象山隧道1#斜井右线出口方向第二循环全断面超前预注浆方案_百

1、 龙厦铁路ZD-1标象山隧道1#斜井右线出口方向第二循环全断面超前预注浆方案(YDK24+ 114 +144 中铁隧道集团有限公司龙厦铁路ZD-1标项目经理部中铁隧道集团(洛阳科学技术研究所二零零九年三月1 工程概况1.1 工程基本情况象山隧道位于福建省境内,隧道起于福建省龙岩市新罗区曹溪镇三坑村,经过适中镇新祠村、象山村,止于漳州市南靖县和溪镇乐土村。隧道采用左、右单洞单线,两条隧道并行的方案,左线隧道进口里程DK19+690,进口轨面设计标高453.337米;右线隧道进口里程YDK19+690,进口轨面设计标高453.337米;左线隧道出口里程为DK35+588,出口轨面设计标高280.0

2、95米;右线隧道出口里程YDK35+607,出口轨面设计标高280.093米。左线隧道全长15898米,右线隧道全长15917米。隧道最大埋深830米。有5个斜井辅助施工导坑,斜井长度200m900m左右,1#及5#斜井为无轨运输,2#、3#、4#斜井为大坡度有轨运输,坡度14°22°,进入正洞后共计24个工作面。1.2 工程地质右线注浆里程为YDK24+112142,此处隧道埋深150m左右,原设计地质情况为F7断层破碎带及其影响带,为硅化碎裂岩、糜棱岩,少量断层泥。产状20°-40°/NW(局部SE65°-78°。挤压擦痕明显,扁

3、豆体发育,属压扭性断层,断层宽度2.00-4.00m。隧道开挖断面内主要为三迭系下统溪口组,硅质灰岩,灰青色,薄层粉砂岩、细砂岩,底部夹厚层状灰岩,弱风化,节理裂隙较发育,局部有溶蚀现象,地下水较发育,围岩较破碎,易坍塌掉快和涌水。1.3 水文地质隧道区地表水以公祠自然村为分水岭(DK27+500,分南东、北西两侧排泄。北西侧为龙岩龙津河支流水系,南东为闽南漳州九龙江西溪水系。由于地形高差大,冲沟坡度陡,水流较急,排水通畅。旱季流量小,雨季流量增大数倍数十倍。地表水受大气降水补给,向两侧坡脚排泄,由于隧址区岩石裂隙较发育,地表水的下渗是地下水的主要补给源。隧道区地下水类型有主要为岩溶水:三叠系

4、下统溪口组底部夹有一层石灰岩,溶洞发育,推测深部岩溶水较丰富,透水性好,可能产生涌水或突水。地下水的补给来源主要为大气降水,其补给能力的受降水强度、降水持续时间、地形及地表节理、裂隙的发育程度控制。隧址区为崇山峻岭,山坡及冲沟坡度陡,地表岩石露头较好,有利于大气降水的渗入补给。1.4 气候条件本工程地处亚热带的北界,冬季较短,温暖湿润。年平均气温在19.9°C,一月平均气温11.2°C,七月平均气温27.1°C,雨季较长,地下水补给以地表补给为主,而本地年平均降雨量达1688mm,补给量丰富。2 施做止浆墙开挖至设计里程后,清理完掌子面及底部虚碴,立模泵送混凝土浇

5、注止浆墙,混凝土为C25,厚度3.0m,嵌入围岩30cm,止浆墙内不得有钢拱架、锚杆、钢管等;预埋部分孔口管;需做管棚段要预埋管棚导向管兼作孔口管;模板外侧设积水坑,将掌子面的水引至积水坑抽排至洞外,防止水淹至正在浇注的止浆墙。止浆墙须连续浇注,浇注完后要养护2天以上。3 水平超前地质探孔及结果根据地表探孔以及上循环探孔、钻孔注浆情况分析:此段是岩溶发育地段,地下水极其丰富,而洞内地质深孔钻探困难,未做止浆墙探孔风险高,因此待做完止浆墙后再做超前探孔,进一步探明此循环地质情况后,对注浆方案作适当调整。4 注浆方案4.1 编制依据(1新建龙岩至厦门铁路站前重点工程ZD-标施工设计文件、图纸、等相

6、关的文件。(2现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源及施工环境等调查资料以及现场实际情况。(3召开的业主、设计、监理、施工四方会议的主要会议一致意见。(4铁路隧道防排水技术规范。(5国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。(6超前地质预报分析结论。4.2 全断面超前预注浆右线YDK24+114+144段,共30m范围内,进行全断面超前预注浆,预注浆加固范围为隧道开挖掌子面内及开挖轮廓线外5m。4.2.1 注浆参数全断面超前预注浆的注浆压力按设计为注浆处静水压力加上12MPa,此处取值为3.54MPa。注浆扩散半径设计考虑为2.03.0m,注浆过程中可根据实际地质情况进行调整

7、。注浆区域应按围岩止水的有效范围进行计算,设计为开挖轮廓线外5m。d.注浆孔布置:详见附图(一、(二。经计算注浆速度可为10110L/min。全断面超前预注浆参数见表1“全断面超前预注浆参数表”。表1 全断面超前预注浆参数表 注:注浆分段长度总的来说是15m,在硬岩条件下注浆分段长度为35m;在软岩条件下(或充填堆积物,注浆分段长度为12m。4.2.2 注浆材料涌水主要为溶槽、断层、破碎地段,主要采用普通水泥单液浆、HSC水泥浆单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆进行注浆堵水施工,辅以超细水泥、TGRM水泥基特种灌浆材料,可加入一定量的外加剂(缓凝剂、膨胀剂、速凝剂等调整浆液的各项性能指标。注浆材料

8、配比如表2所示,具体可根据现场情况适当调节。表2 注浆材料配比表 特种材料的使用:由于在1、2#斜井前一段时间注浆施工中,出现多个孔长期大量注普通水泥单液浆的而压力很难上升的现象,为保证注浆效果和快速注浆施工,本循环在4圈孔、5圈孔、6圈孔内部分使用特种水泥材料(包括超细水泥、HSC、早强水泥等,在单个孔注浆量较大时,例如:单个注浆分段长度内的注浆量大于10m3注浆压力仍然不上升时,使用特种水泥(早强快凝水泥材料,特种注浆材料的注浆量扔大于10m3时,使用双液浆封孔。前方地层充填物致密,普通水泥注不进去或扩散困难、前进式注浆很慢时,使用超细水泥。4.4.3 钻孔注浆顺序钻孔注浆顺序采用由外向内

9、,由下向上间隔跳孔的原则,每次隔孔12个孔。先注单液水泥浆、后注特种水泥或水泥-水玻璃双液浆;这样通过实施约束型注浆,达到注浆堵水、加固的目的。4.4.4 注浆结束标准在注浆过程中,当注到一定时间、一定量时,若压力达到设计终压时结束注浆。或注浆过程中,压力逐渐上升,流量逐渐下降,当注浆压力达到设计压力(3.54MPa并稳定10min后,即可结束该孔注浆。当注浆量达到一定量时,压力仍然不上升,可采取双液注浆等措施结束该孔注浆。所有注浆孔均达到注浆结束标准,无漏水现象,则可结束注浆。4.4.5 注浆施工工艺流程(1超前预注浆采用科萨C6钻机钻孔,开孔直径130mm,终孔90mm左右;(2采用130

10、mm开孔钻至2.8m后,安设并固结、锚固孔口管。孔口管采用108mm,=6mm,L=3m热扎无缝钢管,前端焊接法兰盘。为防止钻进过程中突发涌水,钻进前应在孔口管上安设好后安设高压防水球阀;(3超前预注浆采用前进式分段注浆工艺,分段长度为15m,实际分段步长可根据地质情况进行适当调整;(4注浆顺序采取间隔跳孔的方式,按两序施做,实施约束型注浆模式,达到注浆堵水、加固的目的。全断面超前预注浆施工工艺流程如图2所示。 图2 全断面超前预注浆施工工艺流程图4.4.6 注浆效果检查及评定所有注浆孔都结束以后,应进行注浆效果检查,注浆效果检查采用探孔检查法、P-Q-T曲线检查法和声波检查法。1、分析法(a

11、P-Q-t曲线法通过对注浆施工中所记录的注浆压力P、注浆速度Q 进行P-t,Q-t 曲线绘制,根据地质特征、注浆机制、设备性能、注浆参数等对P-Q-t 曲线进行分析,从而对注浆效果进行评判。注浆施工中P-t 曲线呈上升趋势,Q-t 曲线呈下降趋势,注浆结束时,注浆压力达到设计终压,注浆速度达到设计速度(常取510 L/min。(b浆液填充率反算通过统计总注浆量,可采用下式反算出浆液填充率,根据浆液填充率评定注浆效果,即Q=Vn(1+,式中:Q为总注浆量(m3,V为加固体体积(m3,n-为地层孔隙率或裂隙度,-为浆液填充率,-为浆液损失率。当地层含水量不大时,浆液填充率须达到70%以上,地层富含

12、水时,浆液填充率须达到80%以上。2、检查孔法(a选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查,检查孔数量按注浆孔总数的10% (不得少于5个控制。检查孔无裂隙充填物涌出,不塌孔,涌水量小于0.2L/min·m。(b必要时检查孔取芯,很难取得完整岩芯,但通过检查孔的岩芯中浆液固结体的含量,以及固结体的强度来判断浆液的固结情况和注浆效果。4.5 补充注浆和开挖后径向注浆对于没有达到设计要求的检查孔,应对其区域进行补充注浆,补充注浆根据现场实际情况确定。当隧道开挖过去以后,对出水量较大的区域,应进行径向注浆,以满足防、排水设计要求。5 机械设备配备 6 材料计划 7 劳动力组织 8 进度计划注浆施

13、工循环计划前期准备(设备人员进场1天,钻孔注浆45天,即:一台C6钻机平均每天完成钻孔2.2个合50m(成孔不含扫孔,设计钻孔97个、总钻孔进尺约2266m,总注浆量估计2400m3;三台注浆机(一台备用同时工作每天注浆量60m3,设备故障折合5天,注浆效果检查2天,若需做管棚预计7天,合计一循环60天。9 安全质量健康环保技术措施9.1 安全技术措施(1建立建全各种岗位安全责任制,并设立专职安全员,严格执行现场交接制度;(2加强施工人员的安全意识,进行岗前安全培训,进场人员必须配备安全帽、防护鞋、防尘口罩等防护用品； （3）高空作业平台架要加工牢固，平台周围设置防护栏； （4）严格遵守钻探注

14、浆安全操作规程，杜绝野蛮施工； （5） 各连接部件必须采用符合要求的高压配件， 安装高压管路和泵头各部件时， 各丝扣的连接必须牢固拧紧，注浆前必须对各连接部位进行检查，确保连接完好，防 止高压下脱开伤人； （6）注浆时，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止阀门破裂伤人； （7）注浆开始时，先开进浆阀，再关闭泄浆阀；注浆结束时，先打开泄浆阀， 再关闭进浆阀。应避免两个阀门同时关闭，防止因此造成压力突然升高产生危险，同 样，拆卸注浆管必须待降压后才能进行； （8）注浆时不能随意停水停电，必要时须提前通知。 （9）注浆施工期间，必须配备专职机电修理工，从而保证及时排除机械电器故 障，确保施工正常进行。

15、 （10）施工期间，应依据上述设计方案，制定相应的预防突水突泥及塌方现象 的应急施工安全措施，防患于未然。加强施工期间的监测量测并及时反馈现场信息。 （11）及时抽排洞内地下积水，以免浸泡软化地基。交叉口段支护结构未施工 完成，不得进行全断面超前预注浆作业。 9.2 质量技术措施 建立完善的质量管理体系，设立质量检查小组，现场设质量检查员， （1）建立完善的质量管理体系，设立质量检查小组，现场设质量检查员，随 时对各个施工环节进行监督检查，质量责任到人； 时对各个施工环节进行监督检查，质量责任到人； 注浆前先进行注浆现场试验，或增设试验段， （2）注浆前先进行注浆现场试验，或增设试验段，通过现

16、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； 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； 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； 按照制浆要求按顺序投料， （3）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；水泥在倒 入搅拌桶前捡去其中的水泥纸及包装线等杂物，要在倒入口安装过滤筛； 入搅拌桶前捡去其中的水泥纸及包装线等杂物，要在倒入口安装过滤筛； 水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中要不停地搅动，注意观察， （4）水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中要不停地搅动，注意观察， 防止浆液离析，影响配比参数； 防止浆液离析，

17、影响配比参数； 注浆泵水泥浆吸浆头安设吸浆笼头，水玻璃吸浆头用纱网包裹， （5）注浆泵水泥浆吸浆头安设吸浆笼头，水玻璃吸浆头用纱网包裹，防止大 颗粒吸入卡在注浆泵的圆球与胶圈间造成吸浆能力减弱， 颗粒吸入卡在注浆泵的圆球与胶圈间造成吸浆能力减弱，并间隔一定时间提起吸浆 10 头晃动，防止浆液堵塞吸浆头； 头晃动，防止浆液堵塞吸浆头； 注浆管路连接完毕后，关闭进浆阀， （6）注浆管路连接完毕后，关闭进浆阀，打开泄压阀先压水检查注浆管路的 密闭性，各种连接应连接牢固，防止高压下脱开伤人； 密闭性，各种连接应连接牢固，防止高压下脱开伤人； 注浆开始时 先打开进浆阀，再关闭泄浆阀；注浆结束时， 开始时

18、， （7）注浆开始时，先打开进浆阀，再关闭泄浆阀；注浆结束时，先关闭进浆 阀，再打开泄浆阀，待泄压后清洗管路并拆卸注浆管路； 再打开泄浆阀，待泄压后清洗管路并拆卸注浆管路； 注浆过程中遇到突然停电时，要立即拆卸下注浆胶管， （8）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，与洞外联系后如停电时间较长时，注浆管全部拆下冲洗，注浆泵也 净管内的浆液， 与洞外联系后如停电时间较长时， 注浆管全部拆下冲洗， 要拆洗，将搅拌机中浆液放入储浆桶后清洗搅拌机； 要拆洗，将搅拌机中浆液放入储浆桶后清洗搅拌机； 注浆过程中，若地层吸浆量很大时，注浆压力长时间不上升， （9）注浆

19、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； 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； （10）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 10）注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆泵工作， 泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆 决定该孔是否继续注浆， 是管路堵塞， 泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆，若是管路堵塞，则清除故障后继续注 浆，若管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆； 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； （11）注

20、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 11）注浆过程中，如发生其它孔串浆，可关闭该串浆孔继续注浆， 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； 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； （12）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 12）注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时， 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， 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； 采取其它措施； （13）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 13）注浆过程中，要保持注浆管路畅通， 准的判断，注浆连接件、 准的判断，注浆连接件、注浆三通应经常清洗干净，注浆结束后，一定要清洗管路， 三通应经常清洗干净，注浆结束后，一定要清洗管路， 应经常清洗干净 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， 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； 以便下一次扫