隧道涌水段帷幕注浆施工处理的探讨

2015-06-21曾添乐

黑龙江交通科技 2015年10期

关键词：斜井帷幕浆液

曾添乐

(广州诚信公路建设监理咨询有限公司)

隧道涌水段帷幕注浆施工处理的探讨

曾添乐

(广州诚信公路建设监理咨询有限公司)

主要针对隧道涌水段帷幕注浆的施工处理展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对帷幕注浆处理技术作了详细的论述，并对施工效果及体会作了说明，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

隧道涌水;帷幕注浆;施工技术

1 工程概况

选取一单线路的双洞隧道作为研究对象，该隧道左线有18 095 m长，埋深最大值和最小值分别为915 m和14 m;右线比左线断15 m，埋深最大值和最小值分别为920 m和14 m。整个隧道平坦，只有少数部位有宽缓背斜，褶曲轴部发育，形成一个较为宽张的裂隙，裂隙内含有水分，并且水分较多，具有较好地承压特性，因此能够补充较多水分，具有较为复杂的地质。整个隧道一共设置了三个辅助性质的坑道，第一个辅道同正洞存在一个3#左右的斜井，存在于DK580+ 135处，第二个辅道同正洞存在一个2#左右的斜井，存在于DK594+650处，第三个辅道同正洞存在一个1#左右的斜井，存在于DK587+000处。自隧道开建时，各个工区都有一定程度的涌水，其涌水量之大远超预期。比如2010－6－7开始进行斜井施工时，左侧的拱脚出现0.9万m3/d的涌水。2010－11－24－2011－01－03开始进行斜井施工时，正洞出现3.6万m3/d的涌水四次。2012－09－04开始进行斜井施工时，左线和右线出现5.7万m3/d的涌水，有0.25 MPa的动水压力。

2 处理帷幕注浆使用的技术

2.1 有关钻孔布置的方案

(1)注浆加固的范围

通常情况下，对于帷幕注浆进行加固的区域需要根据涌水的压力和涌水的量来确定。当帷幕注浆运行时，需要严格保证地下水涌出水的压力可以被围岩加固层抵挡，从而确定最终渗水量满足排放水方面的规定。对隧道的地质构造等相关特点进行分析，使用半径在2 m左右的循环单孔进行注浆工作，保证5 m以上的隧道开挖加固范围。布置一个A序的注浆孔，保证5米的外圈孔距，布置一个B序的注浆孔，保证0.6 m的外圈孔距。将管棚注浆孔数量增加，保证2.5 m的外圈孔距。尽量提升整体岩层的强度，合理降低注浆盲区的数量，将距离隧道12 m和18 m的位置额外添加一个断面进行补孔，保证5 m的外圈孔距。

(2)设置注浆布孔

在施工设计方案中，总设计了67个钻孔，包括44个用于注浆，20个用于管棚，3个用于检查。对D序孔进行施工的过程中，可以发现其串浆程度较高，出水量较多，需要对D序孔额外添加8个钻孔，因此，最终施工设计方案中，总设计了75个钻孔，包括52个用于注浆，20个用于管棚，3个用于检查。

2.2 注浆相关信息

一般来讲，我们使用的注浆材料大多是能够凝固补充相关地质，如围岩破裂和孔隙等，因此对于注浆材料的选取标准多考虑浆液的持久程度以及对离散情况的控制程度两方面。为了隧道堵水更加坚固，需要使用稳定性较大的硫铝酸盐联合普通水泥－水玻璃进行加固。施工时，还需要合理考虑涌水量及地址情况，综合参考，再考虑当地的地理条件，进行浆液的选取。一般情况下，对于15 m以内的注浆孔而言，可以使用凝结时间短且能够进行控制的水泥－水玻璃的浆液，从而缓解浆液的大量流失，保证其使用半径扩散面积以及堵水作用的效果。对于10 m以内的注浆孔而言，可以使用扩散充分的硫铝酸盐水泥的浆液，从而确保浆液能够及时有效的填充到底层中。注浆液规格有(1)42.5R的硫铝酸盐水泥，其特点为早强快硬。(2)42.5R的硅酸盐水泥，其特点较为普通，具体参数包括浓度为38°Be'的水玻璃，以及2.4～2.8的模数。在进行具体的施工时，依据当地的地理条件以及水质等情况合理进行调整。

依据注浆量通用计算公式(见公式1)，能够对注浆量Q的每循环量进行估算:

式中:V为加固体的体积，n为地层的孔隙程度，本次工程n等于0.2，α为当地地层进行填充的系数，多数情况下为0.9，β为工程浆液的损失情况，多数情况下为1.5。

2.3 注浆工艺参数的相关控制

目前使用的注浆工艺大体上为前进式的分段注浆，对于工艺上的要求包含以下几点。(1)当确定现场的注浆孔位置和角度以后，使用规格为125 mm的钻头开一个2 m打的注浆孔，并安置一个孔口管，管位需要严格进行设计，允许误差在5 cm范围内，角度必须符合要求。钻孔随时进行检查，确保其准确性，最终控制偏差在30 cm范围内。(2)使用规格为Φ108 mm、δ=3 mm的钢管进行加工，保证管外能够有50～80 cm长的纺锤形麻丝进行缠绕，固定在孔口管上，为保证牢固不漏浆，可以使用水泥和锚固剂。(3)注浆顺序为由表及里，一圈的注浆孔需要分为两道工序进行施工，第一道工序是使用定量，第二道工序是使用定压。(4)当钻进时出现涌水，或者有破碎的岩层阻碍钻孔工作的进行，需要对其进行情况，保证钻孔工作能够持续进行，对孔内有关倒塌、堵钻状况进行彻底记录，保证水量适宜。(5)对钻孔注浆时相关的分段法则:主要依据水量进行分段，如10 m长度水量在0～10 m3/h，5 m长度水量在10～30 m3/h，超过30 m3/h水量时，不宜钻孔，将原孔加固后，再进行相关的钻孔工作至预设深度为止。

2.4 施工步骤

施工时，需要将顶水注浆，同时段进行发散－约束型注浆，注浆顺序为内外，上下，隔孔，具体有八个步骤。将掌子面的漏水处使用注浆孔进行封堵;注浆孔施作A;注浆孔施作B;注浆孔A二;注浆孔B二;2－2断面补孔施作C;3－3断面补孔施作C;J1施作补孔D13～D20检查孔，J2施作管棚孔，J3施作跳孔。注浆时，当串浆较为严重的时候，也可以使用隔断注浆法，预设孔口管，避免待工。

2.5 注浆结束

(1)单孔结束标准单孔定压的注浆方式，满足以下三条的任意一条，就可以结束注浆:①当注浆的压力为6 MPa时，提升终末设计压力，并能够有效持续十分钟以上。②完整进行基岩的注浆，或者注浆多次后，孔口的压力在7.0 MPa以上。③珠江范围被现实的冒浆点超出5 m以上。当遵循上诉标准时，有以下注意事项:②注浆孔的压力应当保持在6 MPa上下，能够维持半小时为宜，这一条件为目前判定终止注浆的常用标准，能够将注浆的压力及流量进行定期的记录。②当满足上述结束条件三时，需要结合当地土质注浆孔压力以及相关裂隙发育的综合情况进行判定，而非硬性的满足超过米数就停止注浆。

(2)全段标准

全段结束注浆的标准包括两点:①单孔注浆全部结束，并未发现漏注情况。②根据注浆量的情况，将薄弱孔的注浆效果进行检查，保证注浆效果能够达到要求。

2.6 评定注浆效果

对注浆效果进行评定，主要根据以下几个方面:(1)对施工过程中的注浆过程进行衡量，特别是观察其数量、压力、量等是否能够满足预设值。(2)根据现场情况，对钻孔地质进行观察，注意结束注浆时，的曲线和堵水率等，保证等级区域分析结果满足要求，保证注浆地层的浆液可以达到预设值。(3)综合各注浆孔内的注浆量，对地质较为薄弱的注浆孔进行检查，保证总注浆孔10%左右都被注浆，并对孔内注浆后的效果进行检查，是否出现出水、成孔和坍塌，使用玻璃纤维材质的锚杆对孔底进行深入的检查。

使用以上方法可以有效检查填孔和渗水相关情况，当渗水量低于0.2 L/(m·min)时，以及浆液的填充不能够符合设计标准，需要对钻孔进行再次注浆，从而保证其注浆的效果。

3 施工效果体会

使用帷幕注浆的办法可以对裂隙进行合理的巩固，对水通道存在的裂隙进行准确的阻断，并保证裂隙水可以被阻挡在洞身的外面。根据此次工程的相关用水情况，不难看出左线注浆前的最大涌水量为2.46万m3/d，水量减至1.6万m3/d时，情况基本稳定。右线注浆前的最大涌水量为3.1万m3/d，注浆后的最大涌水量为1.0万m3/d，前后差距有2.1万m3/d。因此可以总结出注浆后的最大涌水量变低，对应的，掌子面较为湿润，在裂隙内能够看到浆液只有少部分水被渗出，因此此次注浆效果总体水平较为理想，能够将洞内的抽排水压力减少，以及对水沟排水设计相关的压力降低，从而对施工情况进行有效保证。