百店隧道进口注浆堵水施工方案总结.docx

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百店隧道进口注浆堵水施工方案总结

百店隧道注浆堵水施工方案总结

1、工程概况

百店隧道位于山西省蒲县境内，隧道全长2926m，起止里程改DK282+554-DK285+480，设计为单洞双线隧道，隶属于山西中南部铁路通道ZNTJ-6标段。

隧道所经过地区地形地貌主要为黄土峁、梁状低山丘陵沟壑区，最大埋深约170m。

DK283+200～+820段（620m）洞身地层为粉质黏土、细砂及透镜体，粉质黏土：

硬塑～坚硬，松软结构；细砂：

密实，呈松散结构。

细砂：

密实，饱和，呈松散结构。

隧道洞身范围内为10m第三系砂层含水层和少量基岩裂隙水，局部基岩裂隙发育处富水。

围岩分级为V级。

2、气象特征

本隧道所处蒲县蒲县属暖温带大陆性气候，受季风影响，四季分明。

春季3月28日到5月29日，多风少雨；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，云高气爽；冬季11月1日到次年3月27日，寒冷少雪。

年均气温8.7℃，一月零下6.8℃，七月25℃左右。

年降雨量586毫米，霜冻期为十月上旬至次年四月中旬，无霜期171天，最长无霜期190天，最短无霜期153天。

3、水文地质

本地区地形起伏、高差大、降水稀少而集中，蒸发量大，河流具典型的雨洪特征，流量、水位与降水量成正比，动态极不稳定。

由于本工程位于山西干旱少雨地带，大气降水补给方式显然微乎其微，主要是以赋存在富水砂层的水和基岩裂隙水为主，百店隧道涌水量为480m³/d，最大涌水量为1440m³/d，施工时，由于地下水的大量宣泄，造成隧道区地下水位的下降，直接影响隧道附近居民用水。

4、现场施工情况

当掌子面开挖至DK283+361时，从2011年11月19日至20日拱顶沉降值变化剧烈，DK283+348下沉15mm，DK283+352下沉35mm，DK283+357下沉235mm，DK283+361下沉9mm。

施工至DK283+356，一直未见大量出水，只有少许滴漏现象，但从DK283+356开始，出水量开始加大，拱顶开始呈连续线型落水，出水量约10m³/h。

2011年11月19日继续施工至DK283+361（覆盖层140m），出水量继续加大，现出水量约40-60m³/h（两台20m³/h的水泵24小时抽水，依然有积水）。

从11月20日开始及时在仰拱前集水坑至掌子面铺设一层软质防水板，以便水流下至仰拱前的集水坑。

经施工单位现场判断分析：

DK280+200～+356段该10m富水层位于洞顶上方且富水量不大。

从DK283+356开始该富水层下扎进洞内，且含水量逐渐变大。

（下附掌子面出水照片）

5、堵水方案选择

隧道防排水采取“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理“的原则。

对于隧道穿过持水层、断裂破碎带，地下水较大，当采用以排为主而影响生态平衡时，根据实际情况采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到堵水有效、防水可靠、经济合理的目的。

在裂隙水较发育地段，采用径向注浆措施。

将大面积淋水或布局股流封堵，减少水土流失，保证沿线居民的生活用水。

根据本隧道勘探揭示的分段涌水量和隧道区域的环境要求，百店隧道进口采取“以堵为主，限量排放”的防排设计原则。

（1）隧道通过集水富水地段地下水状态为II、III级（II级渗水量为10-25L/min•10m;III级渗水量为25-125LL/min•10m）及以上时，隧道采用径向注浆止水措施，以确保施工安全、防止地下水大量流失，并对附近居民的水井、泉水出露点进行长期观测，防止隧道施工造成地表水干枯。

隧道正洞施工过程中如发现其他地段涌水量较大时，亦采用取径向注浆堵水措施。

注浆堵水后，地下水状态应达到无水或小于地下水状态I级时进行隧道衬砌施工。

（2）若施工中出现股水现象，可在股水点附近打一钻孔引流减小股水点处的压力，同时对股水点进行封堵并注浆，然后对新打钻孔处进行注浆。

（3）地下水状态为I级（I级渗水量为＜10L/min•10m）时，采用喷混凝土封闭堵水措施进行施工。

采用围岩注浆堵水的好处在于：

（1）围岩注浆充填围岩裂隙，封堵渗水通道，在隧道周围形成隔水保护圈，防止地下水外泄并减轻隧道结构外水压力。

在渗流水量较大或达到一定标准的区段，采用各种注浆方法可使围岩中的裂隙被填充，渗流通道堵塞，最终使地下水在围岩之外寻求通路并建立新的平衡，使地下水位得到以恢复并长期得以保持。

围岩注浆在隧道外形成一个环形保护圈层，大大增强围岩抗渗能力，减少地下水向隧道区域汇集、渗出，可以显著地减轻隧道外水压力。

（2）注浆是较喷锚更为积极主动的加固围岩措施。

经过围岩注浆，岩层中的裂隙被浆液充填，浆液固化后变成了岩块之间的胶结材料，从而使围岩的力学性质得到改善，抵御地压的能力增加，减小了作用在衬砌结构上的永久荷载。

6、注浆技术参数

6.1注浆孔布置

对隧道180°范围内注浆，对开挖面及轮廓线外3米范围内土体进行加固。

注浆孔按浆液按扩散半径R=3.0m计算布设，注浆孔按梅花型布置，孔口环向间距约200cm，孔底环向间距约280cm，纵向间距200cm，单孔注浆深度3.5m，详见图1-注浆正面布置图，图2-注浆平面布置图，图3-注浆纵断面布置图。

注浆孔采用风机钻孔，方向为隧道断面径向，孔径为52mm。

钻孔孔位最大允许偏差为50mm，

钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%。

6．2注浆管设计参数

注浆管采用φ50mm（外径），壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长100cm.小导管安设在孔口，在锚固剂锚牢固，外露10cm以便于注浆操作。

小导管孔口处焊接闸阀式止浆阀。

6.3注浆压力

注浆压力采用经验公式计算：

初压：

P1=P0+（1-3）×0.1=1.3Mpa

正常压力：

P2=P0+（3-5）×0.1=1.5Mpa

终压：

P3=（5-8）×0.1=1.7Mpa

式中，P0为静水压力估计水头高120m，P0=1.2Mpa，（1-8）为储备压力系数，取最小值，分别为1、3、5。

注浆初期选择：

P1-P3=1.3-1.7MPa作为参考使用值，转入正常注浆后，根据注浆中的具体情况再加以修正，选择合适的注浆压力。

6.4注浆材料及设备

百店隧道围岩主要特征为破碎、节理发育、地下水发育，因此采用水泥水玻璃双液浆。

主要注浆材料和设备如下：

水泥：

山西威顿，P•042.5；

水玻璃：

浓度，35Be＇（玻美度）；模数：

n=2.4-2.6；

注浆机：

GZJB型液压双液注浆机

6.5浆液配制

6.5.1水泥浆配制:

水泥浆要有充分的可溶性和一定的结石强度,根据地层裂隙情况,由实验室确定合理的配合比.

需要注意的是加料顺序、搅拌及放置时间：

加料顺序：

水→水泥

搅拌时间：

不小于5min

放置时间：

不宜超过30min

6.5.2水玻璃液制

水玻璃出厂浓度一般为50-60Be＇而注浆使用的浓度为35Be＇，因此须稀释后方能使用：

稀释加水量：

V水=V原×（ρ原-ρ配）/（ρ配-ρ水）

稀释后的水玻璃体积:

V配=V原+V水

6.6浆液配比

经现场试验初步确定:

水灰比（重量）=1:

1

水泥浆:

水玻璃浆（体积比）=1:

0.8

6.7注浆量计算

单孔浆液注入量根据扩散半径及岩层裂隙率按下式计算:

Q=2ΠRLηβ=2×π×3×1×3%×0.9=0.509m³

式中:

R—浆液扩散半径,取R=3.0m

L—单孔深度，取L=1.0m

η—围岩裂隙率，砂层地带取η=3%

β—浆液在裂隙内的有效充填系数，取β=0.9

6.8主要工程数量（见表1）

表1-主要工程数量表

项目

单位

数量

备注

每环

每延米

注浆钻孔（φ50）

m/孔

48/24

12/12

孔口管（φ42钢管）

m/根

48/24

12/12

热轧无缝钢管

止浆阀

个

24

12

闸阀式

注浆量

m³

13.68

6.84

（下附径向注浆堵水照片）

7、超前支护预注浆

在正式恢复开挖之前，做好超前支护预注浆工作，超前小导管采用拱部140°范围内设置78根双排Φ50壁厚4mm小导管,长度6m,环向间距3根/m,每3榀施做一环。

3.1.1设计施工参数

①导管规格：

Φ50mm，壁厚4mm热轧无缝钢管，管内塞填Φ22加强筋；

②管距：

环向间距3根/m；纵向每3榀施作一环.

③倾角：

钢管外插角采用10°-15°布置；

④注浆材料：

水泥浆液的水灰比为1:

1;水玻璃浓度为35Be,水泥浆与水玻璃的体积比宜为1：

0.8；

⑤设置范围：

拱部140°范围；

⑥长度：

6m。

3.1.2施工工序及方法

（1）施工工艺流程

预注浆超前小导管其施工工艺流程详见下图。

否

（2）超前小导管制作

超前小导管采用无缝钢管制作，导管由现场机修车间加工，其注浆孔采用钻床成孔，将导管一端做成尖形，另一端加焊Φ6管箍，经质检人员检验合格方可交付使用。

小导管结构见小导管构造图。

（3）钻孔、插小导管

小导管钻孔前，进行孔位测量放样，孔位测量做到位置准确。

按放样位置钻孔，并设方向架控制钻孔方向，使孔位外插角度符合设计要求，钻孔直径比钢管大3～5mm，所有钻孔完成后均须进行检验。

钻孔完成后，用高压风（或水）清孔，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%。

（4）注浆

缓凝剂

液注浆施工工艺流程图

[1].注浆前，认真做好机具设备的检修工作，并用清水进行试运转，发现问题及时排除和修复，使其处于良好工作状态。

对注浆管路系统，包括接头、阀门等，认真检查，如有破损，予以更换，不好用的接头、阀门，不得使用，以免注浆时在较高压力下发生脱扣事故。

防止管路堵塞，结束注浆后，应尽快卸开管口接头，开清水泵冲洗管路，以免造成管路中的剩余浆液凝结、堵塞管路。

注浆过程中，随时注意检测所注浆液的凝结时间，是否与要求相一致，否则，要及时检查，找出原因，予以排除，以符合要求。

注浆作业前后配合，统一指挥，保证注浆计划的实现。

施工时配备专业电工，防止电路、电器设备发生问题，中途停电，造成意外事故。

[2]本方案规定小导管注浆采用水泥-水玻璃浆液，注浆参数设计如下：

1）采用水泥-水玻璃浆液应根据胶凝时间配置，水泥浆液的水灰比为0.8：

1-1.5:

1;水玻璃浓度为35Be,水泥浆与水玻璃的体积比宜为1:

1-1:

0.5。

2）注浆压力：

0.5～1.0MPa.

3）具体注浆参数应通过现场试验最终确定。

4）配制浆液时应防止杂物混入,配制好的浆液应在规定时间内注完,随配随用。

[3]注浆管的止浆和固定：

在注浆管口预定的位置，焊接带有阀门的套丝管头，注浆时，将注浆管和套丝管口连接，并用铁丝扎紧。

注浆时，打开阀门；注浆完成后，关闭阀门。

[4]注浆完毕后，所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等，认真清洗干净，收好后撤出洞外，并定期进行检查、保养，保证其处于良好状态，以备下段注浆使用。

（下附超前预注浆堵水照片）

8、注浆工艺及质量控制

8.1注浆施工工艺流程（详见图4）

8.2质量控制措施

8.2.1钻孔孔位最大允许偏差为50mm，钻孔偏斜率最大允许

偏差为0.5%，即150mm。

8.2.2小导管安设在孔口,外露10cn以便于注浆操作，用锚固剂锚固牢，必要时可在小导管附近及工作面补喷混凝土。

8.2.3压水实验：

注浆之前检查机械运行情况、管路密封情况、进浆管的进浆情况。

实验压力不低于1.3-1.5倍的终压，即2.2-2.6Mpa.压水实验进行三次，每次5min,实验完成后，把水放掉。

图4-开挖后加固圈2m全断面径向注浆工序流程图

8.2.4注浆顺序：

沿隧道轴线由低到高、由下往上、先注边墙，后注隧道拱部，最后注底板孔；由少水处到多水孔，先注无水孔，后注有水孔；在股水处或流量大的地方，先四周后中间。

8.2.5单孔注浆结束条件：

达到终压后并稳定10min，且注浆量不小于设计注浆量的80%、进浆速度为开始进浆速度的1/4。

8.2.6注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化情况，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。

做好注浆记录，包括孔位、孔径、孔深、浆液配比、注浆压力、注浆量等，以便于分析注浆效果。

8.2.7注浆效果检查：

注浆后在分析资料的基础上采用压水实验和现场观察法检查注浆效果。

当初期支护表面有线状出水或面状渗水，或者压水试验时检查孔德吸水量大于1.0L/（min•m）时，必须进行补充注浆。

8.2.8注浆结束后，及时将注浆孔和检查孔封堵密实。

关键词：

百店隧道径向注浆超前预注浆堵水

9、结束语：

通过百店隧道进口DK283+352～+411段（59m）径向注浆与超前预注浆相结合的注浆堵水的效果看，达到了预期效果，为后续施工提供了注浆堵水的实践经验，进而为后续施工的安全、质量与进度提供了保障。