帷幕注浆工艺分析.docx

帷幕注浆工艺分析.docx

《帷幕注浆工艺分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《帷幕注浆工艺分析.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

帷幕注浆工艺分析

帷幕注浆施工工艺分析

1.1.注浆目的

本工程对地下水的处理本着“以堵为主，限量排放”的原则，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。

本隧道排水量控制标准为注浆后每延米洞壁渗漏量不大于1～3m3/d·m。

1.2.注浆段落及方案选定

根据地质勘测资料显示：

DK106＋872至DK107＋135段为断层破碎带，极可能发生严重突水突泥，预测地下水压力2.0Mpa≤P＜3.0Mpa,选用开挖轮廓外5m帷幕注浆；DK108＋560至DK108＋630段为断层破碎带，极可能发生突水突泥，预测地下水压力1.0Mpa≤P＜2.0Mpa,选用开挖轮廓外3m帷幕注浆。

1.3.注浆孔的布置及循环段长度确定

加固圈5m超前帷幕注浆每循环设7环109个注浆孔，加固圈3m超前帷幕注浆每循环设5环55个注浆孔。

如果工作面岩层较完整，可利用岩层作为止浆岩盘，采用5m帷幕注浆时止浆岩盘厚度取5m，采用3m帷幕注浆时止浆岩盘厚度取3m。

如果工作面岩层破碎，或地下水压力较大，则除利用岩层作为止浆岩盘外，还需浇注混凝土墙作为止浆墙，采用5m帷幕注浆时止浆墙厚度取1.5m，采用3m帷幕注浆时止浆墙厚度取1.0m。

超前帷幕注浆每一注浆段设计长度为：

采用5m帷幕注浆时长30m，采用3m帷幕注浆时长27m。

1.4.注浆方式与分段长度确定

根据岩层裂隙发育程度和涌水量的大小，分为分段前进式和分段后退式两种注浆方式。

可参考附表1-1选择。

附表1-1　注浆方式与分段长度参考表

岩层裂隙程度

钻孔涌水量（m3/h）

注浆方式

注浆分段长（m）

发育

＞10

分段前进式

5～10

较发育

5～10

分段前进式

10～15

不够发育

2～5

分段后退式

15～20

不发育

＜2

分段后退式

20～30

1.5.浆液材料选定

围岩裂隙发育，可注性好的地层，可采用普通水泥浆液；粉细砂地层或围岩裂隙发育一般，可注性一般的地层可采用超细水泥浆液或TGRM超细双液水泥基特种注浆材料；含水、高压致密土体，可采用HSC超细高早强型水泥浆液或化学浆液。

1.6.注浆压力选定

注浆压力与岩层裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料的粘度和凝胶时间长短等有关。

通常情况下按以下经验公式计算：

按已知静水压力计算，注浆压力须大于该段已知静水压力，一般为静水压力的2～3倍，最大可达3～5倍。

P’＜P＜（3～5）P’或P=P’+2～4Mpa

式中：

P—设计注浆压力（MPa）

P’—注浆处静水压力（MPa）

2.主要工程数量

附表2-1帷幕注浆施工主要工程数量表

序号

项目名称

单位

数量

备注

1

C20砼

m3

1787

混凝土止浆墙

2

C20网喷砼

m3

167

喷砼止浆墙

3

φ108mm孔口管

根

1146

4

φ110mm注浆钻孔

m

3438

5

φ91mm注浆钻孔

m

25981

6

各类浆液

m3

5985～11971

现场选定浆液

3.资源配置

3.1.主要材料供应计划

附表3-1　主要材料供应计划表

序号

材料名称

型号

单位

数量

备注

1

超细水泥

D90＜20μm

t

200

2

水玻璃

40Be′

t

20

3

普通水泥

P·O32.5R（早强）

t

2000

4

HSC

超细型号

t

20

W:

C=1:

1时，初凝时间＞1小时

5

TGRM

TGRM-Ⅱ超细型

t

600

6

砂浆

随用随生产

7

麻丝

Kg

500

8

φ108孔口管

根

1146

3m/根

9

其它零星小材料

3.2.主要工程设备使用计划

附表3-2　主要施工机械设备使用计划表

序号

名称

规格型号

数量（台套）

备注

1

砼喷射机

TK-9616m3/h

2

2

地质钻机

MKD-5

3

3

多功能作业台车

自制

1

4

高压双液注浆泵

30MpaPE-40A

2

5

发电机

200kw

2

6

高压单液注浆泵

CYB-1

2

7

水泥浆储蓄桶

1500L

4

8

其它浆液储蓄桶

1500L

4

9

Y型混合器

4

10

高压球阀

耐压22MPa

8

3.3.劳动力配置

组建隧道帷幕注浆专业施工班组，组长有项目部副经理担任。

根据超前帷幕注浆施工的需要，配置技术过硬、责任心强、专业分工明确的职工和技术人员。

在帷幕注浆施工过程中，必须保证帷幕注浆施工班组的人员固定，不得随意调遣。

施工班组劳动力配置见附表4-3。

附表3-3施工劳动力配置表

序号

工序

每组人数

组数

总人数

1

钻孔

7

2

14

2

拌制水泥浆液

8

2

16

3

拌制其它浆液

2

2

4

4

注浆

8

2

16

5

技术、试验人员

4

2

8

6

队长、其他

3

2

6

7

合计

64

4.帷幕注浆施工

2005年4月6日～2005年6月4日，我经理部完成了DK108+630～DK108+560段帷幕注浆的施工，根据施工实际情况，将帷幕注浆施工总结如下：

全过程实施地质预测预报，分别提前采取TSP地震波法、超前水平钻探法、地质雷达法、红外线探水法等综合手段，收集洞内地质信息，并及时提交设计单位，设计单位根据超前地质预测预报成果，并结合地质勘测成果确定注浆段落。

钻孔设备采用自制多功能作业台车组装MKD-5型钻机钻孔，压浆用CYB-1型高压单液注浆泵或PE-40A型高压双液注浆泵，TK-961型砼喷射机组进行湿喷作业，自制多功能综合作业平台车上进行孔口管的安装。

泥浆处理采用BW-250型泥浆泵，罐车运输。

施工通风主要采用110KW*2轴流式通风机压入式通风。

4.1.帷幕注浆工艺流程

帷幕注浆施工工艺流程见附图4-1。

附图4-1帷幕注浆工艺流程图

4.2.帷幕注浆施工准备

4.2.1.超前地质预测预报

虽然在勘测阶段已经对本隧道地质情况做了详细的测绘和钻探，但鉴于地质条件的复杂以及地下溶洞与岩溶水的不可预见性，在施工之前必须结合物探及仪器进行超前地质预测预报，确定前方围岩情况，并提前设计地段15m钻超前探水孔，根据地质情况和涌水量确定是否采用帷幕注浆。

4.2.2.掌子面处理

采用3m帷幕注浆时预留3m围岩作为止浆岩盘。

首先清理掌子面破碎围岩，根据此段情况采用掌子面挂网喷C20砼作为止浆墙。

4.3.钻孔施工

4.3.1.测量布孔

钻孔之前需将孔位按照布置图位置用测量仪器准确布设到掌子面上，设计要求，孔口位置允许偏差±5cm,孔底位置应小于30cm。

加固圈3m超前帷幕注浆实际施工27个注浆孔，布置如附图5.3-1所示。

4.3.2.设备就位

孔位布好之后，将钻机、空压机、注浆机、搅浆设备、备料车顺次摆放在工作位置，并检查设备运转情况，保证设备运行良好。

设备就位后，接通各种供电供风管路。

4.3.3.钻机钻进方向定位

用测量仪器准确定出钻机钻进方向，通过调整钻机方位，将钻具调整对准设计的终孔空间点位。

MKD-5钻机参数见附表4.3-1。

附表4.3-1MKD-5钻机参数表

序号

项目

参数

1

钻进能力

400m

2

终孔直径

75/108mm

3

钻杆直径

50mm

4

钻孔倾角

0°～±90°

5

转速

10～300r/min

6

最大扭矩

2000N·m

7

给进/起拔能力

50KN

8

功率

30KW

9

整机重量

1800Kg

10

主机外形尺寸（长*宽*高）

2.5*0.8*1.6m

钻机空间位置计算见附图4.3-2

附图4.3-2

4.3.4.钻孔、安装孔口管

钻机准确定位后，将Φ115冲击钻头安装在钻机前端，启动钻机开钻。

注浆孔见附图4.3-3。

开孔时本着“轻压、慢钻”原则，以防止孔位及钻进角度偏差。

钻杆定位方法见附图4.3-4。

附图4.3-3

附图4.3-4

钻进1m后再加压加速，待孔深达到3m时，提出钻具，安装孔口管。

孔口管由Φ108mm钢管制成，一端焊有法兰盘，长度3m。

将孔口管上缠绕麻丝，用钻机将孔口管强力推入孔内并用锚固剂固定，以防止注浆时孔口管脱落。

埋设时孔口管应露出工作面20cm。

孔口管安装见附图4.3-5。

附图4.3-5

4.3.5.钻注浆孔

4.3.5.1.钻具准备

注浆孔采用MKD-5地质钻机钻进，使用Φ90冲击钻头。

钻进前必须准确定位钻杆导向器。

4.3.5.2.钻进参数

风动潜孔冲击回转钻钻进效率主要取决于钻具转速、钻压、风压、风量等技术参数。

因此，在钻进过程中要根据岩层硬度调整相应的钻进参数。

钻机钻进原理见附图4.3-6。

附图4.3-6

（1）钻具转速

钻进较软的岩石时划钻进裂隙发育的岩石时，由于冲击破岩石推选用并不大，而是以回转切削破碎岩石为主，钻具转速一般控制在80～180r/min之间。

岩石越硬，钻具转速应越低。

选择钻具转速除考虑上述所说岩石性质外，还要考虑冲击器的性能状况。

如果冲击器的冲击频率较高时，钻具转速也应适当增加；反之应降低转速。

（2）钻压

钻进较软岩石时，由于岩石的抗破碎强度较低，基本上是以回转削切作用碎岩，应采用较大的轴向压力，一般可控制在5Mpa左右。

钻进较硬岩石时，由于岩石的抗破碎强度较高，基本上是以冲击载荷作用碎岩，故采用轴向压力应小一些，一般可控制在2～4Mpa之间。

（3）风压与风量

冲击器的冲击功越大，要求的风压与风量也相应越大。

低风压冲击器风压一般在0.6～0.8Mpa，中、高风压冲击器风压一般要求在1.1Mpa以上。

风量均在0.9m3/min左右。

4.4.注浆施工

4.4.1注浆材料

注浆材料根据现场情况采用普通水泥砂浆，备用超细水泥及水玻璃双等材料，以备遇到不同地层使用。

附表4.4-1浆液配比表

序号

名称

配比

凝结时间

结石体强度（MPa）

1d

3d

28d

1

普通水泥单液浆

W:

C=0.6:

1～0.8:

1

7h～12h

1.5～7.1

3.9～11

2

超细水泥单液浆

W:

C=0.6:

1～0.8:

1

1h20min～2h

1.4

1.3～8.9

17.1

3

超细水泥-水玻璃双液浆

W:

MC=0.6:

1～1:

1

MC:

S=1:

1～1:

0.3

水玻璃浓度30～35Be’

10sec～3min

4.53

8.05

4

水泥砂浆

W:

C:

砂=（0.6～0.8）:

1:

（0.1～0.4）

4.4.2注浆参数

附表4.4-2注浆参数表

序号

参数名称

DK108+570～DK108+597

1

加固范围

开挖轮廓线外3m及开挖工作面

2

扩散半径（m）

2

3

终孔间距（m）

3

4

注浆段长（m）

27

5

注浆孔数量

27个

6

双液浆凝胶时间

10sec～3min（根据现场情况调整）

7

注浆终压（MPa）

6～9

8

分段长度

岩层发育5～10m，不发育20～30m。

9

注浆速度（L/min）

5～110

现场注浆施工中，注浆参数应根据情况进行动态调整优化