龙厦2#斜井注浆实施方案20080425.doc

新建工程龙岩至厦门铁路龙岩至漳州段

站前工程ZD-1标象山隧道

注浆堵水施工实施方案
YDK24+720～24+962、YDK25+435～25+580

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批准：

中铁隧道集团有限公司
龙厦铁路ZD-1标项目部经理
二OO八年四月廿五日

1、工程概况
象山隧道2#斜井位于龙岩市新罗区适中镇新祠村，斜井井身与右线线路中线的交点里程为YDK25+006.0，斜井与隧道采用斜交单联方式连接。
2#斜井井身全长约508米，主倾角22°，斜井采用有轨运输3车道，大型矿用绞车提升运输，正洞采用无轨运输。
隧道围岩地质条件极差，主要不良地质为：有F7断裂带，断裂带内地下水极发育；有岩溶富水段；煤层瓦斯段；软弱大变形段；高地温段；岩爆段。另在隧道出口方向有公祠煤矿和银坑铅锌矿采空区，采空区内有大量地下水。
2、涌水段水文地质情况
随着隧道右线的向前掘进，隧道内出水段依次揭露，洞内水量也随着增加，至2008年4月25日，隧道内总出水量已达到560m3/h，为不影响施工工期，建设、设计、监理、施工单位共同研究确定开挖后进行径向注浆堵水。本段揭露围岩主要为中薄层状泥质粉砂岩，弱～强风化，围岩总体稳定，局部节理裂隙发育，开挖后局部有自然坍塌，地下水极发育。
2＃斜井施工区域的正洞右线YDK24+720～+24＋962和YDK25+435～25＋580里程段有较多的散水和集中出水点，本次注浆堵水主要涌水段有7段，及个别出水点5处，详细出水情况见附表。
3、总体施工方案
根据业主组织“四方”现场办公会议，以及铁四院龙厦铁路指挥部隧道专业提供的象山隧道堵水方案，结合现场实际情况，设计如下方案。
（1）对YDK24+720～24＋739、YDK24+815～24＋826、YDK24+838～24＋862、YDK24+919～24＋933、YDK25+477～25＋488、YDK25+560～25＋580段拱、墙部位开挖轮廓线外5m范围岩径向注浆，安设φ50长5m注浆导管，注浆浆液为水泥浆液、水泥－水玻璃双液浆，水灰比（重量比）0.6:1～1:1，双液浆浆液比为1:1。参照“龙厦施（隧）09—55、56”施工。
（2）YDK24+753、YDK24+959、YDK25+455、YDK25+498里程点各单个出水点进行局部围岩注浆堵水，沿出水周围钻设6个注浆孔孔深5m,安设φ50长5m注浆导管，注浆浆液为水泥浆液、水泥－水玻璃双液浆，水灰比（重量比）0.6:1～1:1，双液浆浆液比为1:1。参照“龙厦隧参03—15、16”施工。
（3）对YDK25+525～25＋535长裂隙破碎带涌水，沿裂隙两侧钻设注浆孔，间距约1.5m左右；深度5m，安设φ50长5m注浆导管，注浆浆液为水泥浆液、水泥－水玻璃双液浆，水灰比（重量比）0.6:1～1:1，双液浆浆液比为1:1。参照“龙厦隧参03—15、16”施工。
（4）对YDK25+436超前探孔涌水，安设φ108，长3.0m带法兰盘的孔口管顶水注浆，注浆浆液为水泥浆液、水泥－水玻璃双液浆，水灰比（重量比）0.6:1～1:1，双液浆浆液比为1:1。参照“龙厦隧参03—11”施工。
详细注浆施工孔位布置见附图《象山隧道2#斜井隧道右线注浆堵水孔位布置展开图1、2》。
4、钻孔注浆方式、工艺
先对各集中涌水、股状涌水点以及探孔安装导水管（小导管、孔口管），导水管带丝扣或法兰盘，长5.0m或3.0m左右，根据扩孔深度中部适当缠绕棉纱，用风镐、风钻扩孔安装导水管，并用锚固剂或堵漏灵封孔固定，再按设计钻设注浆小导管，对没有施作初期支护的注浆区段或注浆点周围进行锚网喷，喷浆厚度不小于10cm作为止浆系统。
4.1、开挖轮廓线外5m范围全断面径向注浆
在YDK24+720～24＋739、YDK24+815～24＋826、YDK24+838～24＋862、YDK24+919～24＋933、YDK25+477～25＋488、YDK25+560～25＋580段涌水面积较大、涌水量多，采用5米小导管全断面（不含底板）径向注浆。
用风钻沿垂直于开挖轮廓线环向钻孔深5m，孔径φ52mm，安设长5m的φ50mm小导管。注浆钻孔呈梅花型布置，环向终孔孔间距2.5m，纵向间距2.6m。利用注浆小导管进行注浆施工，加固围岩，以达到抗水压要求。径向参数如表1所示，径向注浆完成后，对仍就流水的区域再进行补孔注浆，必要时采用其他钻机钻深孔（可用川桑豹等钻机钻孔）的方式进行补充注浆，直到达到设计要求。
表1 全断面径向注浆参数表
序号
参数名称
参 数 值
1
注浆加固范围
5m
2
布孔间距（终孔）
环向
2.5m
纵向
2.6m
3
浆液扩散半径
1.5m
4
注浆速度
10～50L/min
5
注浆压力
0.5～1.0MPa
6
小导管(孔口管)
φ50普通钢管,δ=3.5mm,L=5.0m

4.2、开挖轮廓线外5米范围局部径向注浆
对YDK24+753、YDK24+959、YDK25+455、YDK25+498里程点，采用5米小导管局部径向注浆。
注浆孔垂直于开挖轮廓线布置，采用风钻钻孔，孔深5m，钻孔间距为根据现场情况。安装φ50小导管（δ=3.5mm），长5m，利用小导管进行注浆。小导管距离管口0.6m处缠绕麻丝或棉纱，缠成纺锤型，打入围岩以利于止浆，注浆材料主要采用水泥—水玻璃双液浆，也可根据情况采用纯水泥浆，注浆压力为0.5～1.0MPa。
表2 局部径向注浆参数表
序号
参数名称
参 数 值
1
注浆加固范围
5m
2
布孔间距（终孔）
环向
根据现场情况
纵向
根据现场情况
3
浆液扩散半径
1.5m
4
注浆速度
10～50L/min
5
注浆压力
0.5～1.0MPa
6
小导管(孔口管)
φ50普通钢管,δ=3.5mm,L=5.0m

4.3、裂隙破碎带注浆
对YDK25+525～25＋535长裂隙破碎带出水，采用5米小导管进行注浆堵水。
注浆孔根据裂隙和出水的特点进行布置，采用风钻钻孔，孔深5m，钻孔环、排间距和钻孔角度根据现场情况确定，呈梅花型布置。安装φ50小导管（δ=3.5），长5m，利用小导管进行注浆。小导管距离管口0.6m处缠绕麻丝或棉纱，缠成纺锤型，打入围岩以利于止浆，注浆材料主要采用水泥—水玻璃双液浆，注浆压力为0.5～1.0MPa。
表3 裂隙破碎带注浆参数表
序号
参数名称
参 数 值
1
注浆加固范围
5m
2
布孔间距（终孔）
环向
根据现场情况
纵向
根据现场情况
3
浆液扩散半径
1.5m
4
注浆速度
10～50L/min
5
注浆压力
0.5～1.0MPa
6
小导管(孔口管)
φ50普通钢管,δ=3.5mm,L=5.0m

4.4、超前深探孔顶水注浆
YDK25+436处探孔，深45m，孔径φ120mm。先安装φ108孔口管(见图1)，管长3.0m，带法兰盘、闸阀，对探孔进行顶水注浆，注浆材料主要为水泥--水泥浆双液浆，注浆压力2.5Mpa，加固范围为探孔深度范围。
300cmmm

图1 孔口管安装加工示意图

注浆参数下见表4。
表4 顶水注浆参数表
序号
参数名称
参 数 值
1
注浆加固范围
45m
2
布孔间距（终孔）
环向
/
纵向
/
3
浆液扩散半径
2.0m
4
注浆速度
10～50L/min
5
注浆压力
0.5～2.5MPa
6
孔口管
φ108普通钢管,δ=4mm,L=3.0m

5、注浆材料
涌水主要是断层、破碎地段，主要采用普通水泥－水玻璃双液浆进行注浆堵水施工，可以根据情况选用普通水泥单液浆，必要时，辅以HSC等特种浆材。
注浆材料主要应根据浆液的可行性、可注性、环保、经济性及工艺实施难易度综合分析来选取。根据以往工程注浆堵水经验结合室内试验，注浆以普通水泥、普通水泥－水玻璃、铝酸盐特种灌浆水泥浆为主要材料。对于施工中遇到的特殊情况可根据注浆堵水的实际需要再进行其他注浆材料的选择。材料选择如下表4所示，注浆材料配比建议如表5所示。
表5 注浆材料选择表
序号
注浆方式
注浆材料选择
1
径向注浆
普通水泥单液浆、普通水泥水玻璃双液浆、铝酸盐水泥浆
2
补充注浆
普通水泥单液浆、普通水泥水玻璃双液浆、铝酸盐水泥浆
表6 象山隧道注浆材料配比表
浆液名称
原材料
浆液配比
普通水泥单液浆
42.5R普通硅酸盐水泥
水灰比 W:C=0.6:1～1:1
普通水泥-水玻璃双液浆
42.5R普通硅酸盐水泥
35Be′以上水玻璃
水灰比 W:C=0.6:1～1:1
水玻璃浓度30～35Be′
水泥浆、水玻璃体积比C:S=1:0.3～1:1
铝酸盐水泥浆
HSC或TGRM或其它
水灰比 W:C=0.6:1～1:1
6、钻孔注浆顺序
钻孔注浆顺序采用由外向内（从出水点外靠近出水点），从小涌水向大涌水处，由下向上、由边墙到拱部间隔跳孔，从散水向集中出水点，先注小导管最后顶水注引水管的原则，每次隔孔1～2个孔进行注浆，这样通过实施约束型注浆，达到注浆堵水、加固的目的。
钻孔注浆总体先施做边墙，再施做拱部。如注浆段较长，可分段施做，即钻孔注浆总体应“分序分段”施做。
7、钻孔注浆施工工艺
7.1、小导管加工
径向注浆小导管采用Φ50mm，δ=3.5mm普通钢管加工，管长5m，前端加工封闭成锥型，从管前端在管壁每隔30cm梅花型布置Φ4～6mm溢浆孔。小导管加工示意图如图2所示。
图2 注浆小导管加工示意图
7.2、注浆钻孔
径向注浆采用风钻钻孔，垂直于开挖轮廓线环向钻设φ52注浆钻孔。注浆钻孔呈梅花型布置，环向终孔环向间距2.5m，纵向间距2.6m。
径向注浆顺序按跳排跳孔的方式分两序孔进行，同序孔注浆一般顺序先边墙后拱部，钻孔的顺序与注浆的顺序相同，一般情况下分排分序打孔。
7.3、小导管安装工艺
钻孔后，立即安装小导管。为防止小导管安装后孔口周围漏浆，在安装时，先在小导管靠孔口处缠绕棉纱或麻丝，将小导管用风钻送入孔内，压紧棉纱或麻丝，起到止浆的作用。
7.4、注浆
采用全孔一次纯压式注浆。在注浆过程中，可先注单液浆，若周边不漏浆，则每个孔段先注一定量的单液浆，后注双液浆封孔。若周边漏浆或单液浆堵水效果差，则直接注双液浆，调整水泥浆与水玻璃液的比例、浓度来调节凝胶时间，达到注浆堵水效果。
注浆前先估算理论注浆量，以便更好的进行材料等的准备。单孔注浆量按以下公式估算。

式中：
—注浆量(m3)；
—扩散半径(m)；
—注浆段长(m)；
—地层裂隙度或空隙率（按0.3考虑）；
—浆液填充率（0.9）；
—浆液损失率(0.2)。
7.5、串浆漏浆处理
在注浆过程中，如发生串浆，可直接将串浆孔封堵，在该孔达到注浆结束条件后结束。如发生漏浆，用钢钎将麻丝或棉纱打入漏浆处封堵，如果仍不能堵水漏浆，则调整双液浆的浆液浓度、比例来封堵，必要时要补孔注双液浆来封堵。
8、注浆结束标准及效果评定
(1) 注浆结束标准
一序孔注浆结束标准以定量定压相结合为原则进行控制。注浆施工过程中，以定压1MPa为第一控制原则，如果长时间注浆压力不上升，可按定量标准进行注浆控制。
二序孔注浆结束标准以必须达到设计注浆终压为原则进行控制，注终压为0.5～1.0MPa。
(2)注浆效果检查及评定
A、P-Q-t 曲线法
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、注浆机制、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。
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，注浆速度达到设计速度(常取5～10 L/min)。
B、涌水量比较法
随着注浆进行涌水量明显减小，径向注浆结束后，涌水段涌水量不大于2m3/d·m则满足设计要求，否则需补充进行注浆施工。
9、机具设备和材料
表7 注浆机械设备配套表
序号
设备名称
性能型号
单位
数量
1
作业台架
自制
台
3
2
风钻
YT-28
台
6
3
履带式液压钻
川桑豹
台
1
4
注浆泵
（含注浆管）
0.5～7 MPa
台
4
5
搅拌机
自制
台
4
6
储浆桶
自制
个
8
7
混合器
T型
个
4
8
抗震压力表
量程0～16MPa
个
8
9
喷浆机
PZ-5
台
1

表8 原材料计划表
序号
原材料
性能型号
单位
数量
1
普通水泥
P.O42.5
t
满足现场
2
水玻璃
49.5Be’
t
满足现场
3
小导管
φ50普通钢管，
δ=3.5
m
5000
4
孔口管
φ108普通钢管，
δ=4
m
6
5
麻丝

Kg
80
6
其它
零碎物品

足量
10、劳动力组织
表9 劳动力配备表
序号
分 工
人数
备 注
1
技术员
7

2
工班长
4

3
司钻
12
6台风钻
4
钻机司机
2
川桑豹钻机
5
注浆
40

6
机加工
6

合 计
71

11、安全、质量、健康环保技术措施
11.1、安全技术措施
①建立建全各种岗位安全责任制，并设立专职安全员，严格执行现场交接制度；
②加强施工人员的安全意识，进行岗前安全培训，进场人员必须配备安全帽、防护鞋、防尘口罩等防护用品；
③高空作业平台架要加工牢固，平台周围设置防护栏；
④严格遵守钻探注浆安全操作规程，杜绝野蛮施工；
⑤各连接部件必须采用符合要求的高压配件，安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的连接必须牢固拧紧，注浆前必须对各连接部位进行检查，确保连接完好，防止高压下脱开伤人；
⑥注浆时，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止阀门破裂伤人；
⑦注浆开始时，先开进浆阀，再关闭泄浆阀；注浆结束时，先打开泄浆阀，再关闭进浆阀。应避免两个阀门同时关闭，防止因此造成压力突然升高产生危险，同样，拆卸注浆管必须待降压后才能进行；
⑧注浆时不能随意停水停电，必要时须提前通知。
⑨注浆施工期间，必须配备专职机电修理工，从而保证及时排除机械电器故障，确保施工正常进行。
⑩注浆前，在初期支护内缘沿环向设置临时钢架，确保施工安全。
11.2、质量技术措施
①建立完善的质量管理体系，设立质量检查小组，现场设质量检查员，随时对各个施工环节进行监督检查，质量责任到人；
②加强现场施工材料管理，保证施工材料满足设计要求，严禁使用不合格材料；
③严格按照技术交底作业，做好钻孔注浆施工原始记录；
④孔口管与孔壁间要封闭密实，防止孔口处跑浆，注浆过程中要随时观察注浆孔附近的串、跑浆现象及注浆中的异常现象，并采取相应措施，确保施工质量；
⑤注浆前，应对钻孔注浆设备进行检修，确保设备的正常使用；
⑥定期召开质量分析会议，对注浆工艺进行改进，提高注浆质量。
11.3、健康环保措施
①当注浆施工过程遇到超标瓦斯、放射性物质等危害身体健康时，必须采取措施进行预防，并尽量缩短在该环境下的作业时间，并加强通风等，注浆工作过时要戴防护眼睛，防腐蚀橡胶手套，穿好防腐工作服、鞋等；
②注浆过程中的漏浆、泻浆等废弃物不能随意排放，防止污染周围生活用水等，污染灌溉用水等；
③尽量减少影响地表水及地下水的走向流动及补偿，防止影响周围生态环境。
12、特殊情况应急措施
①注浆压力突然升高，应停止水玻璃注浆泵，只注水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆；
②由于压力调整不当发生崩管时，应停止注浆，待管路修复后再进行双液注浆
③当进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，也可注注停停，但停注时间不能超过浆液凝胶时间，必要时，可改注一定数量的水泥砂浆后再进行双液注浆；
④当发生跑浆时，则应缩短浆液凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液快速凝固，堵塞裂隙；
⑤准备集水坑和排水设施，一旦发生大的涌水，能及时抽排；
⑥在搞好超前地质预报的前提下，施工中要采取防突水、突泥的安全措施，以便能及时抢救和紧急疏散。
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