董奉山隧道左洞帷幕注浆施工方案

1、董奉山隧道左洞帷幕注浆施工方案编制： 复核： 审核： 福州绕城公路东南段A11合同段项目经理部二一七年三月三十一日 董奉山隧道左洞帷幕注浆施工方案一、 编制依据1、福州绕城公路东南段A11合同段两阶段施工图设计；2、福州绕城公路东南段路基土建工程A11标段施工招标文件；3、福建省高速公路施工标准化管理指南；3、公路工程质量检验评定标准 (JTG F80/1-2004)；4、公路工程安全施工技术规程 (JTG F90-2015)；5、公路隧道施工技术规范 (JTG F60-2009)；二、 工程概况董奉山隧道全长2634.5m，左右洞呈分离式布置，进口段埋深较浅，为级围岩（左洞长127m，右洞长

2、177m），表层为残坡积粘性土、块石，岩层主要为残积砂质粘性土及全风化、强风化砂土状花岗岩，散体结构，拱部、侧壁不稳定，易坍塌。地下水位埋藏较浅，高于洞顶板，对围岩有湿化作用，使围岩级别降低，不利于稳定。董奉山隧道进口左洞现在开挖掌子面里程为ZK53+445，距隧道进洞口108m，隧道衬砌结构已施工至ZK53+390，距离开挖掌子面55米，仰拱结构施工至ZK53+434距离开挖掌子面21m。超前地质预报（编号：BG-CQYB-A11-DFSJZ-005）显示掌子面主要为砂质粘性土、块石及全风化、砂土状强风化花岗岩，局部碎块状强风化花岗岩，以散体结构为主，裂隙水较丰富，围岩自稳能力差。三、 现场

3、施工概况 董奉山隧道左线发生涌水、涌泥的里程ZK53+445，位于V级围岩浅埋破碎富水段，洞顶覆盖层厚度约为1820m，原设计支护类型为Z5-1（钢支撑间距70cm），后变更加强为ZDK-2（钢支撑间距50cm），辅助措施采用双排超前注浆小导管。超前地质预报显示该段（ZK53+440ZK53+470）围岩主要为砂质粘土及全风化、砂土状强风化花岗岩为主，该段围岩整体质量差，局部夹杂碎块、碎块状强风化花岗岩，局部裂隙较富水，节理裂隙发育，围岩破碎，围岩自稳能力很差。 2017年3月12日，左洞掌子面53+445第一次出现涌水、涌泥现象，2017年3月14日经五方以及专家现场勘查，根据专家意见，采取

4、注浆钢管配合双排小导管加强超前支护的措施。 2017 年3月20日，在对拱腰处进行作业平台开挖时，发现上坑道拱脚处封闭掌子面的喷射混凝土出现裂缝，且拱架处开始出现渗水情况，且渗水量有逐步加大的趋势，现场立即暂停施工并采取了埋管引排的措施。 2017年3月21日掌子面ZK53+445左导坑处突发涌水突泥情况，左侧上断面40°范围内有大量水和泥浆涌出，泥浆推移堆积至里程ZK53+365的位置约80m范围,涌泥量约90m³，涌水量约300m³/d。ZK53+442ZK53+445左侧导坑上断面位置已初支位置出现肉眼可见的明显变形，且裂隙越来越明显。四、 帷幕注浆施工方案

5、1、注浆目的注浆主要目的是加固围岩，限制排水量，保证隧道洞室稳定，确保施工及运营安全。本方案设计排水量控制标准按注浆后每延米洞壁渗漏量不大13m³/(d.m)考虑，施工过程中根据工程场区环境敏感程度，超前地质预报预测及揭示的地质条件予以调整，为达到目的，施工中根据具体工程地质、水文地质条件选用防渗、堵水、固结为目的的一种或几种组合注浆措施。1.1防渗降低围岩的渗透性，消除或减少地下水的渗流量，降低孔隙水压力，提高围岩的抗渗透变形能力，限制排水量。1.2堵水截断水流、改善工程施工，运营条件。1.3固结改善隧道围岩的力学性能、提高其整体性。 1.4回填充填隧道围岩的孔洞（溶洞、溶槽）、缝

6、隙（裂隙、溶隙），防止塌陷，改善结构的力学条件。2、注浆段落 董奉山隧道左洞桩号ZK53+440ZK53+470段采取上半断面周边深孔帷幕注浆，做四环。3、注浆前准备工作 选择专业的帷幕注浆队伍，聘请有经验的专业人员组织施工，成立专门的注浆作业班组，每个班7人，共2班。 注浆施工配套的相关机具设备如下表：注浆设备配备表序号名称规格型号现状数量(台)备注1提升台架自制良好22地质钻机GK-180-1良好23注浆机KYB-70良好24止浆塞5流量计良好26压力表良好27搅拌机WNJ5.5良好24、施工方案4.1起始段加固段和止浆墙的设置 加固段的设置：在桩号ZK53+440ZK53+445段（距离

7、掌子面5m范围）设置加固段，采用5m长的Ø50径向注浆小导管进行全断面注浆加固，设置间距为1m*1m。注浆浆液采用水泥：水玻璃双液浆。注浆加固示意图 起始段止浆墙的设置：在掌子面处设置2m厚的止浆墙。止浆墙采用C25混凝土浇筑。施工前在出水点采用1根Ø108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。止浆墙施工时在左右两侧底角处各预留1根108钢管泄水管，进行排水，保证止浆墙施工时不受到渗水影响。 4.2注浆段长度和孔位布置 注浆加固范围为隧道上断面开挖轮廓线外6m范围内，沿隧道掘进方向32m为一个循环。上半断面周边注浆孔由工作面向开挖方向

8、呈辐射布置，角度均匀布置，保证注浆充分，不留死角，浆液平均扩散半径取0.95 m，设置注浆孔约92个，孔深约33m。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上半断面中轴为中心呈放射状布置。注浆孔布置如下图：孔位布置图以及终孔交圈图周边帷幕注浆钻孔参数表孔号钻孔开孔点坐标/m终点坐标/m注浆段长度/m钻孔水平偏角/°钻孔竖直角/°注浆孔长度/mX0Y0XY1-7.86 1.65 -14.51 1.65 1228.96 0.0 13.72-7.79 2.55 -14.38 3.38 12

9、28.77 3.5 13.73-7.56 3.42 -14.01 5.07 1228.22 6.9 13.74-7.19 4.24 -13.39 6.69 1227.32 10.3 13.75-6.69 4.98 -12.55 8.21 1226.03 13.6 13.76-6.09 5.65 -11.50 9.59 1224.27 16.7 13.77-5.42 6.25 -10.28 10.82 1222.09 19.5 13.78-4.69 6.77 -8.94 11.91 1219.50 22.0 13.79-3.90 7.22 -7.47 12.84 1216.57 24.2 13.

10、710-3.08 7.58 -5.91 13.60 1213.27 26.0 13.711-2.23 7.86 -4.28 14.18 129.69 27.5 13.712-1.34 8.05 -2.59 14.57 125.95 28.4 13.713-0.45 8.14 -0.87 14.77 122.01 28.9 13.7140.45 8.14 0.87 14.77 122.01 28.9 13.7151.34 8.05 2.59 14.57 125.95 28.4 13.7162.23 7.86 4.28 14.18 129.69 27.5 13.7173.08 7.58 5.91

11、13.60 1213.27 26.0 13.7183.90 7.22 7.47 12.84 1216.57 24.2 13.7194.69 6.77 8.94 11.91 1219.50 22.0 13.7205.42 6.25 10.28 10.82 1222.09 19.5 13.7216.09 5.65 11.50 9.59 1224.27 16.7 13.7226.69 4.98 12.55 8.21 1226.03 13.6 13.7237.19 4.24 13.39 6.69 1227.32 10.3 13.7247.56 3.42 14.01 5.07 1228.22 6.9 1

12、3.7257.79 2.55 14.38 3.38 1228.77 3.5 13.7267.86 1.65 14.51 1.65 1228.96 0.0 13.727-7.06 1.65 -14.51 1.65 2218.68 0.0 23.228-6.99 2.48 -14.37 3.45 2218.54 2.4 23.229-6.76 3.28 -13.96 5.21 2218.12 4.8 23.230-6.39 4.02 -13.30 6.89 2217.44 7.1 23.231-5.89 4.69 -12.39 8.45 2216.46 9.3 23.232-5.31 5.29 -

13、11.26 9.86 2215.13 11.3 23.233-4.67 5.81 -9.96 11.11 2213.47 13.2 23.234-3.97 6.27 -8.52 12.20 2211.69 14.8 23.235-3.23 6.66 -6.96 13.12 229.62 16.2 23.236-2.46 6.96 -5.31 13.84 227.38 17.2 23.237-1.65 7.18 -3.58 14.37 225.01 18.0 23.238-0.83 7.31 -1.80 14.69 222.53 18.5 23.2390.00 7.35 0.00 14.79 2

14、20.00 18.7 23.2400.83 7.31 1.80 14.69 222.53 18.5 23.2411.65 7.18 3.58 14.37 225.01 18.0 23.2422.46 6.96 5.31 13.84 227.38 17.2 23.2433.23 6.66 6.96 13.12 229.62 16.2 23.2443.97 6.27 8.52 12.20 2211.69 14.8 23.2454.67 5.81 9.96 11.11 2213.47 13.2 23.2465.31 5.29 11.26 9.86 2215.13 11.3 23.2475.89 4.

15、69 12.39 8.45 2216.46 9.3 23.2486.39 4.02 13.30 6.89 2217.44 7.1 23.2496.76 3.28 13.96 5.21 2218.12 4.8 23.2506.99 2.48 14.37 3.45 2218.54 2.4 23.2517.06 1.65 14.51 1.65 2218.68 0.0 23.252-6.26 1.65 -14.51 1.65 3214.44 0.0 33.153-6.17 2.48 -14.33 3.70 3214.31 2.1 33.154-5.90 3.26 -13.80 5.70 3213.87

16、 4.2 33.155-5.46 3.97 -12.94 7.57 3213.16 6.3 33.156-4.90 4.58 -11.77 9.27 3212.12 8.2 33.157-4.26 5.12 -10.34 10.77 3210.76 9.8 33.158-3.57 5.58 -8.73 12.06 329.16 11.3 33.159-2.83 5.96 -6.96 13.12 327.35 12.5 33.160-2.05 6.25 -5.07 13.93 325.39 13.4 33.161-1.24 6.44 -3.08 14.48 323.29 14.1 33.162-

17、0.42 6.54 -1.03 14.76 321.11 14.4 33.1630.42 6.54 1.03 14.76 321.11 14.4 33.1641.24 6.44 3.08 14.48 323.29 14.1 33.1652.05 6.25 5.07 13.93 325.39 13.4 33.1662.83 5.96 6.96 13.12 327.35 12.5 33.1673.57 5.58 8.73 12.06 329.16 11.3 33.1684.26 5.12 10.34 10.77 3210.76 9.8 33.1694.90 4.58 11.77 9.27 3212

18、.12 8.2 33.1705.46 3.97 12.94 7.57 3213.16 6.3 33.1715.90 3.26 13.80 5.70 3213.87 4.2 33.1726.17 2.48 14.33 3.70 3214.31 2.1 33.1736.26 1.65 14.51 1.65 3214.44 0.0 33.174-5.46 1.65 -11.51 1.65 3210.69 0.0 32.675-5.35 2.47 -11.31 3.52 3210.52 1.9 32.676-5.00 3.23 -10.72 5.31 3210.13 3.7 32.677-4.48 3

19、.87 -9.78 6.94 329.40 5.4 32.678-3.86 4.42 -8.53 8.35 328.32 6.9 32.679-3.17 4.89 -7.08 9.55 326.97 8.2 32.680-2.43 5.26 -5.46 10.52 325.41 9.3 32.681-1.64 5.53 -3.71 11.22 323.70 10.1 32.682-0.83 5.70 -1.88 11.65 321.88 10.5 32.6830.00 5.75 0.00 11.79 320.00 10.7 32.6840.83 5.70 1.88 11.65 321.88 1

20、0.5 32.6851.64 5.53 3.71 11.22 323.70 10.1 32.6862.43 5.26 5.46 10.52 325.41 9.3 32.6873.17 4.89 7.08 9.55 326.97 8.2 32.6883.86 4.42 8.53 8.35 328.32 6.9 32.6894.48 3.87 9.78 6.94 329.40 5.4 32.6905.00 3.23 10.72 5.31 3210.13 3.7 32.6915.35 2.47 11.31 3.52 3210.52 1.9 32.6925.46 1.65 11.51 1.65 321

21、0.69 0.0 32.6合计2283.8 左洞周边帷幕注浆工程，共设置注浆钻孔92个，钻孔总长度2283.8m。 4.3孔口管设置 在2m厚的混凝止浆墙上埋设108mm，壁厚5mm热轧无缝钢管作为孔口管，注浆导管外露200300mm，孔口管长度3m。孔口管埋设牢固，采用钢筋焊接固定，并有良好的止浆措施。孔口管起着导向作用，钻孔安装时要控制好外插角度，应要求测量人员对每一根管进行测量定位。 4.4钻孔采用地质钻机开孔，注浆孔直径不小于91mm，成孔后用高压风吹干净。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

22、钻杆的尾端，用全站仪检查钻杆的姿态并调整。 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。 4.5 注浆参数的确定在正式注浆前，选择三孔进行注浆试验，初步掌握浆液充填率，注浆量，浆液配合

23、比，凝胶时间，浆液扩散半径，注浆终压等指标。试验时注浆采用定压注浆：采用水泥水玻璃双液浆，参数暂定为：水泥浆水灰比0.5：11：1，水泥浆:水玻璃浆（体积比）1：1，水泥:水玻璃（重量比）1：0.05凝胶时间根据现场情况确定。水玻璃模数2.62.8，水玻璃浓度35Be'。 注浆压力：注浆压力根据水文地质及工程地质条件确定，其设计终压值一般较注浆处静水压力大0.51.5Mpa；当静水压力较大时，取静水压力的23倍初步确定。根据现场情况，初步设定为2Mpa。 浆液的配置和注意事项： 水泥浆的配置，先在机内放入定量清水进行搅拌，然后放入水泥，连续搅拌3分钟即可。 水玻璃浆的配制方法是现在搅拌

24、桶内加一定量的清水，然后再放入一定量的浓水玻璃，搅拌均匀即可。 两种浆液通过注浆机在混合器处混合后进入地层。 制浆注意事项：水泥水玻璃双液浆中水泥浆越浓，水泥浆与水玻璃的比值越大，则凝胶时间越短，一般在30秒到数分钟；若要缩短或增加凝胶时间，可加入速凝剂或缓凝剂，可调范围十几秒至几十分钟；为了保证浆液质量，配料时制浆材料必须计量准确，水泥、缓凝剂、速凝剂等固体材料采用重量称量法，水、水玻璃采用体积称量法，其中水、水泥、水玻璃称量误差不应大于5，外加剂称量误差不应大于1。 4.6注浆准备工作（1）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

25、密实性。 注浆管路连接图 （2）对于在工作面上显露并和注浆孔连通的裂隙，应喷射混凝土予以封闭。喷射混凝土以2530cm为宜，以免浆液从裂隙泄漏。（3）检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求，如不能保证连续注浆要求，则要等补足数量后才能注浆。（4）要对注浆系统进行压水检查，压力一般为设计注浆压力的1.2倍。以检查各注浆机具的密封性和完好性，同时检查搅拌机运行状况，发现问题立即解决，以免在注浆过程中因机械故障而造成注浆中断。（5）检查止浆塞的磨损程度，若发现止浆塞不能有效密封注浆，应立即更换，以免从止浆塞返浆，凝固后使注浆芯管无法拔出，影响正常施工。4.7注浆工艺流程 4.8 注浆方式以及注意事项

26、根据现场实际情况拟采取后退分段式注浆的注浆方式：后退式分段注浆利用钻机钻孔，将气囊（水囊）式止浆塞置入注浆钻孔内，通过输水（气）设备，使止浆塞膨胀，和岩壁形成止浆系统，满足分段后退式注浆要求。每注浆段长5米，第一注浆段完成后，后退止浆塞至下一注浆段预定位置进行第二段注浆，如此下去，直至该孔注浆完成后开始下一注浆孔的注浆施工。见下图图4-12 后退式分段注浆示意图 注意事项： 对于涌水压力较小的注浆孔，可将止浆塞放入孔中直接进行注浆。对于水压力较大的注浆孔，可将注浆芯管焊在法兰盘上。 由于岩石破碎或涌水量过大，不能一次性成孔时，设置孔口管并采用分段进行式注浆，在该注浆段完成注浆后，扫孔钻进至下一

27、阶段，然后注浆，如此反复，直至设计深度。 注浆泵流量的控制 注浆泵流量大小通过调整注浆机的运行速度来控制。 注浆顺序 先注外圈、后注内圈，同一圈由下而上间隔施作。4.9注浆量的确定 每循环长度为32m，单孔有效扩散半径为1.2m，注浆范围为隧道开挖轮廓线外6m。 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：浆液单孔注浆量：Q=·R2·L·n··式中：Q单孔注浆量（m3）；R浆液平均有效扩散半径（m）取0.95m；L注浆孔长度（m）；n围岩孔隙率，根据围岩情况取30%；浆液充填系数，取0.8；损失率，取1.1；注浆压力及单孔扩散

28、半径：终孔压力为静水压力的23倍，单孔注浆有效扩散半径为1.2m。 4.10 注浆结束的判定（1）注浆结束标准根据注浆压力和注浆量来控制。一般采用定压注浆。当注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆10min以上，进浆量小于初始进浆量的1/4，检查孔涌水量小于0.2L/min，可结束本孔注浆；全段注浆结束标准：所有注浆孔均符合单孔结束条件，注浆后隧道预测涌水量不大于13 m³/(d.m),可结束本循环段注浆。注浆结束时，应先打开泄浆管阀门，再关闭进浆管阀门并汲清水将注浆管路冲洗干净后方可停机。（2）注浆效果检查全部注浆孔注浆结束后，于断面上下左右及中部各设一检查孔，每孔长约20m,孔

29、径与注浆孔相同，测孔内涌水量或进行压水试验，若满足设计要求，则可以开挖，否则进行补注浆。注浆效果判断标准：对注浆过程中的各种记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求；检查孔出水量小于0.2L/min，任一检查孔涌水量小于10L/min；检查孔钻取岩芯，观察注浆填充情况；根据注浆前后地层声波速度大小对比来判断浆液的填充密实程度；采用各种手段测定工作面注浆后的涌水量，涌水量小于定值，则质量合格；如不能达到以上要求，则要根据情况进行补孔注浆，直到满足上述要求为止。一个段落注浆完成并达到设计龄期后，由监理单位负责对注浆效果进行检查。注浆效果经检查达不到设计要求时，不得进入下道施

30、工工序，由施工单位采取补浆措施，并经监理复检合格后方可进行开挖。4.11 异常情况的处理 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，缩短胶凝时间；若仍跑浆，在漏浆处采用普通风钻钻浅孔注浆固结。 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，缩短胶凝时间，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，以便凝结；有时也可以进行间歇式注浆，但停注时间不

31、能超过浆液凝胶时间。4.12注意事项 为确保注浆效果，施工中要做好以下工作： （1）认真填写掌子面地质描述，及时向设计上报超前地质预报成果，以便及时进行帷幕施工设计，以指导施工。 （2）严格按设计和施组安排进行布孔，严格掌握布孔参数，并认真做好钻孔记录。钻孔资料将对注将施工提供较为直接依据。 （3）严格按既定注浆顺序按跳孔原则定量定压或定压原则进行控制钻孔和注浆施工。 （4）搞好现场注浆试验，在注浆施工前分别取3个孔均以定压注浆原则进行注浆试验，以验证注浆计算设计合理与否。验证合理后，应按所选参数进行注浆控制。否则，监理单位将及时将注浆试验情况报设计单位并上报指挥部，组织五方会勘，重新确定现场控制参数。 （5）严格控制现场注浆，按设计原则进行注浆量控制，当出现个别注浆孔长时间注浆而压力不上升时，适当调整注浆材料和浆液配比参数，以便通过采取复注浆措施到达可控区域注浆，并满足加固圈厚度要求。 （6）复注浆措施：当注浆压力长时间不上升时，应停止注浆，待8小时后对该孔继续注浆或在该注浆孔旁进行补孔注浆。五、安全质量保证措施 5.1 安全保证措施 成立以项目经理为第一责任者的安全生产组织领导机构，自上而下形成安全生产保