1、TSS管后退式注浆工艺总结TSS 管后退式注浆工艺总结一、工程概述厦门东通道(翔安隧道)翔安端通风竖井中心桩号为 YK11+300(测设 中线右偏 6.07m),位于海域浅滩段,距右洞口 1310m,距海堤 930m。断面 为圆形,净空半径 8.3m,对右线隧道进行送排风,同时还作为左线行车隧 道的紧急情况排烟通道。竖井顶面高程为 5.5m,井底路面设计标高为45.947m,井深约 52m。竖井场地总体地质条件较复杂,地层从上至下为:人工填土层,淤泥 层,淤泥混砂层(薄层,呈透镜体状) ,粗砂层,全风化黑云母花岗岩层, 强风化黑云母花岗岩层,弱风化微风化黑云母花岗岩层。地下水位 -0.8m 左
2、右。粗砂层为富含水层,透水性强, K3.545m/d ,层厚约 811m;全 强风化黑云母花岗岩层含基岩裂隙水,为弱透水层, K0.367m/d ,层厚约 812m。二、现场情况2006年 6 月 9 日凌晨 1 时和中午 11:40时,竖井于同一位置发生两次 涌砂突水,最大涌砂约 60m3/ 分(所幸人员机械撤离及时, 未造成安全事故)。 现场紧急采用砂袋反压,控制险情进一步扩大。涌砂发生后,经有关各方 研究决定,在竖井周围再增加两排高压旋喷桩。虽然新增高压旋喷桩严格 按照设计施工,但没有达到预期效果。经过相关各方研究决定,为了确保 施工安全,竖井在开挖前必须进行井内补充注浆加强。自 200
3、6 年 7 月 29 日至 2006 年 8 月 16 日,先后三次在竖井底部封闭掌子面全断面帷幕注浆 或钢板桩上割孔环向注浆,但都未达到止水效果。吸取前段时间注浆经验, 在竖井施工完钻孔灌注桩后,继续采取 TSS管注浆。三、注浆目的为彻底解决含水砂层注浆止水技术难题,对竖井砂层段进行 TSS 管注浆加固止水,以确保安全开挖竖井砂层段。同时,也为正洞即将开挖至砂 层段提供更加可靠的注浆参数:1、 分析注浆材料的可靠性及临海砂层可注性;2、 模拟暗挖隧道和竖井注浆埋置深度,观察注浆压力、注浆量对周 边环境的影响和注浆的安全性, 进一步确定不同周边条件下的注 浆参数;3、 进一步研究确定出适合该工
4、程注浆工艺实施的普通水泥双液浆 和单液浆的浆材配合比;4、 对比分析普通水泥双液浆和单液浆的可注性及堵水加固效果;5、 检验不同注浆材料的可泵性和可注性, 为下一步在类似地层进行 注浆提供依据。四、注浆参数设计1、注浆材料根据前期注浆结果并结合现场,综合考虑凝结时间、可注性、强度、 抗分散性、耐久性、可操作性和经济环保等因素、注浆材料采用普通水泥 单液浆和普通水泥水玻璃双液浆,根据现场实际情况,对配合比进行相 应的优化选择。配合比情况如表 1 所示。表 1 浆液配合比序号名称配合比1、普通水泥单液浆W:C=0.81.0W:C=0.81.02、 普通水泥双液浆 C:S=0.150.2水玻璃浓度
5、3035Be鉴于以往采用普通小导管注浆注浆时,在小导管顶进过程中容易出现 小导管被砂体充填,导致浆液无法注进或难以注进,难以达到加固砂体和 止水的效果,本次注浆主要以 TSS 小导管注浆为主,辅助超前普通小导管 注浆。 TSS小导管及其配套止浆系统分别如图 1、2、3:2、注浆参数注浆参数如表 2 所示。在现场注浆施工中,注浆参数根据实际情况进行 动态调整优化。表 2 现场注浆参数初始值表参 数 名 称参 数 值浆液扩散半径( m)0.5 0.7注浆终压( MPa)0.3 2.0浆液凝胶时间( min-sec )双液浆: 16sec 16min20sec注浆速度( L/min )2050注浆分
6、段长( m)0.5 0.8m单孔单位注浆量( L/m)砂层: 300400 强风化层: 150250水泥浆:水玻璃(1:1):0.15 、(1:1):0.2TSS管规格( mm)42(壁厚 3.5mm)3、注浆顺序根据现场情况,翔安端竖井注浆主要在 SS2a段,共 8.5m,注浆过程中, 进行隔孔注浆,每次间隔 1 个孔,注浆孔位布置如图 4:注浆孔位布置如图 44、TSS管后退式注浆工艺采用 TSS管及其配套止浆系统注浆步骤如下:1、 将止浆塞配套后下入 TSS管中并进行 止浆塞初始定位(见图 5);2、 顺时针旋转顶杆螺母, 使止浆塞膨胀, 当感觉旋转吃力时停止旋转,即已达 到较好的止浆效
7、果; 图 53、 接通管路进行注浆施工, 当注浆 参数达到设计参数(主要以注浆 压力控制) 时停止该段注浆 (见 图 6 );4、 逆时针钻转顶进螺母, 使止浆塞图6膨胀恢复,后退止浆塞一个注浆步距进行第二段注浆;5、 按以上顺序循环下去,直至将整个注浆段完成TSS管内后退式分段注浆工艺流程如图 7 所示:TSS管后退式注浆工艺流程图 75、主要注浆机械设备配套表 3 机械设备配套表序号机械名称型号数量单位1风钻YT283套2单缸双液注浆机ZX-70/80D2台3搅拌机1台4储浆桶1个5储水玻璃桶2个6清水桶2个6、注浆结束标准1、单孔注浆结束标准以注浆压力为主、注浆量为辅的原则进行控制。注浆
8、过程中,以定压达到设计注浆终压为第一控制原则,如果长时间注浆压力不上升,则 按定量标准进行注浆控制。2、全段注浆结束标准设计的注浆孔基本达到注浆结束标准,同时对井壁渗水情况进行观 察,若渗水量过大,必须再次对所注 TSS 管进行复注浆,直至达到渗水 量小或无渗水的效果。7、注浆效果检查1、分析法可以通过注浆量 Q1、注浆压力 P、出水量 Q2 绘制 Q1-P-Q2Q曲线来判断 注浆效果。2、钻孔检测法根据注浆情况,在注浆段钻设一定数量的检测孔,孔内出水量应小 于 12m3/d 。3、其它方法还可以采用地震波法、声波法及电磁波法等间接方法对注浆效果进 行检测。8、质量保证及安全保障措施1、对注浆
9、的配合比进行严格的控制,需要对水桶、水玻璃桶进行 刻度划分,在保证配合比不变的情况下( 1:1:0.27 ),现场对水玻璃进 行稀释( 1:1 体积比)和水灰比进行调整( 0.8:1 质量比),以便于现 场配合比控制。2、水泥和水玻璃应严格控制,符合设计要求,严禁使用过期水泥 和波美度不符的水玻璃,必要是进行现场检验。3、浆液搅拌应均匀,一般水泥浆搅拌时间为 35min,但不得超过30min,未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。4、注浆过程中,时刻注意泵压和流量的变化,若吸浆量过大或压力突然下降,注浆压力长时间不上升,应查明原因,如井壁或井底掌子面 冒浆,可采取加大水玻璃浓度的方法,观察冒浆情况,
10、若还继续冒浆,停 止注浆并清洗 TSS管,以便复注浆。调整浆液配比、缩短浆液固结时间、 大泵量、低压力注浆、间歇注浆都能达到注浆结束标准。5、严格进行注浆效果检验评定,符合要求时才能结束注浆作业,当未达到注浆结束标准时,必须进行复注浆,直至符合注浆结束标准。6、孔口管、止浆塞要安装牢固,施工期间严禁人员在其正前方,以 防止孔口管冲出伤人,确保施工安全。7、注意每次注浆完后对注浆机械的保养和维修,注意用电安全,经常进行检修杜绝漏电伤人,并派专人进行维修和操作,非专业人员不得随 意操作或维修。五、注浆结果及分析1、注浆过程分析1、本次注浆主要采用 TSS管进行注浆,同时辅助以普通超前小导管。在综合
11、考虑可注性和可泵性及环保等各方面因素的前提下,注浆材料以普 通水泥双液浆为主、普通水泥单液浆辅助,相互结合,互为补充,以达到 堵水和加固砂层的目的,保证开挖顺利进行。2、由于前期对竖井涌砂涌水进行高压旋喷桩施工加固、全断面帷幕 注浆、钻孔灌注桩施工形成止水帷幕,在本次注浆中,结合前期工作,堵 水止水达到了设计要求,而且井壁上只有少量清水流出。83、在整个注浆过程中, 基本处于正常状态, 且串浆主要位于打设的 TSS管,冒浆主要位于还未支护的井壁和超前小导管处,初支的裂缝处时而伴有漏浆现象,通过调整水玻璃用量、水灰比和注浆压力,对冒浆和漏浆进行及时封堵并复注浆,也取得了良好的效 果;针对大量孔已
12、经达到设计注浆量,但 注浆压力还不达到 1MPa,现场采取继续注 浆的原则,直至注浆压力达到 2MPa为止停 止注浆,本次注浆呈挤密 - 劈裂-再挤密的 形式,将砂层的孔隙率减小,提高砂层的自 图 8稳能力,起到了加固砂层、止水堵水的效果(见图 8) 2、注浆参数分析、根据注浆参数设计要求并结合现场实际情况,本次注浆(包括之 后的再次复注浆)达到了预期的效果,且在注浆过程中,压力是主要控制 因素( 2MPa以内)。、竖井井壁注浆加固富水砂层,通过渗 水量观测每天的渗水量不超过 12m3,出水由原 来的承压水(见图 9)变注浆后的线状或滴水 状(见图 6),由原来的含砂变成注浆后的清水, 由原来
13、的流砂状变成注浆后的固结浆块状,通 过开挖,发现靠近井壁附近的砂层有了明显改善,由原来的毫无自稳能力变成具有一定强度的固结砂浆块,确保了竖井顺利开挖过砂层段。3、从竖井开挖情况得出,通过注浆,对竖井砂层中的海水大部分挤形 成浆脉(见左图 10),充填于富水砂层 中,砂层首先得到了挤密,由于注浆压力控六、注浆成果综述制的较大,砂层大多形成不同程度的劈裂(见右图 11)。 图 11通过前期的全断面帷幕注浆, TSS 管贴 片打入过程中容易脱落,针对该现象,对贴 片进行胶粘并注浆前对 TSS管用高压水进行 清洗,防止贴片脱落后砂进入 TSS管中影响 注浆效果(见图 12);在整个注浆过程中由于 TS
14、S管是一次性全部打入后才注浆,出现了浆液从 TSS管中漏出的现象, 鉴于此,为了确保注浆质量,应注浆孔注浆采用打入一根注一根,这样就 减小了向 TSS 管串浆的几率;此次注浆是在钻孔灌注桩在竖井外侧形成了 止水帷幕的情况下注浆,竖井周围水的补给路径被基本切断,在此情况下, 注浆将砂层中的水挤出并加固砂层,改变原有砂的孔隙率,并在砂层 图 12 中形成较理想的浆脉, 从而更好的加固砂层。通过在竖井砂层段注浆,验证了 TSS 管后退式注浆的可行性,而且锻10 炼了注浆队伍,使注浆人员熟悉了 TSS 管注浆的基本原理,掌握了注浆技 术。后退式注浆通过分段注浆,注一段加固一段,达到控域注浆的目的, 可以使砂层得到充分的加固,同时也体现了 TSS 管及其配套系统的优越性 能,TSS管利用贴片有效的防止了注浆管在打设过程中溢浆孔被砂或别的介 质堵塞,保证注浆的顺利进行。本次注浆以普通水泥 - 水玻璃双液浆、普通水泥单液浆为注浆材料,其 设计配合比是比较合理的,设计配合比的可注性和可泵性得到了验证,且 可行,但若选择超细水泥等更为优质的材料,浆脉发育如何,止水、加固 砂层的效果将有待试验验证。11
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