-13.39
6.69
12
27.32
10.3
13.7
5
-6.69
4.98
-12.55
8.21
12
26.03
13.6
13.7
6
-6.09
5.65
-11.50
9.59
12
24.27
16.7
13.7
7
-5.42
6.25
-10.28
10.82
12
22.09
19.5
13.7
8
-4.69
6.77
-8.94
11.91
12
19.50
22.0
13.7
9
-3.90
7.22
-7.47
12.84
12
16.57
24.2
13.7
10
-3.08
7.58
-5.91
13.60
12
13.27
26.0
13.7
11
-2.23
7.86
-4.28
14.18
12
9.69
27.5
13.7
12
-1.34
8.05
-2.59
14.57
12
5.95
28.4
13.7
13
-0.45
8.14
-0.87
14.77
12
2.01
28.9
13.7
14
0.45
8.14
0.87
14.77
12
2.01
28.9
13.7
15
1.34
8.05
2.59
14.57
12
5.95
28.4
13.7
16
2.23
7.86
4.28
14.18
12
9.69
27.5
13.7
17
3.08
7.58
5.91
13.60
12
13.27
26.0
13.7
18
3.90
7.22
7.47
12.84
12
16.57
24.2
13.7
19
4.69
6.77
8.94
11.91
12
19.50
22.0
13.7
20
5.42
6.25
10.28
10.82
12
22.09
19.5
13.7
21
6.09
5.65
11.50
9.59
12
24.27
16.7
13.7
22
6.69
4.98
12.55
8.21
12
26.03
13.6
13.7
23
7.19
4.24
13.39
6.69
12
27.32
10.3
13.7
24
7.56
3.42
14.01
5.07
12
28.22
6.9
13.7
25
7.79
2.55
14.38
3.38
12
28.77
3.5
13.7
26
7.86
1.65
14.51
1.65
12
28.96
0.0
13.7
27
-7.06
1.65
-14.51
1.65
22
18.68
0.0
23.2
28
-6.99
2.48
-14.37
3.45
22
18.54
2.4
23.2
29
-6.76
3.28
-13.96
5.21
22
18.12
4.8
23.2
30
-6.39
4.02
-13.30
6.89
22
17.44
7.1
23.2
31
-5.89
4.69
-12.39
8.45
22
16.46
9.3
23.2
32
-5.31
5.29
-11.26
9.86
22
15.13
11.3
23.2
33
-4.67
5.81
-9.96
11.11
22
13.47
13.2
23.2
34
-3.97
6.27
-8.52
12.20
22
11.69
14.8
23.2
35
-3.23
6.66
-6.96
13.12
22
9.62
16.2
23.2
36
-2.46
6.96
-5.31
13.84
22
7.38
17.2
23.2
37
-1.65
7.18
-3.58
14.37
22
5.01
18.0
23.2
38
-0.83
7.31
-1.80
14.69
22
2.53
18.5
23.2
39
0.00
7.35
0.00
14.79
22
0.00
18.7
23.2
40
0.83
7.31
1.80
14.69
22
2.53
18.5
23.2
41
1.65
7.18
3.58
14.37
22
5.01
18.0
23.2
42
2.46
6.96
5.31
13.84
22
7.38
17.2
23.2
43
3.23
6.66
6.96
13.12
22
9.62
16.2
23.2
44
3.97
6.27
8.52
12.20
22
11.69
14.8
23.2
45
4.67
5.81
9.96
11.11
22
13.47
13.2
23.2
46
5.31
5.29
11.26
9.86
22
15.13
11.3
23.2
47
5.89
4.69
12.39
8.45
22
16.46
9.3
23.2
48
6.39
4.02
13.30
6.89
22
17.44
7.1
23.2
49
6.76
3.28
13.96
5.21
22
18.12
4.8
23.2
50
6.99
2.48
14.37
3.45
22
18.54
2.4
23.2
51
7.06
1.65
14.51
1.65
22
18.68
0.0
23.2
52
-6.26
1.65
-14.51
1.65
32
14.44
0.0
33.1
53
-6.17
2.48
-14.33
3.70
32
14.31
2.1
33.1
54
-5.90
3.26
-13.80
5.70
32
13.87
4.2
33.1
55
-5.46
3.97
-12.94
7.57
32
13.16
6.3
33.1
56
-4.90
4.58
-11.77
9.27
32
12.12
8.2
33.1
57
-4.26
5.12
-10.34
10.77
32
10.76
9.8
33.1
58
-3.57
5.58
-8.73
12.06
32
9.16
11.3
33.1
59
-2.83
5.96
-6.96
13.12
32
7.35
12.5
33.1
60
-2.05
6.25
-5.07
13.93
32
5.39
13.4
33.1
61
-1.24
6.44
-3.08
14.48
32
3.29
14.1
33.1
62
-0.42
6.54
-1.03
14.76
32
1.11
14.4
33.1
63
0.42
6.54
1.03
14.76
32
1.11
14.4
33.1
64
1.24
6.44
3.08
14.48
32
3.29
14.1
33.1
65
2.05
6.25
5.07
13.93
32
5.39
13.4
33.1
66
2.83
5.96
6.96
13.12
32
7.35
12.5
33.1
67
3.57
5.58
8.73
12.06
32
9.16
11.3
33.1
68
4.26
5.12
10.34
10.77
32
10.76
9.8
33.1
69
4.90
4.58
11.77
9.27
32
12.12
8.2
33.1
70
5.46
3.97
12.94
7.57
32
13.16
6.3
33.1
71
5.90
3.26
13.80
5.70
32
13.87
4.2
33.1
72
6.17
2.48
14.33
3.70
32
14.31
2.1
33.1
73
6.26
1.65
14.51
1.65
32
14.44
0.0
33.1
74
-5.46
1.65
-11.51
1.65
32
10.69
0.0
32.6
75
-5.35
2.47
-11.31
3.52
32
10.52
1.9
32.6
76
-5.00
3.23
-10.72
5.31
32
10.13
3.7
32.6
77
-4.48
3.87
-9.78
6.94
32
9.40
5.4
32.6
78
-3.86
4.42
-8.53
8.35
32
8.32
6.9
32.6
79
-3.17
4.89
-7.08
9.55
32
6.97
8.2
32.6
80
-2.43
5.26
-5.46
10.52
32
5.41
9.3
32.6
81
-1.64
5.53
-3.71
11.22
32
3.70
10.1
32.6
82
-0.83
5.70
-1.88
11.65
32
1.88
10.5
32.6
83
0.00
5.75
0.00
11.79
32
0.00
10.7
32.6
84
0.83
5.70
1.88
11.65
32
1.88
10.5
32.6
85
1.64
5.53
3.71
11.22
32
3.70
10.1
32.6
86
2.43
5.26
5.46
10.52
32
5.41
9.3
32.6
87
3.17
4.89
7.08
9.55
32
6.97
8.2
32.6
88
3.86
4.42
8.53
8.35
32
8.32
6.9
32.6
89
4.48
3.87
9.78
6.94
32
9.40
5.4
32.6
90
5.00
3.23
10.72
5.31
32
10.13
3.7
32.6
91
5.35
2.47
11.31
3.52
32
10.52
1.9
32.6
92
5.46
1.65
11.51
1.65
32
10.69
0.0
32.6
合计
2283.8
左洞周边帷幕注浆工程，共设置注浆钻孔92个，钻孔总长度2283.8m。
4.3孔口管设置
在2m厚的混凝止浆墙上埋设φ108mm，壁厚5mm热轧无缝钢管作为孔口管，注浆导管外露200～300mm，孔口管长度3m。
孔口管埋设牢固，采用钢筋焊接固定，并有良好的止浆措施。
孔口管起着导向作用，钻孔安装时要控制好外插角度，应要求测量人员对每一根管进行测量定位。
4.4钻孔
采用地质钻机开孔，注浆孔直径不小于Ф91mm，成孔后用高压风吹干净。
先根据设计图孔位、钻孔参数，在工作面上放出钻孔位置，并用油漆标定。
调整钻杆的仰角和水平角，移动钻机，将钻头对准所标孔位。
将棱镜放在钻杆的尾端，用全站仪检查钻杆的姿态并调整。
钻孔按先外圈，后内圈的顺序进行。
内圈钻孔可参照外圈钻孔的顺序，后序孔可检查前序孔的注浆效果，逐步加密注浆，一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数，另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求，即可进行下一圈孔的钻进，减少钻孔的工作量，加快施工进度。
钻孔时，还要严格作好钻孔记录，包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力。
施钻过程中，若单孔出水量小于30L/min，可继续施钻；若单孔出水量大于30L/min，立即停钻进行注浆。
4.5注浆参数的确定
在正式注浆前，选择三孔进行注浆试验，初步掌握浆液充填率，注浆量，浆液配合比，凝胶时间，浆液扩散半径，注浆终压等指标。
试验时注浆采用定压注浆：
采用水泥水玻璃双液浆，参数暂定为：
水泥浆水灰比0.5：
1～1：
1，水泥浆:
水玻璃浆（体积比）＝1：
1，水泥:
水玻璃（重量比）＝1：
0.05凝胶时间根据现场情况确定。
水玻璃模数2.6～2.8，水玻璃浓度35Be'。
注浆压力：
注浆压力根据水文地质及工程地质条件确定，其设计终压值一般较注浆处静水压力大0.5～1.5Mpa；当静水压力较大时，取静水压力的2～3倍初步确定。
根据现场情况，初步设定为2Mpa。
浆液的配置和注意事项：
①水泥浆的配置，先在机内放入定量清水进行搅拌，然后放入水泥，连续搅拌3分钟即可。
②水玻璃浆的配制方法是现在搅拌桶内加一定量的清水，然后再放入一定量的浓水玻璃，搅拌均匀即可。
③两种浆液通过注浆机在混合器处混合后进入地层。
④制浆注意事项：
水泥－水玻璃双液浆中水泥浆越浓，水泥浆与水玻璃的比值越大，则凝胶时间越短，一般在30秒到数分钟；若要缩短或增加凝胶时间，可加入速凝剂或缓凝剂，可调范围十几秒至几十分钟；为了保证浆液质量，配料时制浆材料必须计量准确，水泥、缓凝剂、速凝剂等固体材料采用重量称量法，水、水玻璃采用体积称量法，其中水、水泥、水玻璃称量误差不应大于5％，外加剂称量误差不应大于1％。
4.6注浆准备工作
（1）注浆管路按下图所示联接，通过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，增加浆液冲塞的密实性。
注浆管路连接图
（2）对于在工作面上显露并和注浆孔连通的裂隙，应喷射混凝土予以封闭。
喷射混凝土以25～30cm为宜，以免浆液从裂隙泄漏。
（3）检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求，如不能保证连续注浆要求，则要等补足数量后才能注浆。
（4）要对注浆系统进行压水检查，压力一般为设计注浆压力的1.2倍。
以检查各注浆机具的密封性和完好性，同时检查搅拌机运行状况，发现问题立即解决，以免在注浆过程中因机械故障而造成注浆中断。
（5）检查止浆塞的磨损程度，若发现止浆塞不能有效密封注浆，应立即更换，以免从止浆塞返浆，凝固后使注浆芯管无法拔出，影响正常施工。
4.7注浆工艺流程
4.8注浆方式以及注意事项
⑴根据现场实际情况拟采取后退分段式注浆的注浆方式：
后退式分段注浆利用钻机钻孔，将气囊（水囊）式止浆塞置入注浆钻孔内，通过输水（气）设备，使止浆塞膨胀，和岩壁形成止浆系统，满足分段后退式注浆要求。
每注浆段长5米，第一注浆段完成后，后退止浆塞至下一注浆段预定位置进行第二段注浆，如此下去，直至该孔注浆完成后开始下一注浆孔的注浆施工。
见下图
图4-12后退式分段注浆示意图
⑵注意事项：
①对于涌水压力较小的注浆孔，可将止浆塞放入孔中直接进行注浆。
对于水压力较大的注浆孔，可将注浆芯管焊在法兰盘上。
②由于岩石破碎或涌水量过大，不能一次性成孔时，设置孔口管并采用分段进行式注浆，在该注浆段完成注浆后，扫孔钻进至下一阶段，然后注浆，如此反复，直至设计深度。
③注浆泵流量的控制
注浆泵流量大小通过调整注浆机的运行速度来控制。
④注浆顺序
先注外圈、后注内圈，同一圈由下而上间隔施作。
4.9注浆量的确定
每循环长度为32m，单孔有效扩散半径为1.2m，注浆范围为隧道开挖轮廓线外6m。
浆液的注入量：
指单孔注入量，按假设浆液在地层中均匀扩散公式为：
浆液单孔注浆量：
Q=π·R2·L·n·α·β
式中：
Q—单孔注浆量（m3）；R
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