云南大柱山隧道灌浆施工方案.docx

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云南大柱山隧道灌浆施工方案

大瑞铁路大理至保山段站前工程

大柱山隧道灌浆工程

施

工

方

案

北京旺雷宏基础堵漏工程技术有限公司

二零一零年十月

一、施工技术方案

根据中铁一局集团有限公司提供的资料及我方通过业主代表对现场施工面的踏勘和以前开挖出水情况的了解，采用综合治理确定如下施工方案。

（一）、钻孔工艺

钻孔设备：

1、采用改装后的70A钻机，配套Φ73钻杆，Φ90潜孔锤和配套钻头。

2、30型液压式钻机，配套Φ73钻杆，Φ90潜孔锤和配套钻头。

3、手风钻，配套Φ42、Φ50等钻头。

4、5.0KW电钻。

钻孔施工分三阶段，第一阶段布孔12个，孔号为1#~12#，孔深6m；第二阶段布孔14个，孔号为13#~26#，孔深22m；第三阶段布孔24个，孔的编号为27#~50#，孔深32m。

1、针对现场情况，首先进行浅层加固处理，根据现场情况布孔1#~12#，共12个，（顶棚起拱以上7个，中间部位根据现场情况布孔5个）孔深6m，灌浆加固深6m，灌浆阻塞深0.5m。

图一1#~12#布孔示意图

2、第二阶段，在隧道的边布13#~26#孔，共计14个，孔深均为22m，沿着隧道四周倾8°。

垂直巷道向外3m左右，对开挖区域周边的岩石进行加固。

每孔灌浆阻塞深2m，分三段预埋灌浆排水装置。

其中第一灌浆段位置：

2m~14m；第二灌浆段孔深位置：

14m~20m；第三排水减压位置孔深：

20m~22m。

13#~26#孔深20.0m灌浆结束后其功能转为排水减压孔。

图二13#~26#孔位分布示意图

图三二13#~26#孔位俯视图

3、第三阶段沿隧道断面的四周平均布置钻孔19个，灌浆孔编号为27#~45#孔，孔深32m；断面中间部位布置钻孔5个，孔号为46#~50#，孔深32m。

灌浆分层、分I,II二序施工。

其中，I序孔为单序号孔，II序孔为双序号孔。

27#~45#孔钻孔角度垂直碛头平面，巷道轮廓线方向外倾角为5°。

钻孔后分三段灌浆段预埋孔内灌浆排水装置。

46#~50#孔垂直碛头平面，外倾角为零。

阻塞深29m，只对孔深29m~32m深进行一次灌浆。

预埋孔内灌浆和排水装置。

图四三阶段碛头孔位分布图（24个孔）

图五三阶段钻孔布孔俯视图

4、碛头工作面布孔，在按照I序孔布孔的同时，为了防止前方的突水涌泥，角度控制在5°左右，碛头工作面超前加固孔分布俯视图如图四所示。

按照设计钻孔角度和深度，可以加固碛头面向前32m的范围，并且垂直隧道方向向外有效加固深度达安全开挖厚度，加固后能够有效的满足隧道安全开挖30m。

（二）、施工程序：

13#~26#灌浆孔共14个，这14个灌浆孔孔深20m灌浆完成后即全部都是排水孔。

它具有三方面的功能：

其一、承担洞挖循环段0m~20M的安全加固厚度。

承担13#~26#灌浆孔在灌浆过程中的排水减压，提高灌浆压力和加强水泥浆的周围加固扩散作用。

其二承担27#~45#灌浆孔在灌浆过程中的排水减压作用。

一则可大幅度提高27#~45#孔的灌浆压力，二则可促进灌入浆集中向洞的周壁方向扩散，提高对洞壁的加固效果，提高洞挖安全度。

其三、承担开挖过程中的减压排水，使之有效减少外水压的破坏作用，确保洞挖中不会再次产生泥石流塌方，提高开挖安全度。

1、灌浆加固堵漏分三个阶段：

其一、按照方案要对工作面的12个浅孔（孔深6m），进行浅层加固灌浆，为下一阶段钻孔和高压水泥灌浆提供有利条件。

其二、按照方案要求沿着隧道断面四周布置13#~26#钻孔14个，孔深22m，利用分段高压力灌浆工艺加固该区域，第一段阻塞在孔深1.5M内灌浆段为1.5～14M，第二段灌浆段在14m～20m范围进行高压灌浆，第三段20m～22m不灌浆，留作排水为排水区间降压。

在灌浆过程中，单号孔为I序孔、双号孔为II序孔，按分层分序分段原则进行灌浆排水加固，I序孔灌浆时，II序孔未完成的灌浆段产生排水降压作用，II序孔灌浆时，I序孔未完成的灌浆段产生排水降压作用。

I、II序孔至孔深20m全部结束后，这14个孔全部变成排水降压的排水孔，排水在20m～22m深度区域。

其三、按照方案要求沿着隧道断面四周布置钻孔19个，垂直隧道开挖断面，外倾角为5°，第一段阻塞深2.0m，灌浆段为2m～7m，第二段灌浆段为7m～15m，第三段灌浆段为15m～32m；中间垂直工作面内布置5个钻孔，孔深32m，进行一次性高压灌浆，灌浆阻塞在26m～27m,高压灌浆加固范围为27m～32m。

单号孔为I序孔、双号孔为II序孔，按分层分序分段原则进行灌浆作业，分层厚度与灌浆段长相等。

同样在灌浆过程中每个在灌浆孔周围的全部未结束孔都具有排水减压作用，可视作排水孔，孔深为22m已完成的13#～26#个灌浆孔都是排水孔，排水深度在20m～22m区域。

图六第二、三阶段灌浆加固俯视图

2、控制性水泥灌浆压力控制在8～15MPa范围，压力值以灌浆泵的机身压力表读数为准。

加灌化学控制液的目的是控制水泥浆液的凝胶时间和控制提高注浆压力。

控制性水泥灌浆需采用双液灌浆装置。

3、水泥浆液在制浆站用高速搅拌机统一制浆，用专用泵注入化学控制液在水泥灌浆进浆系统内用间断的加入的方式呈喷射状与水泥浆相混合，用家化学控制液的办法控制水泥浆凝胶时间和提高水泥浆压力。

4、水泥灌浆结束标准：

按计划灌入量要求控制灌入率和水泥浆的凝胶时间，最终以灌浆达最高压力要求值并满足不进水泥浆后再稳定3~5分钟就可结束灌浆。

5、其他

①钻孔一旦出现较大返水量，或有严重塌孔问题，则立即停止钻孔进行灌浆。

②碰到断层破碎带或溶洞等特殊的情况，则及时通知业主、监理、立即组织进行专门研究，根据特殊情况再具体另议措施。

在开挖过程中随时注意观察，如果工作面有涌水、涌泥等特殊现象，应立即停止开挖，并通知我方工程技术人员及工程经理，由我方立即组织力量，有针对性的果断采取加固措施。

（三）、灌浆工艺

A、灌浆设备：

1、特制高压灌浆泵，Ф30及Ф48高压灌浆管，2、水泥浆液髙速搅拌机，3、自行研制的手控液压泵，4、化学控制液专用泵

B、孔内灌浆及排水装置的预埋和安装：

1#～12#孔浅层灌浆孔的孔内装置如下图七。

图七排水减压不窜冒浆的压浆孔口结构示图（浅层灌浆孔）

主要利用双注浆管装置有双重作用。

其一、本孔灌浆时Φ30管用作注浆，Φ48无缝钢管用作排水泄压。

此装置的主要特点是水可以经过滤水模袋由排水泄压管排除，孔内多余的水可可有效排出孔外，但又不会漏浆冒浆，排水效果好。

其二、临孔灌浆时它是排水孔，可有效提高左右孔的灌浆压力而不会抬动压裂地层而发生串冒水泥浆。

其次在浅层注浆结束之后，如果外层泄压管仍有水渗出，如果需要可进行二次高压力重灌浆加固。

C、超前预注浆的孔内装置：

1、13#～50#孔全部超前预注浆孔采用一次成孔自浅至深的分段髙压水泥灌浆新技术，一次完成钻孔至终孔起钻，立即按计划在孔内安装分段灌水泥浆的孔内进浆和排水减压装置，并用阻塞器封闭孔口，预埋好孔内灌浆排水装置等待灌浆，每孔段的灌浆都需通过孔内的预埋装置进行。

2通过预埋灌浆排水装置，分层分序分段的进行灌浆，灌浆应用“控制水泥浆液能顶水上行”的堵漏专利技术和控制性水泥灌浆及滤排水式压浆堵漏等新工艺进行水泥灌浆加固和堵水，解决溶洞破碎带的泥石流塌方和大涌水问题，堵住巷道漏水处的漏水裂缝和周围渗水通道，减少渗水量，保证隧道安全开挖。

灌浆压力选用8～15MPa。

控制灌浆压力的大小根据现场出水的地层情况和灌浆分段、灌浆段所处位置等条件调整。

水泥灌浆主要用P42.5普通硅酸土新鲜水泥（水泥浆浓度1:

1、0.8:

1用高速搅拌机制浆）。

在水泥灌浆过程中通过双液灌浆装置用专用泵加注化学控制液的方法达到控制灌入的水泥浆的凝胶时间，化学控制液旳加注率的大小和用量的多少由控制水泥浆凝胶时间的需要而确定，一般用量为水泥总灌入量的百分之十。

一次成孔自浅至深分段进行高压水泥灌浆（如图八）：

Ⅰ序孔灌浆相邻Ⅱ序孔排水（Ⅱ序孔孔段灌浆而相邻Ⅰ序孔段产生排水）（如图九）：

27#～45#孔灌浆，13#～26#孔排水（如图十）：

46#～50#孔灌浆，13#～26#孔排水（如图十一）：

超前灌浆结束后，隧道开挖过程中13#～26#在深20～22m范围始终产生降压排水（如图十二）：

降低开挖中的外水压力的破坏力。

在灌浆过程中正进行灌浆的孔和相邻的未灌浆孔同时产生降压排水的作用，提高灌浆压力，促进浆液有方向的扩散，又可控制不会产生串冒水泥浆液。

这是灌浆技术上的重要创新。

D、应急措施：

1、在钻孔及施工过程中，可能会遇到突泥或者大涌水。

为了防止重大事故的发生，必须做些应急准备，为矿区及人员的安全做好安全保障。

图图十三紧急措施原理示意图

2、如果在钻孔过程中遇到突泥及大涌水，马上停止钻孔。

组装并安装加工好的防护钢筋笼（Ф25），用膨胀锚杆固定，并用多层封孔模袋进行孔口阻塞。

钻机撤除之后，直接将钻杆用作注浆管。

（四）、压浆式主动支护工艺

超前灌浆和浅层灌浆开始时，我们取消了砼盖板止浆墙。

另应用控制性水泥灌浆必须使用高的灌浆压力。

为了保证裸体隧道内安全的实施高压水泥灌浆，必须结合隧道的实际情况进行一定的主动支护。

主动支护是我们的创新，在湖北宜昌使用效果很好，主动支护结构如图（图十四）所示。

支座

主动支护位置和工程量主要根据安全布钻机打孔要求进行布置和设计。

压浆受力平面选择30cm*30cm

主动支护压浆压力：

3.0MPa以上

产生支护上撑力：

P≥25吨

（五）、配合甲方开挖的治水处理

甲方打探孔出现涌水或放炮孔出现集中涌水时，甲方需要治理时乙方应积极配合治理。

当巷道壁出现散渗漏水又对喷浆造成影响时应积极配合治理至能安全喷浆为止。

（六）、特殊地层和涌水的处理

钻孔时遇到大的涌水时立即停止钻进，在现场指导技术人员的指导下，立即在孔口阻塞，进行控制水泥灌浆。

在遇到大的溶洞应立即通知甲方，并立即按照应急方案进行解决。

遇到大涌水，断层，溶洞和塌方时为不延误工期和减少损失，和有利安全文明施工，乙方建议甲方应该在隧道内安装强的排水设备和能力。

三、工程设备、人员及工期安排

1、人员配备

配备专业技术人员8名，专业技术工人11人，普通技术工28人，管理人员3人。

2主要机械设备

70钻机

手控液压泵

100B钻机

手风钻

3S灌浆泵

2台

3台

2台

5台

3台

手压泵

化灌泵

双桶搅拌机

电焊机

切割机

2台

5台

3台

1台

1台

套丝机

高压清洗机

人员

1台

2台

50人

所有施工设备在下井前都要进行检查、维修、保养和试运以保证顺利施工。

3、工程工期：

钻孔、灌浆加固30天一循环（不包括隧道开挖时间），每一循环有效开挖距离30m。

四、安全措施

1、为了不影响正常工作，维护和保证隧道内各施工单位正常作业，我工程部在作业场地专设施工协调员和安全施工管理员。

2、在灌浆加固处理过程中实时观察岩体是否有变化。

3、钻孔时钻机和操作台保持5m距离，灌浆时技术人员一直守在孔口观察孔口情况。

4、我方施工人员不得随便乱按信号，机械设备如需使用，应与其他施工队伍协商。

5、施工人员必须睡眠充足，不得饮酒入洞。

6、施工电源、开关、照明安全。

7、设备材料使用及运输时必须捆绑结实。

8、大型机器设备必须安全放置，杜绝隐患；水泥等材料必须远离涌漏水处。

9、加强职工安全意识，对职工进行不定时的安全培训与教育。

10、施工用电、照明用电线路有序布设。

11、每班下班前，应清理干净所留杂物，做到文明施工。

12、下班前安全员应对其施工工具及材料的放置进行安全检查。

13、隧道顶部出现掉快时立即停止施工，并且及时向指挥部联络，待处理后再施工。