超前帷幕注浆施工作业指导书.doc

超前帷幕注浆施工作业指导书

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2020年4月19日
文档仅供参考
沪昆客专贵州段CKGZTJ-9标段隧道工程
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超前帷幕注浆施工作业指导书

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11月30日发布 12月1日实施

超前帷幕注浆施工作业指导书

1．适用范围
适用于沪昆客专贵州段CKGZTJ-9标段隧道断层及其破碎带存在高压富水区，具有较大规模，较大可能的涌水、突水或岩体结构性能软弱，开挖后极可能导致掌子面失稳诱发突水、突泥段的帷幕注浆施工作业。
2．作业准备
2.1内业技术准备
⑴断层、围岩破碎带段落隧道应编制切实可行的实施性施工组织设计，并制定包括技术、组织、安全、抢险、救护等技术组织措施。
⑵施工前必须根据设计提供的工程地质及水文地质资料，结合现场实际情况进行分析研究，制定专项施工技术方案。
⑶断层、围岩破碎带段落隧道施工应把超前地质预报作为一道工序纳入整个施工中，设置突发性事件指挥中心，编制应急救援预案。
⑷加强安全技术培训，断层、围岩破碎带段落隧道施工前必须对职工进行安全生产教育和培训、保证从业人员具备必要的安全生产知识，掌握隧道施工突发性事件逃生知识。
2.2外业技术准备
⑴根据具体情况制定与实施地质预测、预报方案，按地质预测、预报的结果确定注浆方案，进行超前帷幕注浆。
⑵检修、调试钻孔、注浆机具。
⑶每道施工工序作业前，应由当班安全员用班前安全讲话的形式，将作业风险和安全措施告知所有作业人员，并按安全措施执行。
3．技术要求
3.1 隧道经过断层、围岩破碎带段落时，应根据设计图结合施工现场情况，采用综合超前地质预报，探明掌子面前方的地质情况，判明是否存在高压富水区，具有较大规模，较大可能的涌水、突水或岩体结构性能软弱，开挖后极可能导致掌子面失稳诱发突水、突泥的段落。
3.2 在岩溶地区可能存在较大空洞，注浆量有时会比预计的多处数倍，因而施工现场必须备足够的注浆材料方可开始注浆，以免造成停工，堵塞岩石孔隙，影响注浆效果。为保证注浆质量，处理注浆过程中的突发事件，注浆作业人员应进行专业培训，未参加培训人员不得上岗作业。
3.3根据地质预测、预报，选择注浆范围、注浆材料及注浆顺序。
3.4工作现场要配备必须的抢险材料 ，如编织袋、方木等。
4．施工程序与工艺流程
4.1施工程序
帷幕注浆是经过在掌子面钻注浆孔，再向孔内压注浆液，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，并与岩体结成一体，形成止水帷幕。帷幕注浆施工程序：钻进→埋设孔口管→安装进浆及保护阀→压水→注浆→扫孔→注浆→终孔。
4.2施工工艺流程

5．施工要求
帷幕注浆是经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。
5.1超前地质预报
采用开挖面地质素描、TSP203地震反射法、地质雷达、红外探水和超前长距离钻探进行综合超前地质预测预报。对围岩的破碎和富水程度进行预测和验证及时进行信息收集处理反馈，以调整施工方案和施工方法。
5.2 施工方法
5.2.1注浆范围
超前帷幕预注浆，每一循环长度30m，固结范围：开挖轮廓线外5m、8m。
⑴开挖轮廓线外5m注浆

⑵开挖轮廓线外8m注浆

5.2.2注浆方式
注浆顺序为先内圈后外圈，同一圈孔间隔施工。内圈孔应采用后退式注浆，外圈孔环采用前进式注浆。
5.2.3注浆参数
每一循环注浆长度为30m，开挖25m，并保留5m止浆岩盘。按注浆孔扩散半径1.5m，孔底间距2m布置，钻孔孔径Φ108。
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，因此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，注浆终压为1.5～2.0MPa。
5.2.4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。根据注浆段围岩情况预留5m厚度的止浆岩盘，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，能够加快施工进度。
⑴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，分两段施工，第一段为3 m长第二段为2m，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。
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。
⑵止浆岩盘注浆加固
注浆孔的布置分三种方式：①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；②小导管布置在拱部；③φ108 泄水管，布置在引流管下方。
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。
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。
⑶围岩整体性差探孔出水处理措施(>5 m)
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 m)地段，采用套管注浆形成止浆岩盘，再进行注浆止水。
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。
注浆加固:经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。如此重复，将出水点外围岩加固完毕，形成完整的止浆岩盘。
⑷围岩整体性较好探孔出水处理措施(>5 m)
施工方案：在出水孔周围埋设孔口管，经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。
5.2.5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。
5.2.6钻孔
根据不同用途，选用全液压钻机及风动钻机，风动钻机主要用于开孔，安孔口管。注浆孔开孔直径不小于108mm，终孔直径不小于90mm。
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，包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力。施钻过程中，若单孔出水量小于30L/min，可继续施钻；若单孔出水量大于30L/min ，立即停钻进行注浆。
5.2.7制浆
选用叶片式搅拌机作为制浆设备，采用立式电动机和摆线针轮式减速器，用支架倒立于储浆桶上，经过联轴节将动力直接传给搅拌轴。为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保证大流量注浆时浆液的供应。
根据选定浆液的配比参数拌好浆液，其中水泥浆拌好后用1×1mm 网筛过滤，放入叶片立式搅拌机进行二次搅拌，确保浆液均匀。
5.2.8注浆准备
注浆管路联接，经过压水检查注浆管路的密封性，同时冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液冲塞的密实性。
5.2.9浆液的确定
固结孔口管和封孔注浆时选用双液浆；注浆孔涌水量小于30L/min，选用纯水泥浆；当注浆孔涌水量在30~200L/min 范围内，选用凝胶时间为4~6min 的浆液；当注浆孔涌水量大于200L/min，选用凝胶时间为3~4min的浆液。
5.2.10注浆顺序
先注内圈后外圈，同一圈孔间隔施工。
5.2.11注浆速度
当钻孔涌水量≥50L/min 时，注入速度80～150L/min；当涌水量≤50L/min时，注入速度35～80L/min。
5.2.12注浆结束标准
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；检查孔涌水量小于0.2L/m·min；检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满。
全段结束标准：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏浆现象；注浆后预测涌水量小于3m3/m·d；浆液有效注入范围大于设计值。
5.2.13异常情况处理
若钻孔过程中，遇见突泥情况，立即停钻，拔出钻杆，安装孔口管及高压阀，进行注浆。
若掌子面小裂隙漏浆，先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间；若仍跑浆，在漏浆处采用普通风钻钻浅孔注浆固结。若掌子面前方８m范围内大裂隙串浆或漏浆，采用止浆塞穿过该裂隙进行后退式注浆。
当注浆压力突然增高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆；若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。
当进浆量很大，压力长时间不升高，则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，以使浆液在岩层裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；有时也能够进行间歇式注浆，但停注时间不能超过浆液凝胶时间。
5.2.14超前预注浆施工注意事项
进行前进式分段注浆施工工艺时，实施钻一段注一段，再清孔钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。每次钻孔注浆分段长度根据围岩情况定位1～3m。前进式分段注浆采用止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆。
进行后退式分段注浆施工时，在检查合格的钻孔中放入止浆塞及其它配套装置，对一个注浆分段段长进行注浆施工，第一分段注浆完成后，后退一个分段长度进行第二分段注浆，如此往复，直到将整个注浆段完成。进行后退式分段注浆施工，注浆分段长度宜取0.6m～2.5m。
取全孔一次性注浆时，直接将注浆管路接在孔口管上，在孔口处利用孔口管进行全孔注浆施工。
6．劳动组织
6.1劳动力组织方式：采用架子队组织模式。
6.2施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
超前帷幕注浆施工人员配备表
施工负责人
1人
技术主管
1人
测量员
3人
钻孔工
6人
注浆工
5人
机械师
4人
混凝土拌合司机
1人
拌合填料工
6人
7．材料要求
注浆材料采用水泥浆液或水泥水玻璃双液浆；水泥水玻璃双液浆主要在封孔或涌突水时用；水泥采用32.5号普通硅酸盐水泥；水玻璃波美度Be=40；水泥浆水灰比=0.8~1:1；水泥浆：水玻璃浆液=1:0.8。
8．设备机具配置
主要施工设备机具配置表
序号
名称
数量
1
多功能钻孔台车
1台
2
全液压钻机
1台
3
往复式注浆泵
1台
4
全液压双液注浆泵
1台
5
叶片式搅拌机
1台
9．质量控制及检验
9.1质量控制
9.1.1做好超前地质预探预报工作，包括地质调查、TSP-203 探测和超前探孔等。
9.1.2施工前对沿隧道建筑限界附近范围内的地表水文地质情况进行调查和监测。
9.1.3在接近进入设计富水区段施工处设立试验段进行注浆参数的选定和调整，现场培训直接施工作业人员。
9.1.4编制钻孔、注浆作业指导书，设立专职质量、安全检查人员。
9.1.5注浆是一门现场发挥的技术，施工过程中应根据注浆情况调整配合比，注浆后及时整理资料，组织人员研讨施工工艺，不断提高注浆效率。
9.1.6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，随时对施工的各个环节进行监督检查，定员定岗，质量责任到人。
9.1.7严格按施工图进行施工，进行层层把关，杜绝不合格的产品进入下道工序。
9.1.8加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料满足设计要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。
9.1.9严格施工纪律，确保钻孔深度，做好钻孔记录严格按照技术交底作业，按照注浆工艺流程施工，做好施工记录，孔口管与管壁之间封闭密实，防止孔口处跑浆，确保注浆质量。
9.1.10注浆前，先对钻孔注浆设备进行检修，确保设备正常使用以免影响注浆质量。注浆开始时宜采用小流量以免堵塞浆液渗透通道。注浆结束必须达到设计标准。注浆结束后，应综合分析钻孔注浆记录，并打检查孔检查注浆效果，如不能满足要求，则要补注。
9.1.11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，并组织质量教育，严格执行“三检”制度，强化工序控制。
9.1.12在注浆工艺操作中，灵活的掌握单液、双液相结合的原则；采用凝胶时间长短相结合的浆液；正确地决定注浆顺序、注浆起止时间，注浆初压和终压等参数，选用泵量大、压力大、注浆量可调的适用于不同注浆要求的注浆泵等，都是建造止浆岩盘行之有效的措施。
9.1.13注浆加固止浆岩盘时，采取先注无水区，后注有水区，先注无水孔，后注有水孔；先注小水孔，后注大水孔；先内后外，先上后下；先近后远的程序进行，逐步加固止浆岩盘，用浆液填砼之间，砼与围岩之间的裂隙使之形成一个整体。
9.1.14注浆压力是注浆加固止浆岩盘的重要参数，一般注浆加固均采用定压注浆，即注浆压力稳步上升当达到设计压力后用双液去封孔。对无水孔可采取上述的原则。对于有水孔和泄水孔注浆时，由于这些管路与引流管存在通水管路，此时注浆无注浆压力，可采用先注单液浆，待连通孔窜浆且浆液较浓后，改注双液浆充填两孔之间的连通管路，确定达到注浆效果后停注。
9.1.15适当选择凝胶时间短的浆液是注浆加固止浆岩盘的特点，特别是对个别有水孔在有漏水情况下利用高压大量注浆时显得尤为重要。选取的原则是先稀后浓，先单液后双液，逐级变换。在用两台单液泵注双注浆时可经过注浆泵的排浆挡位来控制双液浆的配合比。
9.1.16在隧道注浆施工中，必须根据出水情况及掌子面围岩状况，采取全断面止浆墙、局部止浆墙或钻孔注浆加固掌子面等措施，来建造一个完整的止浆岩盘，保证帷幕注浆的效果。利用止浆岩盘变动水为相对或暂时静水，是封堵大股涌水的关键所在。
9.2质量检验
9.2.1主控项目
l 超前帷幕注浆所采用水泥的检验应符合暂行标准，其它注浆材料的检验应符合国家相关标准的规定。
l 浆液配合比设计应根据试验确定并符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：施工单位进行配合比试验；监理单位检查配合比试验单并见证试验。
l 超前帷幕注浆范围应符合设计要求
检验数量：施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：观察。
l 超前帷幕注浆必须符合设计要求。检查孔的设置和日均出水量应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：检查孔数量采用计数检查，出水量采用集水称量。
9.2.2一般项目
l 注浆压力、注浆量、进浆速度等注浆参数应符合设计要求。
检验数量：施工单位全部检查。
检验方法：观察、查施工记录。
l 注浆孔数量、布置应符合设计要求。注浆孔间距允许偏差为±±5cm，钻孔偏斜率的允许偏差为0.5%孔深。
检验数量：施工单位全部检查。
检验方法：观察和测量。
l 单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。
检验数量：施工单位全部检查。
检验方法：观察、计时、查施工记要。
10． 安全及环保要求
10.1 安全要求
10.1.1施工区域应设警示标志，严禁非工作人员出入。
10.1.2施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。
10.1.3为保证施工安全，现场应有专人统一指挥，并设一名安全员负责现场的安全工作，坚持施工前安全教育制度。
10.1.4施工中保证机械作业的施作空间，确保协调安全施工。
10.2 环保要求
10.2.1严格按照国家有关法律、法规组织施工，控制大气污染、水源污染、土壤污染，保持生态平衡，防止水土流失，在本工地施工活动中，坚持制造良好的生态环境。
10.2.2从传播途径上控制噪声，采取装吸音、隔音装置等手段，减少噪声污染。
10.2.3在施工活动界限之外的植物、山林及建筑物，必须尽力维持原状。不得将有害物质（含燃料、油料、化学品等，以及超过允许剂量的有害气体和尘埃、弃碴等）污染土地、河流。
10.2.4混凝土施工中，容易造成对环境的污染，为保护自然环境，应避免任意倾倒混凝土，真正将各项环保措施落实到位。