隧道帷幕注浆施工作业指导书

-1-帷幕注浆施工作业指导书1编制目的为了较好的组织、指导现场施工，提高施工质量及生产效率，保质保量的完成施工进度，特编制帷幕注浆施工作业指导书。2适用范围该作业指导书适用于隧道富水区各种岩溶水地段施工。3超前帷幕注浆主要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。4注浆预设计方案超前帷幕预注浆，每一循环长度30~40m，固结范围：开挖轮廓线外3~5m。地段位于暗河下部，极易发生突水、突泥，预设计采用平导衬砌外3～5m超前帷幕注浆加固地层。5帷幕注浆材料、设备5.1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。⑴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5～10Mpa，抗渗性能好；工艺设备简单，操作方便，但难以注入0.2mm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。⑵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5～20Mpa，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10-3cm/s，抗渗性能好；-2-但难以注入0.2mm以下岩溶裂隙；采用双液方式注入，施工工艺较单液复杂。⑶TGRM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0.2mm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。其主要性能指标见《TGRM水泥基特种灌浆材料性能指标表》。TGRM水泥基特种灌浆材料性能指标表项目指标值比表面积（m2/kg）≥700水下不分散性PH≤11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）≥50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。5.2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型混合器施工中以多功能轨行式台架为龙头骨架，以注浆管路为脉络，以轨道平板车为载体，将钻孔系统、注浆系统、浆液制备系统、运输系统等设备有机地组合在一起，形成机动灵活的轨行式钻孔注浆列车。钻孔注浆列车见《钻孔注浆列车图》。-3-钻孔注浆列车图各轨道平车之间用车钩连接，由电瓶车牵引，可迅速就位和撤离。钻孔台车用于安放钻机(含风动钻机)推进器及支架、操作台及注浆管路。1号轨道平车用于安放液压钻机的泵站，与钻孔台车共同组成钻孔系统。2号轨道平车为注浆车，上面安放ZG6310单液注浆机两台，KBY50/70双液注浆机一台、2TGZ60/210可调压注浆机一台，根据注浆工艺要求选用不同的注浆泵。与孔口管、高压闸阀、注浆管、吸浆管共同组成注浆系统。3号轨道平车为制浆车，JZ350叶片式搅拌桶两台，自搅拌储浆桶一台。另设水玻璃桶一个，容量1m3。4号为18m3梭式矿车，用于水泥运输、存储。与3号车之间设活动跳板。5号轨道平车为水玻璃罐车，与4号车共同组成后勤保障系统。水玻璃运到后，直接用浓油泵抽送到前面的水玻璃桶。6帷幕注浆工艺和作业要点6.1注浆工艺流程钻孔台车1号轨道车2号轨道车3号轨道车4号轨道车5号轨道车钻机泵站车制浆车水玻璃车水泥车（TGRM）注浆车-4-帷幕注浆施工工艺流程图6.2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30～40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。-5-500500300020001100开挖轮廓线ABCDABCD轨顶面767574927324234748729089717046229110188694521434420641719184142656667688786858498991001021061051071031049697828363626180816039401615381437133612593511957958341057339939478563287755317543064950515253295425262728321YXA-A断面-6-6.3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。6.4注浆参数的选择每循环注浆长度30～40m，单孔有效扩散半径2.5m左右，终孔间距2.0～3.0m；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。242322212019181716151413121110987654321B-B断面254847464544434241403938373635343332313029282726C-C断面767574927390897170911018869646566676887868584989910010210610510710310496978283636261808160599579585793947856775554515253724950D-D断面-7-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2～3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：Q=πR2Lnαη式中：Q-单孔注浆量（m3）；R-浆液扩散半径（m）取2.5m；L-注浆孔长（m）；n-地层的裂隙（％），取2～4%；α-浆液在岩石裂隙中的充填系数，视岩石情况取0.3～0.9；η-浆液消耗率，取1.1。6.5止浆岩盘一个止浆岩盘止浆效果的好坏，将直接关系到帷幕注浆成功与否。本隧道根据注浆段围岩情况预留不同厚度的止浆岩盘：一般取5～7m，这样既确保注浆效果，又避免每个注浆循环浇筑混凝土作为止浆墙这道工序，可以加快施工进度。6.5.1止浆岩盘的施工当出现大股涌水时，应采用下面的施工方案：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5～7米，分两段施工，第一段为3米长，第二段为2~4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φ260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φ108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φ32小导管，小导管环向间距40cm。第二段止浆浆引水管第一段止浆集水槽泄水管-8-6.5.2止浆岩盘注浆加固⑴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，φ108泄水管，布置在引流管下方。⑵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φ108泄水管注单液浆，直至引水管内有浓浆流出后停止。⑶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。6.5.3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。⑴套管加工：采用两根Ф32小导管，套入Ф108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。(见图2)⑵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Ф108间空隙时，出水点水便从Ф32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L引水孔注浆孔出水点φ32φ108-9-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。⑶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2～3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。6.6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YQ-100型冲击式钻机钻4.0m深，再将φ108孔口管插入，外露20～30cm，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。6.7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（P≥1.0MPa），且水量较大（Q≥20m3/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