隧道岩溶突泥涌水施工专项技术方案Word格式文档下载.docx
《隧道岩溶突泥涌水施工专项技术方案Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道岩溶突泥涌水施工专项技术方案Word格式文档下载.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
根据不同的地质复杂程度分级,针对不同的地质问题,选择不同的物探方法和手段开展超前地质预报，采用多种方法的组合探测有利于互相印证，提高对掌子面前方地质情况的认识水平。
根据铁路隧道的开挖方式、工期要求和各物探方法的优缺点，本线采用的物探方法以地震反射波法（TSP）为主（100～120m长距离预报），地质雷达法、红外探测法（20～30m短距离预报）为辅，隧道正洞、辅助坑道均需里程连续开展超前地质预报工作。
同时，采取30米超前水平钻孔、掌子面炮眼加深、径向隐伏岩溶探孔等方式探测隧道掌子面前方及周边地质情况。
实施方案详见《A隧道进口正洞及平导超前地质预报实施方案》。
1.3注浆方案选择
隧道采取“以排为主，综合治理”的原则，当施工中可能产生突水、突泥危及施工安全时，实施以注浆堵水、加固围岩、确保施工安全为目的的超前帷幕或局部注浆预设计。
具体流程详见图1-1《岩溶、突泥、涌水地质不良体的判识程序及注浆流程图》。
（1）按照远距离超前地质预报、常规地质预报手段探明前方水压较高，可能发生大规模（高压）涌（突）水突泥、并且利用近距离超前预测预报及超前探孔手段验证确实存在该风险时，采用超前预注浆。
岩体结构性能极差，在水的影响下，开挖可能导致洞壁失稳，诱发更大涌突水、突泥，采用帷幕注浆，帷幕注浆是由超前预注浆逐步扩大形成的。
注浆后判断是否达到注浆效果，未达到效果的需要进行局部补注浆。
达到注浆效果后方可正常开挖、支护。
（2）按照超前地质预报手段探明前方岩体完整、可保证开挖后自稳。
水压较低，不会发生大规模（高压）涌（突）水突泥时，可正常开挖、支护，过程中做好水量监测，水量超标时进行局部注浆直至水量满足开挖要求时进行正常开挖、支护。
1.4超前帷幕注浆方案
确认前方地质存在岩溶、突泥、涌水风险时，即当超前探孔2/3出水且总量＞10m3/h，个别孔＞2m3/h时采用超前预注浆堵水并加固地层，根据出水孔位置选取相邻注浆孔注浆，注浆后，在预计堵水范围边缘打孔检验效果，若仍然超前探孔2/3出水且总量＞10m3/h，个别孔＞2m3/h时，则再在新出水孔周边选孔注浆，直至满足要求。
由现场四方确认具体的注浆段落和注浆方式。
1.4.1注浆参数
1.4.1.1注浆压力的确定
注浆压力为注浆处静水压力加上1.5MPa，注浆前需在出水探孔上安装水压表测定静水压。
1.4.1.2浆液扩散半径
注浆扩散半径设计考虑为2.0m，注浆过程应根据实际地质情况进行调整。
1.4.1.3注浆加固范围及注浆孔布置
注浆区域应按围岩止水的有效范围进行计算，正洞为开挖轮廓线外5m，每循环注浆长度30m，开挖25m，留5m作为止浆岩盘，注浆孔底间距按照3m左右控制，注浆孔设7环，共130个孔；
平导为开挖轮廓线外3m，每循环注浆长度30m，开挖27m，留3m作为止浆岩盘，注浆孔底间距按照3m左右控制，注浆孔设4环，共47个孔。
1.4.1.4注浆孔布置
注浆孔布置详见附图一《A隧道超前帷幕注浆示意图》。
1.4.1.5注浆速度
经计算注浆速度可为10～110L/min。
1.4.1.6隧道超前预注浆参数
超前预注浆参数见表4-1《超前预注浆参数表》。
表4-1超前预注浆参数表
序号
参数名称
参数值
1
注浆加固范围
正洞为开挖轮廓线外5m，平导为开挖轮廓线外3m
2
纵向加固段长
30m
3
浆液扩散半径
R=2.0m
4
注浆速度
10～110L/min
5
注浆终压
静水压+1.5MPa
6
注浆分段长
根据地质情况确定
7
注浆孔数量
正洞130个，平导47个
注：
注浆的常规形式采用全孔一次性注浆或后退式注浆，当岩层破碎易坍孔或卡钻时，采用前进式注浆方式。
注浆分段长度根据实际地质情况进行确认，总体来说分段长度宜为1～5m，在硬岩条件下注浆分段长度宜为3～5m，在软岩条件下（或充填堆积物），注浆分段长度宜为1～2m。
1.4.2注浆材料
1.4.2.1注浆材料选择
科学地选择注浆材料是取得理想注浆堵水效果的关键。
注浆材料具体要求如下：
（1）可注性良好
注浆的基本原理，就是用一定的压力把胶凝性材料注入到岩层，使其在岩层裂隙内流动扩散、充填、固结，成为具有一定强度和低透水性的结石体，截断水流，加固地层，固结破碎岩石，提高其整体结构强度。
因此所选用的注浆材料必须流动性好，浆液粘度低，易注入裂隙，注浆效果更加明显。
对于具有充填介质的裂隙或溶洞，选择注浆材料时，必须对充填介质进行筛分试验，确定充填介质的粒径分布及细度，再采用J.C.King判式进行计算，对注浆材料粒径进行选择，以保证所选取的注浆材料在介质中的可注性。
J.C.King判式如下：
式中：
N（通常取Nl）——注浆比；
D15—一充填介质的粒径累积曲线的15%的直径；
G85—一注浆材料的粒径累积曲线的85%的直径。
当注浆比小于15时，则该注浆材料针对充填介质的可注性差，当注浆比大于15且注浆比越大说明该材料的可注性越好。
（2）凝胶时间可控
注浆加固堵水是浆液通过扩散在一定的范围内形成截水帷幕，降低地层的透水性，加固地层，并提高钻孔注浆效率，因此浆液的凝胶时间要有一定的可控性，凝胶时间可在几秒到90分钟范围内随意调节，并能准确控制，使得浆液注入地层后，不易被地下水稀释，从而可以保持其原有的凝胶化性能，提高注浆堵水的效果。
（3）强度高
浆液以大劈裂、强挤压、密填充的方式进入地层，因而较难形成均匀、连续的固结体构造，开挖后若浆液强度不能抵抗高压动水，很容易被水击穿崩溃，造成流水、涌砂。
因此浆液抗压强度要求为：
1小时强度1MPa以上，1天强度10MPa以上，28天强度20MPa以上。
（4）结石率高、具有微膨胀性
浆液结石率太低，水泥凝结后，产生收缩，形成新的渗水通道，因此浆液具有微膨胀性，结石率达到98%以上。
（5）抗分散性
岩溶地段水压高、水量大，因此要求注浆材料必须具备良好的抗水分散，0.8m/s水流中，留存率80%以上。
（6）环保性
为把隧道建设成为绿色环保工程，因此注浆材料必须具有无毒无臭，对环境不污染，对人体无害，非易燃易爆物品，对管路系统、砼、橡胶制品等无腐蚀性，且易清洗等特点。
因此注浆材料选择水泥类和水泥化学类无污染，环保型浆材，禁止采用化学注浆材料（水玻璃系浆材除外）。
（6）经济性
若注浆材料价格昂贵，大量使用势必提高工程造价，增加资金投入，难以被施工单位和业主所接受。
因此选择注浆材料时必须考虑到材料的经济性，在满足注浆效果要求的前提下，应选择源广价廉，且易于运输，配制方便，配比操作容易的注浆材料。
综上所述，正洞一般地段采用普通硅酸盐纯水泥浆（简称C浆），水灰比（0.5～0.8）:
1，局部揭示岩溶管道流，根据具体情况选用快凝、早强、抗流失性能的水反应浆材，拟选择硫铝酸盐水泥（快硬、早强）作为灌浆料，硫铝酸盐水泥是一种以无水硫铝酸钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙为主要成份的水泥材料，具有早强、快硬等特点。
当溶洞充填物较密实浆液扩散困难时采用超细水泥（简称MC浆）进行灌注；
平导采用普通硅酸盐纯水泥浆，水灰比（0.5～0.8）:
1，必要时采用TGRM水泥浆液，局部揭示岩溶管道流时采用硫铝酸盐水泥浆液。
在正洞与平导超前预注浆施工中，当围岩自稳能力较好属硬岩、注浆仅为单纯堵水时也可在注浆堵水或终孔封孔时采用普通水泥－水玻璃双液浆（简称C-S浆）进行注浆堵水施工。
注浆材料配比如表4-2《注浆材料配比表》所示，具体可根据现场情况适当调节。
表4-2注浆材料配比表
名称
配比参数
水灰比
体积比
水玻璃浓度
普通水泥单液浆
W:
C=（0.6～0.8）:
超细水泥单液浆
C=（0.8～1.0）:
硫铝酸盐水泥浆
TGRM水泥浆
普通水泥-水玻璃双液浆
C:
S=1:
（1～0.3）
30~35Be’
超细水泥-水玻璃双液浆
1.4.2.2特种浆材使用原则
当正洞及平导揭示岩溶管道流，地质条件较差，探明前方地质存在岩溶、突泥、突水地质灾害风险时，为保证注浆效果，满足后期隧道开挖围岩强度的需要，同时加快钻孔、注浆施工速度，应使用快凝、早强、抗流失性能的水反应的特种水泥材料，特种浆材的使用原则如下：
（1）由于每循环的4圈孔、5圈孔、6圈孔、7圈孔加固的围岩范围是相当于隧道开挖过程中的维护结构，注浆效果越好加固强度越高，隧道开挖越安全，因此在揭示岩溶、突泥、涌水风险区域的外围4圈孔、5圈孔、6圈孔、7圈孔使用特种水泥材料（包括硫铝酸盐水泥、超细水泥等）。
（2）在单个孔注浆量较大，注浆压力长时间不上升时，（例如：
单个注浆分段长度内的注浆量大于2m3注浆压力仍然不上升时），使用特种水泥（硫铝酸盐水泥）材料，当特种注浆材料的注浆量仍大于2m3时，使用双液浆封孔，间歇一段时间再重新扫孔注浆，直至达到注浆效果。
（3）前方地层充填物致密，普通水泥注不进去或扩散困难、采用前进式注浆后仍然很慢时，使用超细水泥。
浆液选择流程见图4-1《注浆材料动态选择流程图》所示。
图4-1注浆材料动态选择流程图
1.4.3钻孔注浆顺序
钻孔注浆顺序采用由外向内、由下向上、同一圈孔间隔跳孔的原则，每次隔孔1～2个孔。
这样通过实施约束型注浆，达到注浆堵水、加固的目的。
1.4.4注浆结束标准
1.4.4.1单孔结束标准
在注浆过程中，当注到一定时间、一定量时，若注浆过程中，注浆压力逐步上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计终压并稳定10min后，即可结束该孔注浆。
或注浆结束时的进浆量小于20L/min即可结束注浆。
当注浆量达到一定量时，压力仍然不上升，可采取双液注浆等措施结束该孔注浆。
1.4.4.2全段结束标准
（1）所有注浆孔均达到单孔注浆结束标准，无漏注现象，则可结束注浆。
（2）检查孔涌水量小于0.4L/m·
min；
任意孔出水量小于10L/m。
（3）检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满，其固结体物理力学性能指标不
升级会员 