某隧道浅埋破碎带地表注浆加固方案

xx隧道浅埋破碎带地表注浆加固方案xx公路工程部xx至xx高速XX合同段项目部二〇一〇年五月十二日xx隧道浅埋破碎带地表注浆加固方案我项目部施工的xx隧道YK5+679～YK10+360(ZK5+676.108～YK10+330.31)进出口围岩破碎，节理裂隙发育，其自稳能力差，5月5日上午开始管棚钻孔施工，21#孔开孔10米，存在塌孔严重，钻至21米断掉钻杆5根，冲击器损害一个，钻头1个,其中钻进时间为当天上午7：00到晚上9：00，时间长达14个小时；面对当前施工实际情况，项目部先后在五月6日至11日组织施工人员对13#、15#、17#、23#、25#、27#孔钻进，出现同样成孔困难、卡钻、塌孔现象。针对我标进出口埋深较浅，围岩破碎，节理裂隙发育，其自稳能力差，难以形成平衡拱效应，大管棚施作时出现成孔困难、卡钻、塌孔现象，项目部召开了技术骨干会研究决定，通过采取预注浆加固技术，保证了岩体稳定，确保施工安全，具体技术方案如下。1、工程概况xx至xx高速公路第XX合同段位于xx省xx市的西南部，起点位于xx区xx镇xx，终点为xx区xx镇与XX相连，呈南北走向，起讫里程YK5+679～YK10+360(ZK5+676.108～YK10+330.31)，为分离式双洞隧道，左线隧道全长4654.202m、右线里程全长4681m。平面为直线段，隧道右线进口端纵坡为1.883％，出口端纵坡左线为1.883％，路面横坡2％。隧道建筑限界宽10．25m，界限高度5m。设计图左右线进出口初期支护为Φ89×6mm的长32m大管棚，在管棚施工时成孔困难，卡钻、塌孔现象严重，致使施工进度缓慢，成为制约全线工期的控制性工程。2、原因分析及采取的措施xx隧道南北走向，属于低中山地貌，沿线主要地层为中更新洪积层，沟壑纵横，为丘陵沟壑地形，基岩大多裸露，覆盖层较少；隧道区地貌上为带状侵蚀～剥蚀大～中起伏中山区，沟谷多为南北向“V”型和“U”型。总体地势为中间高两边低，海拔400～1328.83m，隧道最大埋深532.94m；地层为第四系中更新洪积层，下伏基岩侏罗系凝灰岩、凝灰角砾岩，岩质较软，节理发育，表层风化严重，受构造影响，节理裂隙发育，岩体较破碎，地下水分为三个水文地质区，分别为基岩裂隙水、松散岩类孔隙水及碳酸岩类岩溶水。隧道左、右线进出口的地形、地貌及围岩地质情况相差不大，左线出口暗洞桩号：ZK5+716，右线进口暗洞桩号：YK5+699；两洞口水平净距约20m，洞口段约161m范围内围岩都属v级浅埋段，其中约40m范围内洞顶埋深1.5—35m,隧道右线进口YK5+699～YK5+731(40m)，左线出口ZK5+716～K5＋756(40m),单洞浅埋破碎带埋深较浅，围岩为碎石土，或强风化凝灰岩，且节理裂隙发育，破碎，其自稳能力差难以形成平衡拱效应。因此，大管棚施作时成孔困难，如不采取措施，隧道掘进时将会有更大的施工安全隐患，后经分析研究，采用地表注浆预加固技术处理。3、地表注浆预加固技术处理措施通过分析，采用水泥—水玻璃双液浆注浆，从其施工作用上看，施工工艺属于静压注浆中的固结注浆，从注浆理论上属于渗透注浆。通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，利用该种浆液速凝且凝固时间可控，浆液结石率高，结石体早期强度大的特性，在相对较高的灌浆压力下，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走碎石土及岩体裂隙中的水分和空气后占据其位置，使双浆液在劈裂的孔隙或裂隙中混合并迅速凝结，形成“结石体”，使原来松散围岩胶结成一个整体，改善隧道成拱稳定的条件，从而达到保证工程安全及顺利掘进的目的。3．1注浆参数设计注浆采用水泥—水玻璃双液浆液。设计配比水泥浆水灰比1：1(重量比)，水玻璃按水泥重量的5％掺配。其中水泥选用普通硅酸盐32．5R型水泥，双浆液中的水玻璃波美度40—45，模数为2．9～3．1，注浆压力0～1．0MPa，浆液配合比通过试验确定，注浆浆液的浓度由稀到浓，注浆压力由低到高。3．2注浆范围注浆范围根据地质情况、隧道施工方法等因素综合考虑。本次地表注浆加固的区段为：右线进口YK5+699～YK5+739(40m)，左线出口ZK5+716～K５+756(40m),单洞长共40m，竖向范围为开挖轮廓以外至地表1.5米以下，具体的加固范围如下图所示。注浆时，先行钻孔，钻孔孔径为128mm，之后在钻孔内放人89mm的注浆管，注浆管1．5m以下设置成花管，通过注浆管向围岩注浆。3．3注浆孔位的布设在隧道地表注浆的设计中，由于地层的不均匀性，浆液的扩散半径是不规则的，利用公式很难准确计算扩散半径。注浆扩散半径与渗透系数、孔隙率、注浆压力、浆液的注入能力、浆液的粘度及注浆时间等多方面的因素有关。依据现场岩层情况，注浆扩散半径暂定为1.5米，并通过现场注浆岩层观察，对注浆压力、注浆量和注浆时间等情况及时进行调整，在最终确定本次注浆的扩散半径。3．4注浆次序及注浆压力隧道注浆以加固为目的，所以总体注浆顺序为：由出口向进口方向按顺序进行，注浆时先外围后内部，并采取同排隔孔错开的注浆方式。每孔又采取分段注浆的方式，每次注浆结束后及时清孔，以便保证下次顺利压注。3．5注浆的施工方法及施工要点3．5．1注浆施工方法①清表：清理地表施工现场；②钻孔：按设计钻孔位置开始钻孔，钻孔孔径为φ128mm；注浆施工方法采用自下而上分段注浆法：将钻孔一直钻到设计孔深，然后自下而上逐段进行注浆。如图所示。③清孔：采用高压风将孔内泥浆杂物吹干净；④下管：在钻孔内放入φ89mm注浆管，注浆管下半段设置成注浆花管，将加工好的注浆管插入孔内；⑤封孔：为了确保注浆压力及注浆效果，地表下1．5m孔深范围用水泥砂浆密封；⑥压浆：用压浆机将配好的浆液注入孔内。3．5．2注浆工艺要点(工艺流程如图所示)水泥浆池水泥浆池注浆泵混合器水泥水稀释水玻璃水玻璃原液水孔口阀混合胶管止浆塞注浆管注浆孔搅拌机高压阀①注浆开始前做好准备工作，包括机械器具、仪表、管路、注浆材料、水、电等的检查及必要试验。②注浆过程中，经常观测和记录注浆压力的变化情况，掌握注浆量，特别要注意止浆盘的变形和饱浆情况，如果止浆盘发生变形，应停止注浆，及时处理。发生跑浆时，及时用填塞棉砂、打木楔和糊塑胶泥或速凝砂浆的方法堵漏。③为使浆液在孔内一定范围内扩散，而不致串浆或冒浆，影响注浆效果，在进浆量很大而压力不上升的情况下，以注浆量控制注浆为结束标准，一般情况下为0.22m3/m,当进浆量很小时，以注浆压力2MPa来控制。④启动注浆泵，正常运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调节旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上，随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，会自动停泵。针对隧道工程地质与水文地质状况和隧道结构实际状况，确定了注浆孔的布设间距、注浆孔深度，注浆次序及注浆压力等。为了保证注浆加固质量，在注浆实施过程中，