帷幕注浆施工方案.docx
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帷幕注浆施工方案
帷幕注浆施工方案
一、编制依据
1、《***铁路客运专线***有限责任公司建设标准化管理体系》。
2、《***至***铁路客运专线***隧道设计图》
3、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；
4、《客运专线隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号；
5、现有的施工技术水平、施工管理水平和机械设备配备能力。
二、工程概况
***隧道1#斜井位于***省***县***乡***村,地形起伏较大,坡度30°～40°,沟谷深切,出口处有小溪通过,常年流水,山坡植被茂密,交通不便。
斜井起点与线路交会里程为DK275+300，斜井与正洞相交处轨面标高为301.238，最大埋深454米。
斜井设计为双车道断面，无轨运输；斜井平距660m，斜井与线路左线交角为45°，综合坡度为7.6%，最大坡度为9%。
斜井小里程方向DK274+735～300段，灰质板岩、砂质板岩，强风化为主，两条断层通过，破碎带宽大，带内岩体破碎，碎石状；结构富水性好，洞身浅埋，可能突水、突泥、坍塌。
设计洞内采用***支护形式，帷幕注浆。
正常涌水量4000m³/d，最大涌水量11544.75m³/d。
三、总体施工方案
采用超前帷幕注浆，每一环注浆长度30米，开挖25米，保留5米长止浆岩盘。
注浆范围为隧道开挖轮廓线外8米。
图1全断面超前预注浆孔开孔立面布置图（B-B）
注浆孔深度统计表
孔号
11～122
21～222
31～322
41～414
51～58
61～63
孔深（m）
13.75
20.71
31.97
30.93
30.34
30.04
图2全断面超前预注浆纵剖面
图3全断面超前预注浆C-C终孔位置图
图4全断面超前预注浆D-D终孔位置图
图5全断面超前预注浆E-E终孔位置图
四、施工工艺流程
1、施工工艺流程图。
五、施工方法
1、超前钻孔施工
XPCzk-2
为进一步探明掌子面前方的工程地质和水文地质情况，利用MK-5钻机进行了超前地质预报作业。
其主要工作内容是探测岩石的完整程度、涌水压力和涌水量。
做法是用钻机在洞内工作面上向隧道前方钻探40m左右的超前探孔，利用探孔进行探测和注水试验。
超前钻孔的布置见相关设计图。
1）、超前钻探作业程序
2）、操作要点
a）.埋孔口管：
埋管钻孔的直径要大于孔口管外径，施钻要严格按设计位置、方向进行。
孔深要超出管前端0.5m。
孔钻好后将孔口管置于孔内，埋入长度约2.5m～3.0m，外露长度保持20～40cm。
孔口管要大于钻芯取样管外径。
b）.钻探孔：
除必须按照钻孔操作要点施钻外，还要严格作好钻孔记录和岩芯取样。
记录的内容有：
孔号，进尺，起止里程，钻具尺寸，岩石名称，岩石裂隙发育情况，出现涌水的位置和注水量。
根据岩芯标本、岩粉浆液、钻进速度、涌漏水情况来分析判断开挖面前方的工程地质、水文地质情况，作为下一步开挖采取何种技术措施的依据。
c）.测涌水量及前方地下水的连通性：
当遇到较大的涌水时，应停钻测涌水量，方法是用容器接任孔口管中流出的水，用秒表计时测得每分钟容器接到的水量。
如无特殊情况，探孔钻至设计深度后也要测一下涌水量，涌水量小于0.2L/min的孔可不注浆。
为了解前方地下水的连通性，在测涌水量的过程中可分别测量各单孔涌水量；然后分别关闭其中某一孔口闸关闭后，测剩余探孔涌水量以及全部孔口闸阀打开时的涌水量。
d）.测涌水压力：
钻好孔口后关闭孔口闸阀，安上水压表，然后开闸放水，当水压表的指针稳定时记下其读数。
e）.注水试验：
孔钻好后，在孔口管的阀门上安上浆液混合器并连接注浆泵，启动注浆泵向孔中压注清水，逐步加大水量和压力，当注水压力达到设计注浆压力时，维持2～3min，检查注浆系统有无串水、漏水现象，测得注水量后卸压，此注水量即为岩石吸水量。
2、注浆材料及参数选择
2.1注浆参数
钻孔间距要视地层条件、注浆压力、及钻孔能力等来确定。
一般，渗透性强的地层，可以采用较低的注浆压力和较大的钻孔间距，钻孔量也少，但平均单孔注浆量大。
实际工程中应计算出每孔注浆量，单孔平均注浆量可采用下式计算：
q=Q/m
式中：
m——钻孔数量q——单孔平均注浆量
注浆压力应根据水文地质条件、机械能力等因素在现场试验确定，注浆压力宜比静水压力大0.5～1.5MPa。
全断面超前帷幕注浆参数见表1
表1全断面超前帷幕注浆参数表
序号
参数名称
参数值
备注
1
加固范围
纵向
30m
径向
工作面及开挖轮廓线外8m
2
浆液扩散半径
3.0m
3
注浆终压
比静水压力大0.5～1.5MPa
4
注浆孔直径
φ91
5
注浆速度
5～110L/min
6
终孔间距
2～3m
7
注浆方式
前进式、后退式
分段长度3～10m
8
注浆孔数量
91个
9
孔口管
L=3.0m，φ108mm，壁厚5mm
2.2注浆材料
注浆材料以水泥单液浆为主，普通水泥—水玻璃双液浆为辅。
浆液配比参数如表2示。
表2浆液配比参数表
序号
名称
浆液配比
备注
W:
C（水灰比）
水玻璃35～50Be’；42.5R以上普通硅酸盐水泥
1
水泥-水玻璃双液浆
1:
0.8
2
水泥单液浆
（0.8～1）:
1
采用普通水泥—水玻璃双液浆施作帷幕注浆时，浆液不但应具有一定的强度，满足帷幕截水的要求，而且浆液的凝胶时间应合适。
若浆液的凝胶时间太长，浆液将会受到地下水的稀释作用，严重影响浆液正常凝胶；若凝胶时间太短，浆液较易在输浆管路中胶凝，堵塞管路且扩散范围不够，不能满足工艺的连续性要求。
对浆液强度的保证应具备以下条件：
水泥浆水灰比W:
C≤1.5:
1，缓凝剂掺量≤3%。
根据管路长度，经过理论计算，浆液的凝胶时间理论值应满足Tg≥30″要求，考虑到施工人员对注浆工艺的熟练程度，要求现场浆液的凝胶时间应满足Tg=1′15″～3′30″。
缓凝剂掺量为1.5%～3%，由试验室在现场进行了浆液配比调整以满足施工要求。
3、超前帷幕注浆
由于本隧道断层核心地段多以炭质板岩为主、岩体破碎，呈碎粒状、碎石状及层状结构，因此本隧道的注浆机理主要是采用高压浆液渗透扩散到破碎带的孔隙中并快速凝固，与周围破碎岩块固结成具有一定强度的结石体，在隧道周边及开挖面形成一个堵水帷幕，切断地下水流通路，并和周围的岩体固结成一体，从而达到固结围岩和止水，保持围岩稳定、增加施工安全的目的。
3.1注浆
1）止浆墙施作
止浆墙施作前对掌子面裸露岩体进行喷浆处理，防止掌子面失稳，确保施工安全，喷浆结束后，将掌子面虚渣清除干净。
用Φ108管（前段焊接法兰盘）将探孔内水引出，排水管露出止浆墙30cm左右，排水管应和探孔方向保持一致，以方便止浆墙的施作，保证止浆墙的施作质量。
止浆墙施作采用C20砼，止浆墙厚度5m，止浆墙施作过程一定要保证质量，尤其是周边与开挖轮廓线的接触部，预埋两圈止水带，防止出水、漏浆。
止浆墙施作时周边与开挖轮廓线的接触部预埋锚杆，环向间距0.5m，长度2m，进行加固防止止浆墙在较大注浆压力下被挤出。
2）孔位标定。
按设计在掌子面上将开孔位置用红油漆标出。
采用罗盘确定注浆外插角，调整钻机满足设计钻孔方向要求。
3）钻孔作业。
钻机采用低压力、慢钻速，采用Φ110mm的钻头开孔，钻深5m～6m，穿透止浆墙后退出钻杆，安装孔口管。
4）安装孔口管。
在孔口管距法兰盘端部30cm处缠绕麻丝，成纺锤形状，缠绕长度不少于50cm，钻孔内放入锚固剂或快凝水泥砂浆，将孔口管顶入孔内。
5）注浆。
全断面钻孔注浆施工本着注浆顺序。
应“先内圈孔后外圈孔，先无水孔后有水孔，同一圈孔间隔施工”的顺序进行。
应利用止浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固。
注浆时应先施做深孔，再施做浅孔。
每循环全断面注浆段加固纵向长度为30m，全断面注浆加固范围为开挖工作面及隧道轮廓线外8m。
每一循环全断面帷幕注浆纵向加固30m后，开挖25m，预留5m止浆岩盘，以保证施工安全。
3.2注浆结束标准
a.单孔注浆结束标准
①注浆压力逐步升高至设计终压，并稳定10min；
②注浆量不小于设计注浆量的80%；
③进浆速度为开始进浆速度的1/4。
b.全段结束标准
①所有注浆孔均已复核单孔结束条件，无漏注现象。
②浆液有效注入范围大于设计值。
3.3注浆效果检查及评定
a．钻孔检查法
按总注浆孔的5%～10%设置检查孔，检查孔应在均布的原则下，结合注浆资料的分析布设，检查孔应无涌泥、涌砂，不塌孔，渗水量应小于0.2L/（min.m）或小于设计涌水量，否则应予补注。
b.钻孔取芯法
通过钻孔取芯观察地层的注浆加固效果。
c．压水实验法
对检查孔进行压水实验，当吸水量大于1L/（min.m）时，必须进行补充注浆。
六、主要机械设备配置与主要注浆材料
全断面注浆主要机械配套及材料见表3。
表3主要机械设备配套及材料表
类别
器具名称
型号、规格
备注
钻孔注浆设备
钻机
MK-5型钻机
台
3
注浆机
KBY-50/70
3
拌浆桶
自制
个
5
止浆塞
锥形橡胶止浆塞
个
100
主要材料
水泥
t
425号普通硅酸盐水泥
t
500
水玻璃
40Be＇
m3
1
麻丝
公斤
200
锚固剂
公斤
500
七、人员配置
表4人员配置表
序号
工种
每班人数
职责
1
技术人员
1
对注浆施工负责，协助监测工作
2
工班长
1
协助注浆工程师，负责劳动安排及注浆
3
制浆
3
负责制浆及浆液配制
4
机修工
1
负责排除机械故障和管路的清洗
5
司机
2
负责钻机的操作
6
司泵
1
负责注浆泵的操作
7
辅工
3
协助司机做好钻孔工作，并负责注浆工作
8
合计
12
八、质量保证措施
（1）注浆前先进行注浆现场试验，或增设试验段，通过现场试验在实际施工中根据具体情况及时调整注浆参数，以获得较好的注浆加固效果；
（2）配制浆液严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量；为避免水泥浆中有杂物而引起堵管，在储浆桶上安设滤筛对拌制的浆液进行过滤。
（3）水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中要不停地搅动，防止浆液沉淀，影响注浆效果。
（4）注浆过程中遇到突然停电时，要立即拆卸下注浆胶管，用高压水冲洗干净管内的浆液；
（5）注浆过程中，若地层吸浆量很大时，注浆压力长时间不上升，可通过调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，以达到控制注浆范围的目的；
（6）注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆泵工作，打开泄浆阀泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆，如是管路堵塞，则清除故障后继续注浆，如管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆；
（7）注浆过程中，如发生其它孔串浆，可关闭该串浆孔继续注浆，但若发生频繁时，应加大钻孔与在注浆孔的间隔或钻一孔注一孔，减少串浆现象；
（8）注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时，可通过间歇注浆技术或通过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵，但若无效时，可暂停该孔注浆，分析原因，采取其它措施；
（9）注浆过程中，要保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断，注浆连接件、注浆变头应经常清洗干净，注浆结束后，一定要清洗管路，清洗完以后，把注浆管从注浆法兰盘上拆掉，并及时把注浆法兰盘从孔口管上拆掉，以便下一次扫孔；
（10）采用后退式分段注浆时，钻杆要保持匀速转动，并按设计分段注浆长度和注浆量进行退钻。
（11）严格按照设计的段长进行分段注浆，不得任意延长分段长度，必要时可进行重复注浆，以确保注浆质量；
（12）钻孔注浆时，值班工程师应对每个注浆孔所揭示的地质情况进行详细记录，并根据地质情况调整注浆参数和注浆工艺，严格控制结束标准，保证注浆质量和效果。
（13）在注浆过程中，应安排专门的人员到地表查看情况以防止浆液冒到地表。
九、安全生产保证措施
（1）施工时项目部应安设有一定排水能力的排水系统，施工中应做好排水准备工作，以防止施工中大量涌水形成危害；准备好抢险材料，做好抢险准备工作；
（2）钻孔、注浆人员熟练掌握有关作业规程；禁止在不停机械的情况下进行任何修理；注浆泵及管路内压力未降至零时，不拆除管路或松开管路接头，以免浆液喷出伤人；钻机和注浆泵由专人负责操作，未经同意其他人不得操作；注浆人员在拆管路、操作注浆泵时戴防护眼镜，以防浆液溅入眼睛；
（3）注意用电安全，高空作业应有防坠落措施，采用合格电线，并安装漏电保护装置，防止漏电，布线、接头时要做到安全无障；
（4）在扫孔过程中，人员撤离到安全地带，防止由孔口吹出土石块伤人；
（5）每一孔注浆完成后，先泄压，再拆管，防止注浆管内高压伤人；
（6）钻孔、注浆上下同时作业时，搭设支架必须牢固，同时支架上必须面铺木板，以满足支架上人员和机械设备的安全正常使用；
（7）钻机、注浆泵应定期保养，修护，加油；
（8）注浆期间洞内要加强监测，随时掌控围岩变形情况，如发现围岩变形异常，立即采取措施。
（9）掌子面应有安全警报系统和通信系统，并配备足够内力的排水系统和应急材料，防止涌水、突泥，一旦其它掌子面出现险情，立即报警，组织现场人员撤离；
（10）掌子面应配备灭火设备，预防火灾。
十、环境保护措施
（1）衬砌
（1）及时对掌子面渗水做好“引、排、堵”处理措施，减少由于渗水处理不当造成更大的渗流破坏，从而形成大范围的“潜蚀”现象。
（2）控制施工注浆使用的浆液泄漏，并对进入隧道排水系统中的注浆废液做净化达标处理，避免浆液污染洞外居民的生活、生产用水。
（3）在水泥搅拌过程中，水泥添加作业规范，搅拌设施保持密闭，防止添加、搅拌过程中大量水泥扬尘外逸。
（4）施工机械防止漏油，不将机械运转过程中产生的油污水未经处理就直接排放，或维修施工机械时油污水直接排放。
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