隧道帷幕注浆施工工艺解析
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摘要: 本文结合工程实例,介绍了铁路隧道帷幕注浆施工工艺, 同时对注浆工艺、注浆材料以及注浆效果评定标准进行了探讨, 以不断优化注浆方案、完善注浆效果最大限度地加固地层。对同类工程有重要借鉴意义。
关键词: 隧道,帷幕注浆,施工工艺，效果评价
中图分类号： U45文献标识码：A 文章编号：
前言
帷幕注浆是一种注浆技术，注浆技术是用液压或气压将能凝固的浆液按设计的浓度通过特设的注浆钻孔，压送到规定的岩土层中，填补岩土体中的裂缝或孔隙，旨在改善注浆对象的物理力学性质，以满足各类工程的需要。按其功能不同可分为防渗注浆和加固注浆，防渗注浆是为增强各种基础抗渗能力而被广泛采用的一种方法，它是在具有合理孔距的钻孔中，注入浆液，使各孔中注浆体相互搭接以形成一道类似帷幕的混凝土防渗墙，以此截断水流，从而达到防渗堵漏的目的，也称为帷幕注浆。
1、工程概况
1.1 地形地貌
徐家梁子隧道大地地貌上位于川西高原与滇中高原接壤部位之龙帚山脉中南段, 山高谷深, 属中山地貌区。山脉两侧顺坡而下的枝状、鸡爪状冲沟发育, 将山体切割的支离破碎, 呈现出低缓的山脊与凹下的沟谷相间的微地貌形态。
1.2 地质构造
隧道地处昔格达深大断裂带附近,隧道主要穿越一单斜构造新村向斜东翼,地层总体走向近南北,倾向西(一般260-290)，倾角40- 70, 岩性主要为前震旦系会理群变质中酸性、基性岩浆岩。节理裂隙主要有: 构造裂隙和风化裂隙。以构造裂隙为主, 主要受近南北向构造控制, 主要构造裂隙有5 组。因处于强烈抬升式的侵蚀剥蚀山区, 地处半干燥气候区, 风化带厚度30 m-50 m,构造节理裂隙较宽、较密。
1.3 洞身地质评价
隧道穿越F2 断层破碎带, 破碎带为宽约5m的糜棱岩, 结构松散, 遇水易软化。糜棱岩属类, 散体状镶嵌结构, 较破碎。走向NE, 断层面倾角较陡, 洞室开挖后, 破碎带位置拱顶围岩极易产生大的坍塌, 在破碎带与硬质围岩接触带附近, 洞室围岩易产生滑移及坍塌破坏, 其附近围岩稳定性差。
2、帷幕注浆施工技术
2.1 发现问题
LK145+ 814~ LK145+ 790 段初期支护施作后, 发现该段喷混凝土表面出现裂纹, 并伴随有掉块出现。隧道围岩监控量测资料显示: LK145+ 805 及LK145 + 794 两个断面的收敛较快, 其中LK145+ 805 断面7 d 之内平均收敛速率为16. 07 mm/ d, LK145+794 断面6 d 之内平均收敛速率为19. 85 mm/ d。
问题发生后立即对该段采用激光断面仪进行断面测量, 测量资料显示: LK145+ 814~ LK145+ 790 段隧道受到山体偏压, 洞身不同程度都发生了变形。
2.2 帷幕注浆方案的确定与准备
根据现场情况经各方研究后决定采用帷幕注浆加固破碎围岩, 并强调施工要注意: 1) 注浆施工前, 应进一步进行地质超前预报, 采取相应的安全质量技术保证措施; 2) 施工现场准备两个循环的注浆物资储备; 3) 应喷混凝土封闭, 喷混凝土厚度以20 cm~30 cm 为宜; 4) 按施工规范要求, 仔细检查注浆设备, 要根据地质情况调整注浆压力; 5) 注浆系统使用前要进行压注试验, 根据底层的渗透性能确定注浆配合比。
3、帷幕注浆施工
注浆要按照先外圈孔, 后内圈孔; 先浅孔, 后深孔; 先下部, 后上部的顺序进行。
3.1 注浆参数选定
采用直径42小导管进行深层注浆, 小导管3.5 m/根, 间距60 cm ×60 cm( 环向×纵向) , 注浆压力0.7MPa~ 1.0 MPa, 每根小导管注浆2~ 4。
3.2 注浆材料及注浆配比
注浆材料及注浆配比: 采用水泥单液浆和水泥- 水玻璃双液浆。为保证浆液能够有效扩散, 注水泥单液浆( 掺入浓度为30~ 35bBe c 的水玻璃作为早强剂, 掺量3% ~ 5% ) , 水灰比1 ：1~ 0. 6 ：1, 由稀到浓逐级变换, 当注浆压力和注浆量达到设计要求不能自封孔的, 采用双液浆予以封孔; 钻孔内出水量很大, 先注单液浆, 保证浆液有效扩散, 注单液浆无法达到注浆效果或注浆压力长时间不上升, 采用注双液浆, 配比为: 水泥浆0. 6 ：1, 水玻璃浓度为30~ 35Be, 体积比1: 0. 3~ 1: 0. 5。
3.3 钻孔设备: MGJ-50 型锚杆钻机和QD100A潜孔钻机。
3.4 注浆设备: BW-150 型泥浆泵和2T GZ- 60/210 双液注浆泵。
3.5 注浆效果检查
注浆结束后, 钻检查孔分析注浆效果, 每个注浆循环设检查孔, 检查注浆充填情况。检查孔的深度依据注浆加固范围而定,利用地质钻孔采取岩芯并做水压实验, 以判断注浆效果。
4、注浆结束标准
注浆结束标准分为两个方面: 一是整个注浆段的结束标准, 二是注浆单孔结束标准。
(1) 注浆段结束标准
注浆段结束的标准的判定, 原理与开挖前的探水孔基本一致, 每注浆循环( 一般长约30 m) 设5 个检查孔, 对检查孔的出水量, 标准要求应比探水孔更严格;并做压水试验, 以判断注浆结石体的稳固性。
( 2) 单孔注浆结束标准
在检查注浆段前, 每个注浆孔都应达到单孔结束标准。帷幕注浆的钻孔工作量非常大, 不可能对每个注浆孔都在原孔重新钻开检查注浆后的出水量, 必须用其他的参数来控制单孔结束标准。可以用作单孔注浆结束标准的参数指标有: 注浆压力和注浆量。注浆量, 又可分为单孔总注入量、单位时间的注入量。由于岩溶地质的复杂性, 难以在不可视的条件下确定岩溶空隙的大小, 以及浆液在空隙中的运动扩散情况, 即难以判定在某个注入量下, 在一定范围的所有空隙是否都被填充密实。因此, 总注浆量仅可作为参考指标, 而不能作为单孔注浆结束的标准。一般说来,随着注浆压力增大, 单位时间的注入量减少。但施工中曾发生, 单位时间注入量恒定在某一数值, 而注浆压力长时间不变的情况。因此, 使用单位时间的注浆量也仅可作为参考指标。注浆压力是注浆的主要参数, 对浆液的扩散、裂隙充填、注浆效果的好坏, 起着决定性的作用。因此必须有足够的压力克服静水压力和各种阻力, 将浆液压入岩层中, 以达到帷幕体加固圈的厚度。注浆压力与围岩的裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料的理化性能有关。单孔结束标准一般采用注浆压力控制, 并参考一定时间段内的总注浆量和单位时间的注浆量。注浆终压的计算公式, 一般采用以下公式: P = ( 2~ 3)P, 式中P为涌水压力。这个公式用于渗透注浆, 是适用的, 但用于在高水头压力下的岩溶隧道帷幕注浆, 却不适用。按此公式设定注浆终压, 数值过高。帷幕注浆的注浆终压与涌水压力的关系不应是倍数关系, 而应是在水压的基础上加一个压力增量。
5、结束语
不断深入研究该地层中的注浆机理、优化注浆方案, 选择更合理的材料、工艺、机械设备、注浆参数及效果评判方法, 进一步完善这些部位的注浆效果, 最大限度地加固地层, 仍是需要努力的方向。
参考文献
[ 1] 刘益勇, 邓荣富. 歌乐山隧道帷幕注浆堵水施工技术[ J]铁道标准设计, 2003, ( 3) : 27- 29
[ 2] 杜嘉鸿, 张崇瑞, 何修荣, 等. 地下建筑注浆工程简明手册[ M] . 北京: 科学出版社, 1998