13-突水涌泥段专项施工方案

突水涌泥段专项施工方案一、编制依据隧道工程地质勘察报告铁道部铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南（TZ2312007）铁道部铁路隧道设计规范100032005朔州至准格尔线六狼山隧道设计图、施工图六狼山ZSKZ1标段施工组织设计二、工程概况准朔铁路六狼山特长隧道全长15175M，单线隧道，进口里程为改DK20575，出口里程为改DK35750。进口至改DK35450以14的坡度上坡，改DK35450至出口以9的坡度上坡。翼墙式洞门,隧道最大埋深为443M。为开辟施工工作面，加快施工进度，隧道设5座斜井，斜井共长46508M，其中1斜井长5571M、3斜井111667M、4斜井139611M、5斜井106886M、6斜井51256M。1斜井为双车道斜井，其余斜井为单车道斜井。1、4斜井在施工完毕后改做紧急出口，用于隧道发生灾难是的逃生疏散通道。3、5、6斜井在正洞施工完毕后，整理好斜井内排水系统后封堵。隧道突水涌泥地段如下隧道突水涌泥地段表序号地段里程地质属性描述涌水方式1改DK22575改DK21350地表沟谷,顶板第四系地层夹碎石类土碎石类土为水的良导体,雨季施工容易发生突水、涌泥易突水、涌泥2改DK21950改DK22150老黄土夹碎石土老黄土为黏性黄土相对隔水，碎石类土为很好地含水层和导水层，且为倾斜分布的透镜体，雨季地下水渗入饱水时，碎石土层及土石分界处，地下水具有承压性。碎石类土，雨季饱水时从下部开挖，可能产生突水，涌泥3改DK22190改DK22715碎石土及豹皮状灰岩强风化带土石分界上层是碎石土和豹皮状灰岩不整合接触，基岩为强风化带，裂隙溶隙发育，渗透性较好施工开挖至此层，碎石层及强风化带饱水后具承压性，可能产生突水、涌泥、雨季水量大增。4改DK24887改DK24937逆断层断层产状65度5米，且掌子面围岩较为破碎，以软弱夹层为主时，采用套管注浆，将水隔离在距掌子面较远处，形成较厚的止浆岩盘。当出水点距掌子面较远5米，且掌子面围岩较为完整时，利用浅孔注浆加固形成止浆岩盘。2、主要机械设备及注浆材料帷幕注浆设备钻孔设备ZYG150全液压钻机；YQ100风动钻机注浆设备ZG6310往复式柱塞泵（单液注浆机）；KBY50/70全液压双液注浆泵；2TGZ60/210可调式高压注浆泵（双液注浆机）制浆设备JZ350叶片式搅拌机辅助设备搅拌储浆桶、多功能轨行式钻孔台车、T型混合器、Y型混合器注浆材料425水泥；水玻璃51BE。3、施工方法注浆工艺流程见附后的注浆施工工艺流程图。注浆管路连接见附后注浆管路连接图注浆劳动力布置见注浆堵水专业工班施工人员安排表注浆堵水专业工班施工人员安排表序号工种人数（名）备注1工班长12电工13技术人员14试验人员15钻孔人员156搅拌机司机8包括给搅拌机上料人员7注浆机司机28注浆操作人员49材料运输410安全员111维修保养人员1合计39注浆施工工艺流程图补充注浆设计测量放孔（用油漆标注在岩面上）（用油漆标注在掌子面上）钻孔平台固定就位（用油漆标注在掌子面上）钻孔平台及俯仰角确定固定（用油漆标注在掌子面上）开孔且安装孔口管（用油漆标注在掌子面上）安装灭尘器（用油漆标注在掌子面上）钻孔注浆（用油漆标注在掌子面上）孔深确定（用油漆标注在掌子面上）压水试验（用油漆标注在掌子面上）注浆（用油漆标注在掌子面上）是否已完成本循环钻孔及注浆（用油漆标注在掌子面上）钻注浆效果检查孔（用油漆标注在掌子面上）结束（用油漆标注在掌子面上）转入下一钻孔（用油漆标注在掌子面上）否（用油漆标注在掌子面上）是（用油漆标注在掌子面上）是（用油漆标注在掌子面上）设计补注浆钻孔深度及位置（用油漆标注在掌子面上）接通动力电源（用油漆标注在掌子面上）安装供风系统（用油漆标注在掌子面上）安装灭尘供水系统（用油漆标注在掌子面上）D止浆岩盘的施工A、大股涌水施工方案先对掌子面出水点进行引流工作，清底，浇筑砼止浆墙，砼施工过程中预埋孔口管与小导管注浆建造止浆岩盘，最后进行引流管的关水工作。止浆墙的设置根据掌子面围岩及出水情况确定砼止浆墙长57米，分两段施工，第一段为3米长，第二段为24米，第一段止浆墙起引水归槽作用，第二段止浆墙起到封闭形成止浆墙作用（见下图1）。具体施工步骤在出水点采用260钢管引水，同时自制“U”形槽放置于引流管下方，使散水归槽，保证掌子面基底干燥。砼止浆墙施工时在涌水点用模板加工成木箱形图状，并预留2根108泄水管。在砼浇筑过程中预留第一环注浆孔的孔口管，第一段浇筑完后，浇筑第二段砼前，对孔口管、引流管及泄水管进行接长处理。同时在浇筑第二段砼中预埋二、三环注浆孔的孔口管，和拱部预埋32小导管，小导管环向间距40CM。E止浆岩盘注浆加固A、注浆孔的布置分三种方式第一，按圆形布置注浆孔，根据地质和涌水情况确定注浆加固孔，预留注浆加固孔的2倍的孔位用于帷幕注浆和检查孔；第二，小导管布置在拱部；第三，108泄水管，布置在引流管下方。B、注浆加固注浆前进行关水试验,观察止浆墙背后渗水情况。由于散水未能全部归流，可能在止浆墙与周边岩壁之间、以及止浆墙集水槽底部的砼面均有少量水渗出。打开引水管，进行注浆加固。先利用注浆机注拱部及周边小导管，注浆过程中双液浆会随水从周边流出，稳定注浆压力，待浓浆流出且压力升高时，停止该孔注浆，间隔进行下一孔注浆。所有小导管注浆完成后，对集水槽108泄水管注单液浆，直至引水管内有浓浆流出后停止。C、关水检查加固完成半小时，关水检查，如止浆墙无渗漏则进行帷幕注浆，如仍有渗水，重新加固止浆墙。F围岩整体性差探孔出水处理措施5米施工方案围岩工程地质条件复杂，围岩整体性差，质软，但出水点距掌子面较远5米地段，采用套管注浆形成止浆岩盘，再进行注浆止水。A、套管加工采用两根32小导管，套入108探测孔中，一个作为注浆口，另一个作为出水口，注浆管长度比探孔短1米左右。B、注浆加固通过套管注浆口进行注浆，当液浆充填完出水管与108间空隙时，出水点水便从32小导管出水口流出，当出水口流出浆液时，关闭出水口，并不断注入单液浆，由于压力浆液会随水填充裂隙，从而达到封堵孔周边围岩的目的。如此反复，将出水点外围岩加固完毕，形成完整的止浆岩盘。C、围岩整体性较好探孔出水处理措施5米施工方案在出水孔周围埋设孔口管，通过浅孔注浆形成止浆岩盘，再进行关水工作。如仍有渗漏，则在渗水处进行浅孔注浆。注浆孔布置出水孔关水时，其周边围岩裂隙出水，因此在出水孔、周边探孔及周边渗水处埋设23根孔口管。注浆加固先对探孔的周边孔进行注浆，注浆时探孔闸阀打开，保证水流畅通。当流水中含有浆液时，关闭闸阀，注浆机采用低压、低档注浆，直到浆液逐渐变浓，堵塞裂隙为止。一孔注完后，停半小时再进行下一孔注浆。2、帷幕注浆方案方案的确立在止浆岩盘成功后，经过关水检验合格，24小时后开始帷幕注浆，根据不同的地质情况，采取不同的注浆堵水材料，确定不同的帷幕注浆方案。帷幕注浆施工工艺及施工方法帷幕注浆是通过在掌子面钻注浆孔，再向孔内压注化学浆液，浆液挤出开挖断面及其周围一定范围内的岩缝中的水，保证围岩的裂隙被具有一定强度的浆体充填密实，并与岩体固结成一体，形成止水帷幕。A帷幕注浆材料、设备A、注浆材料的选择及适用范围针对本隧道富水区各种岩溶水的赋存情况的不同，拟采用以下三种不同的注浆堵水材料。单液水泥浆类浆液单液水泥浆类浆液是以水泥为主，添加一定量的速凝剂，用水调剂成的浆液。它的主要特点是凝结时间可根据实际需要随意调节，其变化范围为几分钟至几小时；浆液结石率可达100，抗压强度可达510MPA，抗渗性能好；工艺设备简单，操作方便，但难以注入02MM以下岩溶裂隙；浆液无毒性，对地下水和环境无污染，较之使用化学药剂为添加剂的浆液更安全；来源丰富，价格便宜；凝结时间相对较长。根据注浆对浆液凝胶时间的要求，施工中在隧道内对不同浆液配比进行分组试验，取得不同凝胶时间下的配比，供注浆选用。水泥水玻璃类浆液水泥水玻璃类浆液是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定比例采用双液方式注入，必要时加入缓凝剂（磷酸氢二钠）所形成的注浆材料。它的主要特点是来源丰富，价格便宜；结石体抗压强度高，可达520MPA，但后期强度由于水玻璃的作用易降低；浆液结石率为100，结石体渗透系数103CM/S，抗渗性能好；但难以注入02MM以下岩溶裂隙；采用双液方式注入，施工工艺较单液复杂。TGRM水泥基特种灌浆材料TGRM水泥基特种灌浆材料是以特制的高性能水泥，配以适当种类和数量的外加剂，共同混合均匀，制成具有早强、高性能的水硬性胶凝材料。它的主要特点是比表面积大，可注入02MM以下岩溶裂隙中，弥补了普通水泥浆液在岩溶小裂隙中不易扩散的不足；浆液结石率可达100，抗压强度可达50MPA以上；操作技术要求高；浆液无毒性，对地下水和环境无污染，较之使用化学药剂为添加剂的浆液更安全；但价格昂贵。注浆施工时，浆液类型的选择原则是根据岩溶水赋存情况和涌水量大小而确定当遇到断层破碎带或涌水量大时，选用单液或双液浆；反之当遇到小裂隙型岩溶水且水量较小时，则选用TGRM水泥基特种灌浆材料，以上三种注浆材料各有所长，在注浆堵水过程中配合使用。TGRM水泥基特种灌浆材料性能指标比表面积（M2/KG）700水下不分散性PH11凝胶时间（分钟）9流动度（MM）240初凝（分钟）12终凝（分钟）45抗压强度（MPA）50B、帷幕注浆设备钻孔设备ZYG150全液压钻机；YQ100风动钻机注浆设备ZG6310往复式柱塞泵（单液注浆机）；KBY50/70全液压双液注浆泵；2TGZ60/210可调式高压注浆泵（双液注浆机）制浆设备JZ350叶片式搅拌机B帷幕注浆工艺和作业要点A、注浆工艺流程见前面的注浆施工工艺流程图。B、注浆段长和注浆孔的布置根据钻机性能，选用每循环注浆段长3040米；帷幕注浆就是要使浆液扩散到注浆帷幕范围内的所有岩层裂隙中，所以注浆孔的布置要以浆液扩散不出现空白为原则，据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞形布置，帷幕注浆钻孔依设计图布置。C、注浆方式采用分段前进式注浆或全孔一次压入式注浆。当钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水，就一钻到底，全孔一次压入式注浆；在钻孔过程中遇到泥夹层或涌水，立即停止钻孔，采取注一段钻一段的分段前进式注浆，直至终孔。D、注浆参数的选择每循环注浆长度3040M，单孔有效扩散半径25M左右，终孔间距2030M；注浆范围为隧道开挖断面外5M。注浆方式如果出水量较小且成孔容易，用一次性注浆方式或分段后退式注浆；如果成孔困难，则采用分段前进式注浆。注浆压力注浆压力是注浆的主要参数，它对浆液的扩散范围，岩层裂隙充填的密实程度及注浆效果的好坏起着决定性的作用，所以必须有足够的注浆压力克服静水压力和地层阻力，方能达到注浆目的，一般富水地段取静水压力的23倍。浆液的注入量指单孔注入量，按假设浆液在地层中均匀扩散公式为QR2LN式中Q单孔注浆量（M3）；R浆液扩散半径（M）取25M；L注浆孔长（M）；N地层的裂隙（），取24；浆液在岩石裂隙中的充填系数，视岩石情况取0309；浆液消耗率，取11。E、埋设孔口管固结牢固密实，保证不漏浆、不窜浆的孔口管是决定注浆效果好坏的重要因素，其埋设方法先用YQ100型冲击式钻机钻40M深，再将108孔口管插入，外露2030CM，管壁与孔口接触处用麻丝填塞，再向孔口管内注双液浆固结。孔口管起着导向作用，钻孔安装时要控制好外插角度。F、钻孔根据不同用途，选用ZYG150全液压钻机及YQ100风动钻机。YQ100风动钻机主要用于开孔，安孔口管。先根据设计图孔位、钻孔参数，在工作面上放出钻孔位置，并用油漆标定。调整钻杆的仰角和水平角，移动钻机，将钻头对准所标孔位。将棱镜放在钻杆的尾端，用全站仪检查钻杆的姿态并调整。根据探孔预测结果，决定是否采用孔口管。对探孔预测水压较高（P10MPA），且水量较大（Q20M3/H）的区域，采用孔口管注浆，否则采用止浆塞止浆方式注浆。当采取后退式分段注浆时，可直接钻孔至设计深度。当采取前进式分段注浆时，采取钻一段注一段的方式，直至设计孔深。钻孔按先外圈，后内圈的顺序进行。内圈钻孔可参照外圈钻孔的顺序，后序孔可检查前序孔的注浆效果。逐步加密注浆一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数，另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求，即可进行下一圈孔的钻进，减少钻孔的工作量，加快施工进度。钻孔时，还要严格作好钻孔记录，包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力。施钻过程中，若单孔出水量小于30L/MIN，可继续施钻；若单孔出水量大于30L/MIN，立即停钻进行注浆。G、制浆选用JZ350叶片式搅拌机作为制浆设备，为了保证浆液的均匀性和在注浆间隙时不沉淀，另自行加工搅拌储浆桶两台，容量1立方米，采用立式电动机和摆线针轮式减速器，用支架倒立于储浆桶上，通过联轴节将动力直接传给搅拌轴。为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保证大流量注浆时浆液的供应。根据选定浆液的配比参数拌好浆液，其中水泥浆拌好后用11MM网筛过滤，放入叶片立式搅拌机进行二次搅拌，确保浆液均匀。H、注浆准备注浆管路按下图所示联接，通过压水检查注浆管路的密封性，同时冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液冲塞的密实性。I、浆液的确定固结孔口管和封孔注浆时选用双液浆；当注浆孔涌水量小于30L/MIN，选用纯水泥浆或TGRM浆液；当注浆孔涌水量在30200L/MIN范围内，选用凝胶时间为46MIN的浆液；当注浆孔涌水量大于200L/MIN，选用凝胶时间为34MIN的浆液。J、注浆顺序先注外圈，后注内圈，同一圈由下而上间隔施作。K、注浆速度当钻孔涌水量50L/MIN时，注入速度80150L/MIN；当涌水量50L/MIN时，注入速度3580L/MIN。L、注浆结束标准全部注浆孔注浆完成后，在主要出水点附近设至少5个检查孔，测孔内涌水量或进行压水实验，若满足设计要求，则可以开挖，否则进行补注浆。M、异常情况处理若钻孔过程中，遇见突泥情况，立即停钻，拔出钻杆，安装孔口管及高压阀，进行注浆。若掌子面小裂隙漏浆，先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间；若仍跑浆，在漏浆处采用普通风钻钻浅孔注浆固结。若掌子面前方米范围内大裂隙串浆或漏浆，采用止浆塞穿过该裂隙进行后退式注浆。当注浆压力突然增高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆；若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。当进浆量很大，压力长时间不升高，则调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液在岩层裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；有时也可以进行间歇式注浆，但停注时间不能超过浆液凝胶时间。帷幕注浆成功完成后，采用短开挖，弱爆破，强支护，勤探测的施工方法，通过富水带。3、注浆施工注意事项和经验体会注浆施工注意事项注浆钻孔的方向、深度都要严格按设计要求进行。需要装设孔口管时，孔口管的装设要牢固、密实。根据超前钻孔探测，随时测量涌水量及水压，化验水质，核实地质情况，如与设计不符，及时向设计、监理工程师提出，及时作好信息反馈，以便迅速变更设计、施工方案。注浆中发生堵管时，先打开孔口泄浆阀，再关闭孔口进浆阀，然后停机，查找原因，迅速进行处理。施工过程中要作好施工日志及各种检查测量记录。在岩溶地区可能存在较大空洞，注浆量有时会比预计的多出数倍，因而施工现场必须备足够的注浆材料方可开始注浆，以免造成停工，堵塞岩石孔隙，影响注浆效果。为保证注浆质量，处理注浆过程中的突发事件，注浆作业人员应进行专业培训，未参加培训人员不得上岗作业。关键工序应专人操作，不得任意调换。并建立专业注浆队伍，严格注浆施工纪律。注浆材料应进行检验，合格后方可使用，并妥善保管，防止失效和损坏。机具设备进入现场后应再次进行检查、维护、保养，以保证其时刻处于良好应用状态。工作现场要配备必需的抢险材料，如棉纱、编织袋、方木等。注浆经验体会根据我公司在其它隧道注浆施工中的经验，有如下体会A在注浆工艺操作中，灵活的掌握单液、双液相结合的原则；采用凝胶时间长短相结合的浆液；正确地决定注浆顺序、注浆起止时间，注浆初压和终压等参数，选用泵量大、压力大、注浆量可调的适用于不同注浆要求的注浆泵等，都是建造止浆岩盘行之有效的措施。B注浆加固止浆岩盘时，采取先注无水区，后注有水区，先注无水孔，后注有水孔；先注小水孔，后注大水孔；先内后外，先上后下；先近后远的程序进行，逐步加固止浆岩盘，用浆液填砼之间，砼与围岩之间的裂隙使之形成一个整体。C注浆压力是注浆加固止浆岩盘的重要参数，一般注浆加固均采用定压注浆，即注浆压力稳步上升当达到设计压力后用双液去封孔。对无水孔可采取上述的原则。对于有水孔和泄水孔注浆时，由于这些管路与引流管存在通水管路，此时注浆无注浆压力，可采用先注单液浆，待连通孔窜浆且浆液较浓后，改注双液浆充填两孔之间的连通管路，确定达到注浆效果后停注。D适当选择凝胶时间短的浆液是注浆加固止浆岩盘的特点，特别是对个别有水孔在有漏水情况下利用高压大量注浆时显得尤为重要。选取的原则是先稀后浓，先单液后双液，逐级变换。在用两台单液泵注双注浆时可通过注浆泵的排浆挡位来控制双液浆的配合比。E在隧道注浆施工中，必须根据出水情况及掌子面围岩状况，采取全断面止浆墙、局部止浆墙或钻孔注浆加固掌子面等措施，来建造一个完整的止浆岩盘，保证帷幕注浆的效果。利用止浆岩盘变动水为相对或暂时静水，是封堵大股涌水的关键所在。六、突泥施工方案1、根据已判别的可能出现突水、突泥的位置，提前采用超前帷幕注浆的方法进行封堵，同时不间断地进行水量及水压监测，当逼近突水点时，除帷幕注浆外，再对局部进行补充注浆，直到完全封堵突水口。帷幕注浆方案参照第五条突水施工预案；局部进行补充注浆A、超前小导管注浆施工工艺及施工方法A、超前小导管注浆施工工艺详见附后的超前小导管注浆施工工艺流程图。B、超前小导管注浆施工方法超前小导管采用42无缝钢管，长度和环向间距必须满足设计要求。其施工方法为小导管制作管壁每隔10CM20CM交错钻眼，眼孔间距为68MM。钻孔及插管注浆管采用风枪钻孔插打或风枪顶入两种方式进行，土质松软时采用风枪直接将钢管顶入；土质较硬时采用风枪钻孔插管，即沿隧道纵向开挖轮廓线向外以1030的外插角钻孔，将小导管打入地层。堵塞而影响注浆效果，注浆前采用高压风清洗注浆管。注浆在小导管前安设分浆器，一次可注入35根小导管，注浆压力由小到大，从开始0MPA升到终止压力15MPA，稳压3MIN，流量计显示注浆量较小时，即可结束注浆。必要时可在孔口处设置止浆塞，止浆塞应能承受规定的最大注浆力或水压；注浆时由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，采用间隔注浆，最后全部完成注浆。B、径向注浆主要施工工艺及施工方法A、钻孔及安设注浆管并设置止浆墙根据已经探明的突泥点，合理布置钻孔。在突泥附近钻孔，钻孔机械可以采用风枪或小型液压钻机，钻孔直径为40MM左右，单线隧道钻孔深度应为35M，钻孔呈梅花形布置，在突泥处，间距控制在0510M。在钻孔过程中，一方面保证大部分钻孔中部能钻到内部的突泥部位；另一方面判断突泥点距离隧道开挖轮廓线的距离，为以后的注浆服务。注浆管采用32MM钢管，根据钻孔突泥部位，在钢管前端23M的范围内钻孔，花孔直径不小于8MM，间距为1015CM。当注浆管安设比较困难时，用钻机顶入。如果突泥部位距离孔口较近，可安设2M左右的孔口管进行注浆。管壁外或孔壁之间的空隙用快凝水泥或树脂等锚固剂进行封堵。止浆墙采用网喷砼，首先对岩壁上的凹凸不平部位进行处理，然后在注浆管周围挂钢筋网，网格尺寸为20CM20CM，网格外侧用20MM左右的钢筋将注浆管焊成整体，然后喷射15CM厚C20砼。B、注浆材料和配合比为了保证注浆材料在地层中达到设计的扩散距离，并且固结体具有较高的后期强度和耐久性，注浆材料选用超细水泥浆、高压双液浆，TGRM水泥基灌浆料或其他特种注浆材料。注浆材料配合比超细水泥浆为1121，TGRM水泥基特种灌浆料的配合比为（05045）1，水泥浆和水玻璃的配合比一般为10611，可以领先注浆泵的压力或排量阀进行调整，化学浆液一般需根据各组分用量，进行现场配置。C、机械设备和注浆参数注浆机械选用高压力的双液泵，其泵压力大于2MPA。在突泥处注浆，由于为软塑性，因此虽然地层的孔隙率很小，但局部吸浆量有时却很大，所以注浆量也只能根据实际情况确定。为了防止破坏止浆墙和浆液从距离注浆孔较远处的转岩中冲出，注浆压力一般控制在2MPA。D、注浆结束标准单孔注浆结