黄岛LPG地下储库工程注浆方案.docx
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黄岛LPG地下储库工程注浆方案
黄岛LPG地下储库工程注浆施工方案
编制：
审核：
批准：
中铁隧道集团有限公司黄岛LPG地下储库工程项目经理部
2007年1月1日
黄岛LPG地下储库工程注浆施工方案
注浆是控制黄岛LPG地下储库工程洞库渗漏水的关键工序，良好的注浆效果可以减少开挖期间的渗漏水，控制洞室壁面的渗水量，有利于保持洞库必要的水位线，有利于封闭裂隙而减少储存的气体逃逸。
在洞室开挖过程中遇到突然涌水时，也需采用注浆技术进行堵水。
洞室注浆施工方案如下：
一、注浆工艺
本工程地下洞室开挖过程中注浆类型可能有渗漏控制注浆、孔隙填充注浆、接触注浆、固结注浆、残余注浆等。
其中渗漏控制注浆是为确保安全施工和减少洞室渗水量以保持水位稳定，是注浆工作中的“重中之重”；孔隙填充注浆是为了用浆液填充洞室附近局部的断层、较大的节理裂隙以及岩石与喷混凝土之间的缝隙；接触注浆，用以密闭封塞或其他特殊部位；固结注浆主要对破碎围岩进行固结，以提高围岩的整体性；残余注浆是对残余渗漏部位进行注浆，进一步减少开孔对水文地质流态模式的影响。
渗漏控制注浆分预注浆和后注浆两种操作类型，预注浆分探孔注浆和扇形注浆。
后注浆是对工作面以后部分残余渗透或为进一步减小开孔对水文地质流态模式的影响而进行的附加注浆。
判断预注浆的标准程序见图：
《预注浆判断标准程序图》；注浆施工工艺见图：
《注浆施工工艺框图》和《注浆施工工艺图》。
注浆所用浆液，根据具体需要分为单液注浆和双液注浆。
单液注浆所用的浆材是以水泥为主，添加一定的附加剂（如稳定剂等）与水泥混合配制成的浆液，主要用于预注浆；双液注浆所用的水泥浆和水玻璃按一定的比例混合而配制的浆液，主要用于封堵较大的涌水或跑浆严重的围岩浅层封闭注浆。
浆液配合比：
水泥浆是含一定稳定剂的稳定浆液，水灰比一般为5～0.5。
水泥-水玻璃双液浆体积比（C/S）为1:
0.4～1:
1。
其中，水泥浆液的水灰比（W/C）为1～0.6，水玻璃浓度为35Be。
在注浆过程中，浆液的配合比要根据地下水的流量及水压、注浆阶段、注浆压力、岩体的渗水性、岩性及涌漏水量的特点、胶凝时间要求待因素来确定和调整。
一般采用“先稀后稠，逐级变换”的原则进行调整和控制。
预注浆判断标准程序
图中Q1=2L/min，Q2=20L/min，下文同。
注浆施工工艺框图
注浆施工工艺图
依设计或经监理工程师同意，处理断层时主要采用稳定水泥浆（含有膨润土的颗粒稳定剂的水泥浆），封闭裂隙时主要采用纯水泥浆，当不能使用标准膨润土水泥浆或标准水泥浆达不到要求或要求渗透率非常低时，可采用微水泥浆。
在特殊的地质或水文地质环境条件下经业主同意，可采用硅胶、树脂浆、水玻璃等特殊浆液，各种浆液的稳定性、强度、密度等特性必须满足规范要求。
注浆开始前应在现场进行适配性试验，以检验注浆质量控制能力，检查注浆配套设备及系统注浆前的准备工作是否满足施工要求。
二、注浆作业
1.渗漏控制注浆
如果探孔出水量Q小于Q1，则不需预注浆。
可在开挖之后，根据实际情况决定是否进行后注浆；如果探孔出水量Q大于Q1而小于Q2，则需要立即停止开挖与钻孔，安装栓塞，进行探孔注浆；如果探孔出水量Q大于Q2，一但发现此种类型，应立即对探孔用水泥进行封闭，并保证密封不排水。
根据现场情况和地质情况，进行扇形注浆、周边注浆或全断面超前预注浆。
（1）预注浆.探孔注浆
在一次新的钻爆施工之前,必须交替布置探水孔。
探孔直径一般为φ50-70，不必取芯，在钻孔过程中须有水流量及冲洗出来的岩粉、钻杆旋进速度的记录。
探孔注浆时，必须根据规定的工艺流程注浆，每一孔完成后，钻探另一孔，其深度与前面探孔的深度一样，测算其涌水量。
如果出水量Q仍大于Q1,则仍进行注浆,钻另一孔，直至探孔的涌水量Q小于Q1，才能结束注浆。
否则，应继续进行注浆。
注浆一般用水泥浆液，为了改善其性能，往往掺加化学附加剂。
注浆过程中，随着浆量的不断变化，浆液浓度的配合比也应适时而变，就是说，要先稀后浓再稠，可以按以下配合比施工：
稀浆通常W/C：
3:
1，2:
1，1.5:
1，1:
1；
浓浆通常W/C：
0.8:
1，0.75:
1，0.6:
1，0.5:
1。
采用预注浆时，注浆孔应尽量布置在较好的岩石上，穿插尽量多的过水节理。
（2）预注浆.扇形注浆
进行扇形注浆时，一般都是从出现较大涌水，较大水压的渗水孔开始。
如果渗水量Q小于Q1，方可结束本循环的注浆。
否则，应继续进行注浆，直至Q小于Q1。
扇形注浆孔的孔位布置及其外插角都是较为重要的因素。
一般来说，浆液在围岩中在压扩散半径为2～3m，孔与孔之间的间隔不能超出此值,也即使得浆液存在一个交叠互渗区域带。
孔的定位尽量靠拢开挖截面的轮廓线，与洞室的中心线有个必要的15-20°的正向夹角，即外插角，使扇形注浆结石体成型为扇形般的形态。
扇形注浆的注浆秩序一般遵循“由上而下，由里到外；先高后低，先破碎后整体”的原则。
（3）洞壁覆盖注浆.储气主洞与竖井下向系统覆盖注浆
储气主洞洞壁与竖井下向系统覆盖注浆都属于预注浆，都利用已开挖后的洞（井）室系统布置和压注浆液，为将来开挖营造一个无涌水危害的施工环境。
在上一层开挖完成进入下一层开挖，要进行锚喷支护时，可以针对破碎带、断层区及其它的渗水岩脉区预先进行下向系统注浆。
不仅可以止水防渗，还可以保证运营期间主洞库的气密性。
下向注浆钻孔时，竖向钻孔倾角约60°，水平钻孔可以根据岩脉走向灵活操作，尽量多地穿插岩脉夹层，以使浆液扩散到尽量多的过水通道。
下向注浆的位置，由地质工程师根据地质资料分析在现场确定。
（4）后注浆
对于暴露的岩面，如果仍有由分散裂缝造成的明显渗水，按规范规定，需要进行后注浆，对这些残余渗水或为减小这些扩张裂缝的开口的影响作出进一步的补充注浆。
由于水泥注浆材料颗粒较大，可灌性差，易析水分层，浆液扩散不远，或出现常见的“跑浆，漏浆”，或浆液从这里注进去，水从其它地方出来，浆液从那里注进去，水从这里出来等现象，所以，注浆时采用水泥-水玻璃浆液。
（5）注浆的控制标准
渗漏控制注浆是五类注浆中的“重中之重”，根据渗水量的不同可分为周边注浆和全断面注浆两类，采取注浆方式的判断标准，如表1所示。
表1注浆方式的判断标准
孔深（m）
4
10
12
15
20
Q1（/min）
2
5
6
7
10
Q2（/min）
20
50
60
70
100
注：
浆方式判断标准：
渗水量小于Q1，不注浆；渗水量大于Q2，全断面注浆；其他情况采用周边注浆。
在LPG储库工程中，渗漏控制注浆的结束标准以注浆压力为主，如表2所示。
表2注浆结束的控制压力
孔深（m）
3～6
6～12
12～24
控制压力（MPa）
0.5
1.0
1.5
在注浆压力达不到表2所示的注浆压力情况下，注浆量达到每米0.25m3时也要停止注浆。
控制注浆的结束标准要采用注浆压力和注浆量双指标控制。
（6）注浆参数
注浆量、注浆压力和注浆速度之间的关系，见表3，表中逆向压力主要根据岩层裂隙、浆材类型、止浆岩墙的厚度、水压力等因素考虑，通常选择3～4倍的涌水压力，涌水压力值通过地质调查孔或深孔监测得出。
注浆孔间距见表4。
表3注浆参数的选择
岩石类型
注浆量
注浆速度
注浆压力
细裂隙
0.01～0.1倍岩体体积
0.5～1.0m³/h
0.3～0.5倍逆向压力
中、大裂隙
0.05～0.2倍岩体体积
2m³/h
0.35～0.5倍逆向压力
支护结构
渗水处理
0.5～2m³/h
0.1～0.3倍结构物强度
空洞
20m³/h
表4孔间距选择
岩体
裂隙程度
孔间距（m）
岩石
细裂隙
1～3
张开裂隙
2～4
结构
结构与岩体间空洞回填
2～3
空洞
洞穴填注
3～15
注浆孔直径达40mm，最大孔深不大于50m，影响半径是2.3m，注浆典型间距采用4m。
施工中,要选择合理的注浆量、注浆压力和注浆速度等注浆参数。
为了最有效穿过含水节理带，钻孔布置和孔的几何形状考虑节理的形状在现场决定。
（7）注浆及探测孔
探测孔主要目的两个：
一是调查掌子面附近的地下水情况为注浆提供依据；二是检查注浆效果。
探测孔直径φ50-70，不需要取芯，可用采用三臂凿岩台车、地质钻机钻进。
施做探测孔时，应记录并做探孔报告，探孔报告主要为：
①探测孔的水流量的水压力；②位置；③特殊事件；④水分析报告（如有需要时）。
探测孔数量和长度：
①主洞库顶层开挖时要求2孔，孔深10m；②主洞库顶层、梯段分层开挖时要求2孔，孔深10m；③交通巷道和水幕巷道要求2孔，孔深10m；④竖井要求2孔，孔深10m。
做水试验：
钻孔完成后（或检测到大量涌水），必须测量出水流和压力，每个出水量大的孔必须立即注满稳定水泥浆。
（8）注浆设备连接工艺
2.孔隙充填注浆
注浆材料以特种水泥基浆液为主，注浆压力视现场条件而定，注浆的极限压力为（1.0Mpa+水力静压头），注浆压力达极限压力时,可停止注浆。
全部孔注浆到排气孔回浆。
如果孔隙充填注浆不能达到设计要求，则需要进行固结注浆或渗漏控制注浆来补充。
如果发现孔隙没有完全填充，相关区域应重新注浆。
3.回填注浆
砼浇筑14天后或砼内部温度与环境温度相差小于5℃时可开始回填注浆，回填注浆分二序进行，一序孔注0.6:
1的浆液，二序孔注0.5:
1的浆液，从两侧墙部向拱顶施工，注浆压力控制在0.3～0.5Mpa。
注浆过程中砼与岩壁接缝处如有漏浆，待浓浆溢出后用快硬水泥砂浆填塞缝隙。
4.接触注浆
接触注浆需要穿过嵌入混凝土的导管钻接触注浆孔，注浆时要使浆液最大限度地扩散到所有孔隙，浆液配合比应根据试验来确定，接触注浆应在回填注浆完成21天后进行。
由于第一次注浆后砼要收缩，故应进行第二次注浆，第二次注浆应在第一次注浆完成后12小时后进行，以保证洞室的气密性。
接触注浆分二序施工，通过预埋的注浆导管，在岩壁中分序钻长度不小于1.0m的孔，然后洗孔直到清水流出，一序孔注1:
1的稀浆，二序孔注0.8:
1的浆液，从两侧墙部向拱顶施工，注浆压力控制在0.5～1.0Mpa。
接触注浆结束标准：
衬砌后的接触注浆孔应插入岩石不小于0.5m，应采用单阶段注浆，压力从0逐渐增大到静压以上0.2Mpa,通过预埋在钢筋砼里的导管钻孔，孔底间距一般不超过3m。
如果是通过预埋在砼堵塞里的导管钻孔进行注浆，应进入岩石不小于1m，注浆阶段，压力从0逐渐增大到静压以上1.5Mpa。
结束标准应根据现场情况进行修正。
5.固结注浆
对于固结灌浆和孔的固结每次实施前应根据现场情况进行处理，当需要对孔进行浆液固结或回填时，应按下列要求：
回填材料：
稳定水泥浆；
浆液的W/C：
不低于0.5；
注浆终压为：
静水压以上+0.5Mpa。
6.封塞注浆
封塞预注浆的目的是对封塞座周围一定范围内的围岩裂隙进行填充、固结，防止主洞库内储存的气体通过围岩裂隙向外散逸，是封塞施工中最重要的一个环节。
须严格依设计钻孔，保证钻孔方向、深度，注浆时先用W/C=5:
1的浆注5min，注入压力达到设计值时换注W/C=1:
1、1:
0.5的浆液。
交通巷道封塞砼浇筑后立即开始洒水养护，2天后开始拆模。
2周后且砼内部温度与环境温度相差小于5°时，开始回填注浆。
回填注浆完成21天后，用快凝砂浆等封闭封塞与岩壁间的缝隙，开始接触注浆。
接触注浆完成后开始人孔注浆，第一次注浆12小时后，从上部放空管进行第二次注浆。
竖井封塞砼分2次浇筑，第一次浇筑高度为1.2m。
封塞接触注浆施工方法与交通巷道相同。
7.注浆过程中的一些注意事项
（1）注浆前，应检查设备运行状况。
（2）注浆前，首先应对注浆孔进行压水清孔，清洗过水通道中的泥渣，以减少浆液扩散时的阻力。
（3）为了穿过含水节理，在确定了钻孔位置和方向后，钻孔前应正确画出注浆孔位置。
（4）注浆设备应根据规范要求安装连接使用，在充分准备好栓塞时，应考虑到注浆量，量测每个钻孔的渗漏量，应做好记录。
（5）注浆期间，须仔细观察并记录渗漏量的变化和渗漏点的转移，用注浆记录仪准确记录注浆压力、流量、水灰比等数据。
（6）为了不发生漏浆，注浆用的管子和栓塞应结合紧密，在注浆前用最大压力来确认。
为了防止水泥浆液过量溢流于岩面上，应准备检验过的水玻璃，以备双液注浆。
（7）注浆时间、注浆压力、浆液配合比应根据实际情况的变化，进行适时调整。
（8）量测注浆量，以便调整注浆压力，在注浆钻孔前或注浆期间应通过掌握附近岩石质量，仔细观察由钻孔和注浆压力产生的裂隙或落石的可能性，以免伤人。
注浆期间，应根据现场条件的变化正确地控制配合比、注浆压力和注浆时间。
（9）注浆后，应量测渗漏量，并与注浆前比较，清理注浆设备和周围环境，做好文明施工。
（10）注浆完毕时，注浆设备必须进行清洗，以防余浆凝固使管道堵塞。
三、数据资料整理
每次注浆过程中，有专门人员记录统计现场注浆数据和资料，有专门人员综合分析注浆材料，分析注浆效果，并书写注浆报告，上报有关部门，注浆报告主要包括以下内容：
1.注浆日期、时间、班次；
2.注浆里程、位置、注浆数量、孔深和方向；
3.水测试结果（在示意图上标明探孔），孔深和方向。
4.钻探数量和特征；
5.浆液类型、浆液成分重量、水灰比、注浆量等；
6.在注浆报告之后应有注浆参数、注浆极限压力和测井数据；
7.常规质量控制结果；
8.对注浆过程、注浆的难点和漏浆情况进行分析评价；
9.极限压力；
10.其它必要事项。
四、适配性试验
在注浆开始前，需要在现场进行注浆适配性试验，并提交业主试验结果。
适配性试验的主要目的是为了考察注浆设备的利用能力，浆液的配置能力，注浆质量的控制能力和专门注浆人员的适应配合能力。
适配性试验主要包括：
对浆材的配置及实验室的试验、对注浆设备的配置、检查及应用试验等。
主要试验项目有：
①水泥鉴别；②添加剂、填充物（粉灰、细砂、膨润土、粘土、水玻璃）的鉴别；③Marsh漏斗粘度；④浓度；⑤凝固时间和实际工作时间；⑥膨润土和水化时间；⑦沉淀；⑧稳定浆液（4种配比浆液：
水灰比从0.4到2）和纯净水泥浆（4份浆：
水灰比从0.4到2和专用于孔隙回填的泥浆或灰浆等浆液的性质）；⑨各种浆材的可注性，可泵性及注浆效果等；⑩注浆设备的匹配性。
五、安全质量保证措施
1.安全保证措施
（1）注浆期间，严格对有需要的地点按施工规范加强量测，并加强掌子面周围初支的观察，采取目测和仪器量测相结合，如有异常情况立即上报有关领导。
（2）注浆管路及连接件须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人，严禁人员站在浆液冲出方向前方，以防浆液冲出伤人。
在钻孔前及注浆过程中，要注意因钻孔和因注浆压力导致的岩石脱落伤人，也要注意在取注浆管时，未打开泄压阀正确泄压，过大的回流浆压射伤人体。
（3）为防止漏浆，孔口管、止浆塞等须与栓塞紧密结合、安装牢固，在正式注浆前用最大注浆压力进行检查。
（4）注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查，杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电维修人员不得随意拆卸设备。
（5）高空作业时，应搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机翻人伤事故发生。
（6）准备好抢险材料，做好抢险准备工作，做好抢险人员的任务分配及组织培训管理。
（7）若遇到大的涌水灾害，要及时撤出人员和设备。
（8）在洞室注浆加固区域的上方地表应派专人观察巡逻，查看是否漏浆、建筑物隆起或者其它情况发生，如果发现立即通知停止注浆，分析后再施做下一孔。
2.质量保证措施
（1）在注浆前，应对称重设备进行效验，此后每三个月效验一次。
（2）应严格按照设计参数进行钻孔。
若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定对数，必要时，应进行补孔。
（3）最低质量控制要求见下页表
最低质量控制要求表
控制类型
化学浆
水泥基浆
成分称重
（1）
一天一次
一天一次
Marsh粘度
每批一次
一批一次
密度
一天两次
一批一次
凝固时间
一天两次
一批一次
7天和28天强度
（2）
一批一次和20批一次
摩擦损失
每班一次
每班一次
流出率
一天一次
注：
（1）水泥浆质量、称重组分、运到的组分之间的比较；
（2）对于早期高强度水泥浆，所做的可能是3天、7天，甚至是更短时间的强度。
试样数量：
7（3）天：
3个试样，28（7）天：
3个试样。
对测试的结果应达到规范中规定或业主根据适配性试验结论同意的值。
（4）施工中，必须及时量测渗漏水部位的渗水量，以精确掌握不连续出露的渗水部位及渗水量，为确定是否注浆及注浆方式提供依据。
（5）在注浆完成之际，酌情压注水泥—水玻璃双液浆作封口处理。
（6）开挖施工时，如果在爆破孔发现水，也要测定其涌水量，应用同样的涌水量范围进行注浆决策。
（7）如果发现其它水流，并且可能是由一个裂隙引起的，当符合是否注浆标准时，也要进行注浆。
（8）需要对浆液的浓度进行控制，严格按设计要求配比，需要对搅拌桶进行刻度划分，以利于现场想比。
（9）为了防止浆液含有颗粒，在搅拌桶和储浆桶之间需要加滤网。
（10）为了保证浆液的流动性，储浆桶需要加搅拌设备。
注浆过程中，应不断搅拌浆液以免浆液产生过多的沉淀与结块。
（11）当地下水位下降时不正常现象增加或水渗透系数不正常增加时使对施工来说不需要，但对储气洞库的性能和耐久性是必要时，也需要增加注浆。
（12）浆液配合比应符合设计要求，配浆时最大误差为：
水泥、其它材料、水±5%。
（13）浆液搅拌应均匀，一般水泥浆液搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。
未搅拌均匀或沉淀的浆液不禁使用。
（14）注浆过程中，要时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因。
如工作面漏浆，可采取封堵措施；如果跑浆可通过调换浆液、调整浆液配合比、缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控制注浆目的。
（15）注浆过程中应注意观察，若串浆、跑浆时，可采取缩短凝胶时间，间歇注浆等措施。
（16）一台泵发生故障时，应保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。
（17）严格按照设计参数要求注浆，不得任意改变注浆长度，必要时可进行重复注浆，经确保注浆质量。
（18）对各种类型的注浆，都应进行注浆效果检查，注浆效果检查应根据设计要求和地下工程通用规范的要求进行。
如果达不到需要的注浆效果，应进行补孔注浆。
六、注浆人员安排及主要注浆设备配置
1.注浆人员安排
每班注浆人员安排表
序号
工种
人数
职责
备注
1
现场工程师
1
负责现场技术
2
工班长
1
负责工班人员安排
3
技术值班
2
负责记录钻孔和注浆参数
4
司泵
1
负责开启注浆机和制浆
5
制浆
3
负责浆液配制
6
孔口位置
3
负责制浆系统的安设
7
机械工
1
负责机械维修
8
现场监控
1
9
钻孔
4
负责钻孔、钻孔记录和孔口管安装
每台钻机
10
小计
17
2.主要施工设备配置
主要施工设备配置表
名称
规格或型号
数量
备注
地质钻机
MKD-5s
3
配套钻头、钻杆，孔径大于φ50mm，孔深大于50m。
开挖后的钻孔使用
三臂凿岩台车
353E
1
开挖时的钻孔使用
注浆泵
2
每台泵的流量可调整
注浆泵
KBY-50/70
2
化学注浆泵
2
根据现场情况确定是否使用
搅拌器
自动
2
有一台备用
储浆桶
0.2m
2
自制，需有搅拌装置
抗震压力表
最小读数精度0.1MPa
4
量程符合预计的极限压力和抗浆密封
玻美计
1
测浆液深度
数据采集系统
至少能读取压力、体积、时间
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