浅谈隧道注浆设计及施工

浅谈隧道注浆设计及施工中铁十六局集团有限公司技术中心二○○六年七月目录一、注浆目的二、注浆分类三、注浆方案四、注浆方案的选择五、注浆设计一、注浆目的隧道洞身处在地下水发育地段，大量排放可能影响当地生态环境时，采用“以堵为主，限量排放”的防排水原则。注浆主要目的是加固围岩，保证隧道洞室稳定，确保施工及运营安全，实现有控制排放，减少水资源流失。排水量控制标准按注浆后每延米洞壁渗漏量控制，一般不大于3m3/d·m。浅谈隧道注浆设计及施工注浆的主要作用：（1）降低围岩的渗透性，提高其抗渗能力，减少地下水的渗流量；（2）疏导(局部为堵水）水流，改善工程施工、运营条件；浅谈隧道注浆设计及施工基岩裂隙水从超长炮眼内喷涌而出（3）改善隧道围岩的力学性能，提高其整体性；（4）充填隧道周边围岩的溶洞、溶槽、裂隙，防止塌陷，改善其物理力学条件。浅谈隧道注浆设计及施工隧道内堆积体堆积体注浆固结后形态二、注浆分类根据工程地质条件、岩体完整性、岩溶发育情况、涌突水位置、水量、水压及岩体的综合渗透系数等选用以下注浆方法中的一种或几种的组合方法：1、充填注浆与基岩裂隙注浆2、渗透注浆3、挤密注浆4、劈裂注浆浅谈隧道注浆设计及施工三、注浆方案注浆方案采用超前帷幕预注浆、后注浆、局部注浆、补充注浆四种方案相结合，基本注浆方案分为下列几种：1、超前帷幕预注浆，每一循环长度30～50m，固结范围：开挖轮廓线外3～8m。浅谈隧道注浆设计及施工超前帷幕注浆纵断面2、开挖后全断面径向注浆，固结范围：开挖轮廓线外3～5m。浅谈隧道注浆设计及施工径向注浆横断面径向注浆纵断面3、局部注浆分为：局部超前预注浆、开挖后局部注浆等几种，根据超前地质预报探明的局部岩溶实际分布及开挖后地下水渗流状态分别采用。4、补充注浆为上述三种注浆方案实施后，仍未达到设计要求时，根据实际情况选择上述注浆方案一种或多种进行补充注浆。浅谈隧道注浆设计及施工四、注浆方案选择注浆方案应根据隧道工程、水文地质情况初步选定，施工中根据超前地质预测预报成果调整完善，合理选择注浆方案：1、对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部、物探异常区等，预测储水量大、水压高，直接揭示极可能产生严重突水突泥地段，采用超前预注浆方案，预注浆加固圈固结范围：正洞为开挖轮廓线外3～8m；平导为开挖轮廓线外2～5m。浅谈隧道注浆设计及施工2、对岩体完整、其结构性能可保证开挖安全，但大面积淌水流量大于控制排水量，且预测地下水压力较小时，实施开挖后全断面径向注浆，注浆加固圈固结范围：正洞为开挖轮廓线外3～5m；平导为开挖轮廓线外3m。3、岩体完整、其结构性能可保证开挖安全，但局部出水且流量大于控制排水量时，仅对出水处实施局部注浆。4、注浆后流量仍大于控制排水量、注浆固结圈综合渗透系数大于设计控制值或仍有局部出水点时，实施补注浆。浅谈隧道注浆设计及施工四、注浆方案选择1、钻孔布置注浆钻孔的布置，需根据注浆范围、注浆段长、单个注浆钻孔的作用范围、岩溶（岩层裂隙）发育情况、含水层分布情况、毛洞断面大小和钻孔作业要求而定。浅谈隧道注浆设计及施工五、注浆设计超前预注浆注浆钻孔长短结合并呈伞形辐射状布置全断面径向注浆浅谈隧道注浆设计及施工注浆钻孔按梅花型布置1、钻孔布置2、注浆段长及止浆岩盘、混凝土止浆墙厚度的确定根据工程地质、水文条件和钻机的能力（效率），为保证注浆质量，超前预注浆每一注浆段长度取为30～50m。为防止未注浆段地下水涌向工作面及下段注浆时跑浆，一般情况下，如工作面岩层较完整，可利用岩层作为止浆岩盘；若工作面岩层破碎，或地下水压力较大，则除利用岩层作为止浆岩盘外，还需灌注混凝土墙作为止浆墙。浅谈隧道注浆设计及施工止浆岩盘的厚度，应根据岩石的抗剪强度和裂隙发育程度以及保证下段注浆有设置止浆塞的位置加以确定，防止在钻进时孔口附近涌水而无法止浆。浅谈隧道注浆设计及施工混凝土止浆墙3、超前预注浆注浆方式与分段长的确定注浆方式分为前进式注浆、后退式注浆和一次全孔注浆。为使浆液在岩层裂隙中均匀扩散，保证注浆质量，提高注浆堵水率，对于单个注浆钻孔宜采用分段注浆方式。浅谈隧道注浆设计及施工超前预注浆分段长度系根据岩层裂隙发育程度和涌水量大小而定。为实现分段注浆，可采用分段前进式注浆或分段后退式注浆两种方式。分段前进式注浆宜用于裂隙发育或破碎岩层，其优点是堵水效果好，缺点是注浆钻孔钻进重复，工程量较大；分段后退式注浆宜用于裂隙不甚发育的岩层，其优点是注浆钻孔无重复钻进，工程量相对较小。浅谈隧道注浆设计及施工4、浆液扩散半径浆液扩散半径与围岩整体情况、注浆方式、注浆压力、注浆材料等有密切关系，一般情况下浆液扩散扩散半径为2.0～3.0m。浅谈隧道注浆设计及施工注浆加固范围5、浆液材料目前所用注浆材料按主要注浆原材料种类可分为如下两大类。⑴粒状材料：水泥浆液、超细水泥浆液、水泥基特种浆液、黏土浆液、水泥-黏土浆液。⑵化学材料：水玻璃类、丙烯酰胺类、聚氨酯类、木质素类、环氧树脂类等。浅谈隧道注浆设计及施工根据工程地质条件和注浆目的以及各种浆液材料的渗透性、渗透系数，注浆材料选用原则如下：围岩裂隙发育，可注性好的地层，可采用普通水泥浆液或水泥-水玻璃浆液。粉细砂地层（黏土含量低于2%）或围岩裂隙发育一般、可注性一般的地层，可采用超细水泥浆液或TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料。浅谈隧道注浆设计及施工含水、高压致密土体，可采用HSC超细高早强型水泥浆液或化学浆液。施工中应根据具体工程地质条件及注浆试验成果选择的注浆材料及浆液配合比。浅谈隧道注浆设计及施工现场注浆试验6、注浆量由于浆液的扩散半径与岩层裂隙很难精密确定，为准备注浆材料，根据隧道工程地质、水文条件和注浆方案以及所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。注浆量的估算按下式进行：Q=Anα(1+β)式中：Q—总注浆量，m3；A—注浆范围围岩体积，m3；n—围岩孔隙率，%；α—浆液填充系数（0.7~0.9）；β—注浆材料损耗系数。浅谈隧道注浆设计及施工7、注浆压力注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。因此，正确确定注浆压力与合理运用注浆压力有着重要的意义。注浆压力与岩层裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料的粘度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。通常情况下按如下经验公式计算：⑴P'P（3~5）P‘;⑵P=P'+0.5~1.5MPa式中：P—设计注浆压力（终压值）（Mpa）；P'—注浆处静水压力（Mpa）。浅谈隧道注浆设计及施工8、注浆工艺及要求注浆前，在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验，初步掌握浆液充填率、注浆量、浆液配合比、凝胶时间、浆液扩散半径、注浆终压等指标；孔口位置应准确定位，与设计位置的容许偏差为±5cm，偏角应符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于30cm；浅谈隧道注浆设计及施工8、注浆工艺及要求钻孔与注浆顺序应由外向内，同一圈孔间隔施工；岩层破碎容易造成坍孔或钻孔涌水量过大时，应采取前进式注浆，否则采取后退式注浆；孔口设孔口管，孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施；一个孔段的注浆作业一般应连续进行直到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。对于因实行间歇注浆，制止串浆冒浆等而有意中断，则应先扫孔至原设计深度以后进行复注。浅谈隧道注浆设计及施工9、注浆结束标准⑴单孔结束标准注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上；注浆结束时的进浆量小于20L/min；⑵全段结束标准所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；注浆后涌水量小于1m3/m·d；浆液有效注入范围大于设计值。浅谈隧道注浆设计及施工10、注浆效果评定为了检查注浆效果防止开挖时发生坍塌涌水事故，必须进行效果检查，通常是分析资料时要结合注浆设计，注浆记录，注浆结束标准，分析各注浆孔的注浆效果，看那些达到了，哪些是薄弱环节，有无漏注或未达到结束注浆标准的孔、原因何在、如何补救等。钻孔取芯法是在注浆薄弱的地方，钻孔检查，检查浆液扩散，固结情况、取芯率、并进行压水（抽水）试验、检查地层吸水率（透水率），计算渗透系数及开挖时的出水量。浅谈隧道注浆设计及施工