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斜井注浆方案

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2020年4月19日
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厦门机场路一期（仙岳路～演武大桥段）工程
第JC3合同段小净距隧道段

左洞周边帷幕注浆方案

编制：
审核：
批准：

XXXXXX有限公司科研所
XXXXXX厦门机场路一期第JC3标项目经理部
二00七年六月二十七日

1 编制依据
（1）厦门市机场路一期工程第JC3合同段招标文件及施工图设计。
（2）超前探孔及超前小导管涌水情况；
（3）国家及地方相关技术规范、规定；
（4）现场施工条件及类似地层注浆试验及工程实例。
2 工程概况
2.1 施工情况
斜井工区左线隧道当前开挖进入Ⅳ级围岩地段，根据地质条件该段采取CD法开挖，该段①部在开挖过程中多次遇到不同程度的涌水。当前①部施工里程ZK8+962.2，②部开挖里程ZK8+936.6。

2.2 工程地质情况
根据地质勘查报告，ZK7+840.0～ZK8+010.0米段，地面高程19.1～20.8米，隧道底板设计高程-13.1～-16.6米，埋深32.3～37.3米。勘察时地下水埋深3.5～6.0米，水位高程15.4～15.5米。本段主要为浦南工业园区，建筑物以3层为主。第四纪松软地层厚10～20m，压缩性中等，渗透性弱；基岩岩性以细～中粒花岗岩为主，部分地段揭露有宽度不一的正长岩。本段f4断裂经过，具体位置尚难确定，断裂附近岩体破碎，局部可能有Ⅴ级围岩。基岩不均匀风化现象明显，钻孔多揭露有高1～7米的弱风化花岗岩残留体，岩体软硬不均现象显著。隧道洞身及洞顶以上10米范围内，主要为碎块状强风化花岗岩，多呈角(砾)碎(石)状松散结构，其内弱风化花岗岩残留体呈块状砌体结构岩体，渗透性总体属中等，稳定性总体很差。围岩总体属Ⅳ级。
在ZK8+938施工两个超前地质探孔，探明前方围岩存在全强风化围岩互层，部分地段围岩软弱。
2.3 水文地质
本区段水文地质单元主要为第四系松散类岩孔隙水分布区，地下水属潜水类型，地下水位埋深3～5米，补给来源主要为基岩裂隙水的上托补给。经过在左洞ZK8+908～ZK8+938钻探，探孔涌水量达4～5m3/h，隧道前方存在多处围岩裂隙水；开挖到ZK8+936.6时进行超前小导管施做时，拱部有一根小导管出现了涌水，涌水量达6～8 m3/h，涌水为清水。
2.4 地表水位及建筑物沉降情况
隧道内涌水后，地表水位观测孔水位下降反映明显，最大时水位下降达6m，房屋沉降达3mm/d。因此必须要对隧道进行深孔超前帷幕注浆堵水防止因地下水大量流失，造成土体固结沉降，影响地表建筑物的安全。
3 注浆方案
根据每一循环超前地质钻探探明的地层及涌水情况决定是否采用深孔超前帷幕注浆作为隧道开挖的辅助措施。
小净距隧道注浆每循环加固纵向长度为30m，开挖25m，预留5m作为下一循环的止浆岩盘。帷幕注浆加固范围为隧道拱顶轮廓线外3m，根据开挖方式采取分步周边帷幕注浆，先进行左洞①步注浆，再进行左洞②步注浆施工。
全断面周边预注浆设计见附图（一）、（二）。
3.1 注浆参数
全断面超前帷幕注浆参数见表1。
表1 全断面超前预注浆参数表
序号
参数名称
参数值
备注
1
加固范围
纵向
30m

径向
开挖轮廓线外3m

2
浆液扩散半径
2.0m

3
注浆终压
0.5～1.5MPa

4
注浆孔径
φ65mm

5
注浆速度
5～70 L/min

6
终孔间距
2.8m

7
注浆方式
前进式
分段长度5m
8
注浆孔数量
42个
左导洞20个右导洞22个
9
孔口管
L=2.0m，φ108mm，壁厚5mm

3.2 注浆材料
注浆材料为普通水泥—水玻璃双液浆，浆液配比参数如表2所示。注浆过程可根据实际情况进行适当调整。
表2 浆液配比参数表
名称
浆液配比
备 注
W:C（水灰比）
C:S（体积比）
水玻璃35～50Be’；32.5R以上普通硅酸盐水泥
普通水泥-水玻璃双液浆
（0.8～1）:1
1: (0.6～1)
3.3 注浆顺序
本循环注浆分①部和②部两个断面，注浆施工先进行①部注浆后施做②部注浆。
钻孔注浆施工采取间隔跳孔分两序进行，按先外后内，先上后下的方式进行，实施挤密形注浆加固。
3.4 注浆工艺
该段地下水丰富，裂隙发育，为了控制地表沉降和地下水流失，采取遇水即注浆的堵水方式，即当钻孔过程中遇到涌水时即开始注浆，在涌水地段，采取前进式分段注浆工艺，分段长度5m，钻孔过程若水量较小或无水时可适当增加钻孔段长以节约工期。
超前帷幕预注浆前进式注浆工艺流程图如图3所示。

图3前进式分段注浆工艺
3.5 注浆结束标准
a.单孔注浆结束标准
单孔注浆以定量定压相结合。
定量标准：每米注浆量控制在0.4～0.5m3，当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力依然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺压力达到设计终压，结束该孔注浆；
定压标准：注浆终压暂定为0.5～1.5Mpa，注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证，确定合适的注浆终压力。单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔。
b.全段结束标准
①设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。
②按总注浆孔的5～10%设计检查孔，检查孔满足设计要求。
3.6 注浆效果检查及评定
a．检查孔
注浆结束后，在注浆薄弱区域钻设检查孔，检查孔数量按设计注浆孔数量的5～10%考虑，检查孔要求不涌泥、涌砂，全断面涌水量小于1m3/d.m，否则应补孔注浆。
b.浆液填充率反算
经过统计总注浆量，反算浆液对空隙填充率，浆液填充率达到70%以上。
当注浆效果达到设计要求后，则可进行开挖施工，开挖施工到设计里程后，再次进行超前地质探孔，当任一探孔水量＞2m3/h，总流量＜10m3/h，需要进行下一循环帷幕注浆施工。
3.7 注浆施工
1）止浆墙施作。隧道开挖工作面至注浆设计里程后，在工作面挂Φ6.5，间距20*20钢筋网并喷射C20混凝土封闭掌子面，喷射厚50cm，止浆墙必须满足设计要求，以保证注浆效果。注浆过程若止浆墙出现开裂，跑浆等现象影响注浆效果，则必须进行补喷。
2）基底铺垫。由于矿研钻机对路面平整度要求较高，需要采用碎石渣进行铺垫，并在两边预留排水沟。
3）孔位标定。按设计在掌子面上将开孔位置用红油漆标出。采用罗盘确定注浆外插角，调整钻机满足设计钻孔方向要求。
4）钻孔作业。钻机采用低压力、慢钻速，采用Φ110mm的钻头开孔，钻深1.8m，退出钻杆，安装孔口管。
5）安装孔口管。在孔口管距法兰盘端部30cm处缠绕麻丝，成纺锤形状，缠绕长度不少于50cm，钻孔内放入锚固剂或快凝水泥砂浆，将孔口管顶入孔内。
6）注浆。钻孔至设计位置后按照注浆方式和注浆工艺流程进行注浆作业。
3.8 施工场地布置

图4 钻孔注浆场地布置示意图
4 材料计划
本循环注浆材料计划见表3所示。
表3 材料计划表
序号
材料名称
型号
数量
单位
备注
1
普通水泥
P·O 32.5R(早强)
500
t
施工中根据实际工程进度进料。
2
水玻璃
35Be′以上
500
t
3
麻丝

100
Kg

4
φ108孔口管

45
根
L=3m/根,前端带法兰盘
5
注浆法兰盘

10
个

6
橡胶止浆塞

10
个

7
方 木

8
其它

5 钻孔注浆机械设备配备
（1）钻孔设备
采用日本矿岩多功能快速钻机RPD-150C及配套钻杆进行作业。
（2）注浆设备配套
选用2台KBY-50/70及套制浆设备。
6 劳动力配置
单位作业面注浆及钻孔每班劳动力组织如表4所示。在施工中应各司其职，认真负责，相互协作，互相监督。
表4 劳动力组织表
序 号
工 种
人数（每班）
职责
备注
1
值班技术员
1
负责现场技术工作及注浆记录

2
工班长
1
负责工班人员安排、安全操作

3
司钻工
1
负责钻孔

4
司泵工
1
负责注浆泵作业

5
机修工
1
负责钻孔与注浆机械维修

6
辅助工
3
负责钻杆的装卸及拌料等

7
共 计
8

7 工期安排
钻孔注浆工期如下表所示。

表5 每循环超前注浆工期估算
施工区域
工期估算
备注
①部
6天

②部
7天

8 质量保证措施
（1）在钻至最后一根钻杆时，应及时将止浆塞及法兰盘加上，待钻至设计深度后，将止浆塞放入孔口管内；并用法兰盘固定牢固。
（2）采用后退式分段注浆时，钻杆要保持匀速转动，并按设计分段注浆长度和注浆量进行退钻。
（3）配制浆液严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量；为避免水泥浆中有杂物而引起堵管，在储浆桶上安设滤筛对拌制的浆液进行过滤。
（4）水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中要不停地搅动，防止浆液沉淀，影响注浆效果。
（5）注浆过程中遇到突然停电时，要立即拆卸下注浆胶管，用高压水冲洗干净管内的浆液；
（6）注浆过程中，若地层吸浆量很大时，注浆压力长时间不上升，可经过调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，以达到控制注浆范围的目的；
（7）注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆泵工作，打开泄浆阀泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆，如是管路堵塞，则清除故障后继续注浆，如管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆；
（8）注浆过程中，如发生其它孔串浆，可关闭该串浆孔继续注浆，但若发生频繁时，应加大钻孔与在注浆孔的间隔或钻一孔注一孔，减少串浆现象；
（9）注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时，可经过间歇注浆技术或经过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵，但若无效时，可暂停该孔注浆，分析原因，采取其它措施；
（10）注浆过程中，要保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断，注浆连接件、注浆变头应经常清洗干净，注浆结束后，一定要清洗管路，清洗完以后，把注浆管从注浆法兰盘上拆掉，并及时把注浆法兰盘从孔口管上拆掉，以便下一次扫孔；
（11）严格按照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；
（12）钻孔注浆时，值班工程师应根据地质情况调整注浆参数和注浆工艺，严格控制结束标准，保证注浆质量和效果。
9安全生产保证措施
（1）施工时项目部应安设有一定排水能力的排水系统，施工中应做好排水准备工作，以防止施工中大量涌水形成危害；准备好抢险材料，做好抢险准备工作；
（2）钻孔、注浆人员熟练掌握有关作业规程；禁止在不停机械的情况下进行任何修理；注浆泵及管路内压力未降至零时，不拆除管路或松开管路接头，以免浆液喷出伤人；钻机和注浆泵由专人负责操作，未经同意其它人不得操作；注浆人员在拆管路、操作注浆泵时戴防护眼镜，以防浆液溅入眼睛；
（3）注意用电安全，高空作业应有防坠落措施，采用合格电线，并安装漏电保护装置，防止漏电，布线、接头时要做到安全无障；
（4）在扫孔过程中，人员撤离到安全地带，防止由孔口吹出土石块伤人；
（5）每一孔注浆完成后，先泄压，再拆管，防止注浆管内高压伤人；
（6）钻孔、注浆上下同时作业时，搭设支架必须牢固，同时支架上必须面铺木板，以满足支架上人员和机械设备的安全正常使用；
（7）钻机、注浆泵应定期保养，修护，加油；
（8）注浆期间洞内要加强监测，随时掌控围岩变形情况，如发现围岩变形异常，立即采取措施。
10环境保护措施
（1）及时对掌子面渗水做好“引、排、堵”处理措施，减少由于渗水处理不当造成更大的渗流破坏，从而形成大范围的“潜蚀”或“流沙”现象。
（2）控制施工注浆使用的浆液泄漏，并对进入隧道排水系统中的注浆废液做净化达标处理，避免浆液污染洞外居民的生活、生产用水。
（3）在水泥搅拌过程中，水泥添加作业规范，搅拌设施保持密闭，防止添加、搅拌过程中大量水泥扬尘外逸。
（4）施工机械防止漏油，不将机械运转过程中产生的油污水未经处理就直接排放，或维修施工机械时油污水直接排放。