隧道岩溶专项工程施工设计方案

...⑤注浆施工A.试泵开泵前先将搅拌桶中加满清水,三通转芯阀调到回浆位置,待泵吸水正常时,将三通回浆口慢慢调小,泵压徐徐上升,当泵压达到预定注浆压力时,持续二、三分钟不出故障,即可结束。B.安装注浆管和止浆塞钻孔完毕,进行清孔检查,在确认没有坍孔和探头石的情况下,方可下管。否则,必须用钻机进行扫孔。注浆套管外露的长度不小于0.3m,以便连接孔口阀门和管路,嵌入基岩大于0.5m,用M15水泥砂浆<或用水泥与水玻璃混合浆>固结,并将孔口套管四周捣实封闭,防止浆液从套管周围冒出,影响注浆效果。注浆管安放好后,在注浆管管口加上孔口盖,以防止杂物进入。C.压水试验用1.5～2倍于注浆终压对系统进行压水试验检查；检查管路系统能否耐压,有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备机况是否正常；使设备充分热身。试运转时压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力,并持续15min。D.浆液配制进场注浆材料必须符合要求,注浆用水应是可饮用的河水、井水或其他清洁水,水泥采用普通硅酸岩水泥,水泥标号为PO42.5。水泥应保持新鲜,一般不应超过出厂日期三个月,受潮结块不得使用,水泥的各项指标由实验室现场抽样检验。施工中采用的水玻璃波美度为38°～43°Be,模数2.4～3.0。a纯水泥浆：水灰比0.8:1～1:1的纯水泥浆用于全填充岩溶及岩溶孔土层部分注浆。b水泥砂浆：水：水泥：砂=〔0.8~1.0：1.0：1.0,用于无填充物的大溶洞。c水泥水玻璃浆：溶岩连续灌浆15t不见仍不见灌浆压力上升或吸浆量下降及地表冒浆等情况,采用提高浆液浓度或双液压浆措施。双液压浆时采用水泥浆与水玻璃之体积比1：0.08实验人员负责现场监督浆液的拌合并进行抽样检测,以保证浆液的拌制质量。d注浆压力及顺序注浆压力一般基岩中为不小于0.1～0.3MPa,岩土界面附近逐步加大到0.3～0.5MPa。注浆孔施工应自隧道两侧向线路中心的顺序进行,先两侧后中间,以保证注浆质量。注浆施工按照《注浆技术规程》<YBJ44-92>有关规定与设计要求进行。⑥结束注浆当注浆达到下列标准之一时,可结束该孔注浆：A.注浆孔口压力维持在0.2MPa左右或者逐渐上升到0.4MPa,吸浆量不大于40L/min,维持30min。B.冒浆点已出注浆范围外3～5m时。C.注浆钻孔基岩完整,或多次注浆,孔口压力超过1.5MPa。D.单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍,且进浆量明显减少时。⑦提管、回填注浆完成后应立即拔管,若拔管不及时,浆液会把注浆管凝固住而造成拔管困难。拔出管后留下的孔洞,及时用水泥砂浆封孔。5.3注浆效果检查岩溶注浆完毕后,我们通过4种方式进行注浆效果的检查：①压浆前后遵循《铁路工程物理勘探规程》<TB10013-2004>采用瞬态面波法进行探测。根据注浆前后瞬态面波VR特征的变化对比,确定注浆效果较好确实起到加固地基的效果。②根据注浆前后钻孔试验的单位长度吸水量对比,检查注浆效果。在钻孔注浆后,单位长度吸水量小于注浆前吸水量4%左右。③钻孔检查。检查孔数为注浆孔数量5%计,取芯后发现浆液充填密实。5.4注意事项①施工前查明隧道附近的岩溶情况及成因〔如岩溶类型,发展规律,有水情况,溶洞顶板厚度及岩石破碎程度等,以便采取有效措施。②对隧道下危害性大的岩溶必须将处理经过、施工方法及发现问题采取的措施等,随时记入工程日志簿中,以备查考。③隧道附近岩溶的处理,根据设计检算决定,严格按设计要求处理。⑤当岩溶中遇有软弱填充物质时,视情况加以清除,同时将岩溶表层的风化破碎层凿除再砌筑片石或灌注混凝土。⑥在有水岩溶的出入口,禁止弃碴堵塞。同时做好排水措施,准备好排水设备,以免造成质量事故。⑦对有水岩溶采取疏导措施,不得任意堵塞其出口。⑧注浆管线固定,不宜过长,一般为30～50m,以防压力损失。⑨注浆孔应跳孔施钻,不得全部钻孔完成后再注浆,以免孔位串浆.注浆孔施工应自隧道中心的顺序进行,先两侧后中间,以保证注浆质量。⑩当出现串浆或地表返浆,采取间歇注浆方式,间隔时间30到60分钟。六、注浆管理流程根据《大西铁路客专公司工程建设项目隧道注浆管理办法》中规定,隧道工程注浆按照动态设计进行管理,采取"先批准、后实施,五方确认,第三方审价"的原则予以控制,根据地质勘察、超前地质预报和现场揭示的地质情况,及时调整注浆预设计。对施工图明确规定的注浆段落,在隧道开挖接近注浆段落时,由施工单位填写变更建议书报公司指挥部,公司指挥部组织四方现场会商,设计单位进行地质核对,若核对结果与施工图地质不一致,差别较大时,应调整原预设计处理方案,办理变更设计。对超前地质预报或开挖揭示出溶腔、隧底或周边探查出溶腔、采空区等后,施工单位填写变更建议书报公司指挥部,由公司指挥部组织召开四方会议形成会商记录,根据会商结果,由设计单位对隧道溶岩、断层破碎带、采空区〔洞穴等进行探查,探明并确定隧道岩溶、断层破碎带、采空区等的范围、深度、预计空间大小,根据探明的情况,编制专项注浆预设计处理方案,并经施工图审核单位审查同意后,方可实施。每个注浆连续段〔含堵水、岩溶、断层破碎带、采矿区等注浆处理结束后一周内,施工单位及时组织施工资料整理,编制注浆总结报告〔文件,按附表7的格式报送监理、设计、施工图审核单位签认盖章后上报建设单位指挥部。注浆施工前,由我单位负责在工艺试验前3日书面通知监理和设计单位,设计、监理单位参加注浆工艺试验。我部负责做好工艺试验记录。若需修订注浆施工参数时需及时通知设计、监理单位当日确认。注浆过程中,现场技术人员进行旁站,监督、检查、进行必要的影像资料记录,并按照注浆结束条件同监理一同确认注浆效果。注浆结束后,我部按照设计要求的质量检验手段如采取物探、钻芯、注水试验等方法进行注浆效果的验证。并邀请监理单位见证、旁站,做好影像记录。我部及时将岩溶区超前地质预报、周边及隧底探查资料报设计、监理单位。注浆前开展工艺试验,制定施工方案报批并组织实施,按附表5格式每周五报公司指挥部。对注浆所用的材料应单独管理,并建立台账。注浆过程及时收集和整理注浆施工记录、注浆孔位竣工图、影像记录、检验记录等,做好过程原始记录等资料。编制注浆总结报告文件上报。隧底为可溶岩的隧道及永久斜井均需进行隧底岩溶探查,相关要求及原则如下：1.隧底岩溶探查主要为地质雷达和地震映像两种方法,其中,ⅡⅢ级围岩采用两种方法相互印证探查,ⅣⅤ级围岩采用地震映像法探查。地质雷达应采用天线频率小于等于100MHz的仪器〔同时保证探查深度的要求,地震映像地震点间距2m。2.隧底岩溶探查于隧道仰拱或底板施工完成约2km后开始施做。3.每种方法各布置3条测线,其中,测线1位于距左侧排水沟边约1m处,测线2位于距右侧排水沟边约1m处,测线3位于距中心排水沟边约0.5m处,根据开挖揭示岩溶发育位置左右交替施做,交替测线长度100m,上述距排水沟距离应根据现场实验微调,以达到探查的目的。4.根据物探成果,需对岩溶发育段落进行钻孔验证。七、质量、安全、环保和职业健康保证措施7.1质量控制及检验7.1.1注浆效果评定方法对注浆效果进行合理的评价是保证安全施工,确保注浆质量的关键。根据作者研究,目前,采用的注浆效果评价方法可划分为五大类。注浆效果检查评定方法分类7.1.1.1P-Q-t曲线法P-Q-t曲线法是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、注浆机理、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。对于一般注浆工程,不必采取钻孔取芯,基本上都可以采用P-Q-t曲线法对注浆效果进行十分有效的评判。一般而言,只要注浆施工中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〔常取1～4MPa,注浆速度达到设计速度〔常取5～20L/min,那么,注浆效果基本是可以满足加固和堵水要求的。7.1.1.2注浆量分布特征法注浆量分布特征法分注浆量分布时间效应法和注浆量分布空间效应法两种,即注浆量分布时空效应法。注浆量分布特征法简单易行,不必要采集过多的注浆信息,只需要统计和分析注浆施工过程中注浆量这一个参数就可以达到对注浆效果的合理评价。7.1.1.3涌水量对比法涌水量对比法是通过对注浆过程中各钻孔涌水量变化规律进行对比,或对注浆前后涌水量进行对比,从而对注浆堵水效果进行评价。一般来说,要达到良好的注浆效果,满足开挖要求,注浆后涌水量不得大于10m3/h,注浆堵水率应达到80%以上。7.1.1.4检查孔法检查孔法是针对注浆要求较高的工程所采用的一种方法,该方法也是目前认为最可靠的方法。检查孔法是在注浆结束后,根据注浆量分布特征,以及注浆过程中所揭示的工程地质及水文地质特点,并结合对注浆P-Q-t曲线分析,对可能存在的注浆薄弱环节〔一般在注浆量少的孔、涌水量大的孔、终孔交圈处设置检查孔,通过对检查孔观察、取芯、注浆试验、渗透系数测定,从而对注浆效果进行评价。一般来说,检查孔数量宜为钻孔数量的3～5%,且不少于3个,在高压富水地层注浆堵水工程中,检查孔数量宜达到5～10%。注浆要求越高,检查孔数量应越多。检查孔原则上不得利用原注浆钻孔。检查孔钻设深度以小于超前钻孔1m,以不钻穿设计的注浆圈为宜。7.1.1.5开挖取样法开挖取样法是在隧道开挖过程中,通过观察注浆加固效果、对注浆机理进行分析、测试固结体力学指标,从而对注浆效果进行有效评定,同时,开挖取样法也为下一阶段注浆设计与施工提供重要的价值。开挖取样法有加固效果观察法、注浆机理分析法和力学指标测试法三种评定方法7.1.1.6物探法目前,采取物探法检查评定注浆效果应用不多,技术也不太成熟。但物探法应用于注浆效果检查,可以宏观地评定注浆效果,特别是对于帷幕注浆的纵向连续性检测,目前尚无可靠的方法,物探法对检查帷幕的连续性有着较大的研究空间。5.2地下工程注浆效果检查评定方法选择表工程分类注浆方式分析法检查孔法开挖取样法变位推测法物探法P-Q-t曲线法注浆量分布特征法涌水量对比法浆液填充率反算法检查孔观察法检查孔取芯法检查孔P-Q-t曲线法渗透系数测试法加固效果观察法注浆机理分析法力学指标测试法水位推测法变形推测法隧道工程超前预注浆必测选测必测必测必测选测选测必测必测必测必测径向注浆必测选测必测基底加固必测选测必测必测必测选测必测回填注浆必测选测管棚注浆必测必测渗漏水治理必测选测必测变形处理必测必测坍方处理必测选测选测必测必测选测必测必测必测必测滑坡整治必测选测必测7.1.2注浆效果检查评定标准表评定方法评定标准分析法P-Q-t曲线法注浆施工中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<常取1～4MPa>,注浆速度达到设计速度<常取5～10L/min>。注浆量分布特征法①注浆量分布时间效应直方图应呈降趋势,结束时,后序注浆孔基本应达到吸不进浆的状态,即Q→0；②注浆量空间效应图表现特征为周边注浆孔注浆量大于中部注浆孔注浆量,后序孔注浆量小于前序孔注浆量。涌水量对比法①随着注浆进行,钻孔涌水量不断减少；②注浆后开挖过程中涌水量≯10m3/h,注浆堵水率应达到80%以上。浆液填充率反算法当地层中含水量不大时,浆液填充率应达到70%以上；当地层富含水时,浆液填充率应达到80%以上检查孔法检查孔观察法经过注浆后,检查孔应成孔完整,不得有涌砂、涌泥现象,流水量＜0.1L/m·min。检查孔放置1h后,也不得发生上述现象,否则,应进行补孔注浆或重新设计。检查孔取芯法检查孔取芯率应达到70%以上,岩芯强度应达到0.2MPa以上。检查孔P-Q-t曲线法检查孔P-Q-t曲线应较正常注浆时曲线型态要陡,注浆5～10min后,P、Q值均应达到设计值,否则,应进行补孔注浆或重新设计。渗透系数测试法对于截水帷幕,地层的渗透系数应＜10－5cm/s,否则,应进行补孔注浆或重新设计。开挖取样法加固效果观察法开挖面浆液填充饱满,能自稳,掌子面无水。注浆机理分析法开挖观察注浆加固方式达到预期的设计目的力学指标测试法注浆固结体抗压强度应达到0.2MPa以上,注浆后地层含水率应低于30%。变位推测法水位推测法在注浆结束后工程开挖过程中,帷幕注浆圈外水位应保持不变。变形推测法物探法应进一步研究,确定技术指标。7.1.3质量控制措施〔1应严格按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定,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参数,必要时应进行补孔。〔2注浆材料应满足设计要求,严禁使用过期结块的水泥,必要时进行检验。〔3注浆过程中,要根据不同情况选择合适的浆液和浆液配比。〔4浆液配比应符合设计要求,配浆时最大误差为：水泥、水玻璃、水±5%,外加剂±1%。〔5浆液搅拌应均匀,一般水泥浆、超细水泥浆搅拌时间为3～5分钟,但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。〔6注浆过程中发生串浆时,可采取两孔同时注浆措施。若隧道周边有泄水洞时,应对泄水洞进行埋管限排或封堵,并对排水管及泄水洞进行观察,若跑浆时可采取缩短凝胶时间,间歇注浆等措施。〔7注浆过程中,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。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比,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,以达到控域注浆目的。〔8注浆过程中压力突然升高,应及时查找原因,进行处理,确因浆液凝胶时间过短,则应停水玻璃泵,只注水泥浆,待泵压恢复正常后再进行双液注浆。〔9一台泵发生故障时,应立即换上备用泵继续注浆。〔10双液注浆时,必须使用带单向阀的浆液混合器,严禁用其它东西替代,以免造成管路及注浆泵的堵塞。〔11注浆过程中,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。〔12注双液浆时,要经常注意浆液的吸入比例,测试浆液凝胶时间,确保浆液强度和注浆堵水效果。〔13双液浆注浆结束后或注浆确实需要停较长的时间时,则先停水玻璃泵,后停水泥浆泵,并用清水清洗管路,以防堵管。〔14严格按照前进式〔后退式注浆设计的段长进行分段注浆,不得任意延长分段长度,必要时可进行重复注浆,以确保注浆质量。〔15注浆过程中要做好注浆记录,记录每孔的钻孔情况、注浆压力、浆液流量、注浆量,以及注浆过程中发生的事故等,为效果分析提供数据。〔16严格进行注浆效果检查评定,符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时,应进行补孔注浆。7.2安全保证措施7.2.1建立安全保证体系项目设立安全管理机构,建立现场安全监督、检查小组,针对工序特点,进行安全交底,严格执行项目经理部安全保证体系的有关规定,经理部与每个作业人员签订安全生产责任书。7.2.2安全教育和培训9.2.2.1对新进场的工人进行安全生产的教育和培训,考核合格后,方准许其进入操作岗位。7.2.2.2在采用新工艺、新方法、新设备或调换工作岗位时,对工人进行新操作方法和新工作岗位的安全教育。7.2.2.3设立每周一次的安全活动日,在班前班后会上检查安全生产的活动情况,并对职工进行经常性的安全教育和安全宣传活动。7.2.3落实安全责任制,制定安全管理的各项规章制度建立健全各项安全生产的规章和管理制度,体现"全员管理、安全第一"的基本思想,明确安全生产责任,做到职责分明,各负其责。施工中除操作人员本身加强各种安全措施外,经理部也将加大检查力度,搞好各方面的协调工作,坚决杜绝各种事故的发生。严格执行施工安全操作规程。7.2.4各项安全技术措施1.施工操作人员进入现场时必须佩戴安全帽,电工、电焊工必须穿绝缘鞋。电源接线连接必须规范。2.现场施工配置专职安全员,负责现场的安全管理工作,并建立安全保证体系。3.对各种施工机具要定期进行检查和维修保养,以保证使用的安全,所有施工机械由专人负责,其他人不得擅自操作。4.在设备显著位置悬挂操作规程牌,规程牌上标明机械名称、型号种类、操作方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等。5.超前支护机械工作平台应平整、坚实,防止施工中机械重心偏差及机械倾覆。6.压力注浆设备应由专人操作和管理,不得随意加压,不得对人、机械设备喷射,使用前严格检查,防止因爆管伤人、损物等事件发生。7.注浆期间掌子面后部至少埋设两个量测断面,严格按隧道施工规范加强量测,并加强掌子面周围初支和衬砌的观察。8.注浆管路及连接件必须采用耐高压装置,当压力上升时,要防止管路连接部位爆裂伤人。9.孔口管、止浆塞要安装固结牢固,施工期间严禁人员