隧道地表深孔注漿加固圍巖堵水施工

1、隧道地表深孔注漿加固圍巖堵水施工邢天恩( 中鐵十一局集團(tuán)第四工程公司, 湖北 隨州 441300)摘要:天山隧道穿越斷層破碎帶, 埋深 88 m , 地下水發(fā)育。 由于突發(fā)大面積涌水, 造成地表塌陷。 介紹了采用地表深孔注漿固結(jié)止水方法加固圍巖, 既可保證施工安全, 又能保護(hù)水資源。關(guān)鍵詞: 隧道; 塌陷段; 深孔注漿; 固結(jié)止水中圖分類號(hào): u 455149文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: a文章編號(hào): 100623226 (2004) s1200372031工程概況天心山隧道全長(zhǎng) 5 491 m , 分進(jìn)口、出口、斜井三個(gè)工區(qū), 斜井工區(qū) d k 258+ 040 170 段, 為斷層破碎帶, 表層為第四系殘

2、坡積土, 下伏石炭系下統(tǒng)泥質(zhì)粉砂巖與印支期花崗巖侵入接觸變質(zhì)帶附近, 圍巖極破 碎, 呈砂土狀, 強(qiáng)富水區(qū), 地表水與地下水連通性好, 為v 級(jí)圍巖。掌子面開挖至d k 258+ 113 時(shí), 突發(fā)大面積涌水, 水流呈股狀, 夾礫石、泥砂涌出, 造成斜井工區(qū)被淹。 水涌出后, 誘發(fā)地表相應(yīng)里程呈 25 m 25 m15 m 漏斗形塌陷坑, 從地表觀察發(fā)現(xiàn), 以線路 d k 258+ 106 為中心半徑 150 m 范圍內(nèi)發(fā)生多條裂縫, 線 路右側(cè)有 3 處塌陷坑。 隧道頂?shù)乇硭唤? 水田干枯。 隧道地表坍陷區(qū)附近有居民、養(yǎng)豬場(chǎng)、水田和菜地,要靠地表山體出露的山泉提供生活及生產(chǎn)用水。2施工方案

3、為不影響當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)及生活用水, 隧道安全順利渡過塌陷段, 對(duì)隧道施工方案按照工程類 比法綜合分析:( 1) 采用拱部超前小導(dǎo)管注漿加固塌陷段, 不但穿不過塌方段有可能塌方往大發(fā)展, 延誤工 期, 施工安全不能保證。( 2) 洞內(nèi)采用大管棚施工, 缺點(diǎn)是洞內(nèi)場(chǎng)地 狹窄, 作業(yè)時(shí)間太長(zhǎng)。( 3) 對(duì)隧道施工方案進(jìn)行優(yōu)化, 因工期太緊,決定地表深孔注漿。 沿隧道中線左右各 10 m 范 圍布眼鉆孔注漿, 沿線路方向 6 m 布 1 孔, 垂直圖 1 注漿孔布置 (單位: m )線路方向 5 m 布 1 孔, 注漿高度為內(nèi)軌頂往上 30 m 范圍, 如圖 1 所示。對(duì)塌陷段進(jìn)行地表深孔注水泥漿、水泥

4、- 水玻璃漿液, 全封閉固結(jié)止水, 加固隧道圍巖技術(shù)。3 施工方法311 鉆眼放樣采用極坐標(biāo)法, 用全站儀在地表用小方樁準(zhǔn)確定位, 并沿切線、法線方向放護(hù)樁, 以便隨時(shí)檢查鉆孔孔 位是否偏離設(shè)計(jì)位置, 需經(jīng)常對(duì)鉆孔進(jìn)行復(fù)核, 確保鉆孔位置準(zhǔn)確。312 鉆機(jī)就位安裝鉆機(jī)前用經(jīng)緯儀進(jìn)行精確定位, 調(diào)整鉆桿與地面垂直, 合格后根據(jù)四角控制拉好的“十字線“對(duì)準(zhǔn) 孔位, 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人檢查后, 報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格方能開鉆, 鉆機(jī)底座要用枕木墊穩(wěn), 三角架的腳要固定牢固, 防止在鉆進(jìn)過程中機(jī)座、三角架移動(dòng), 鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常檢查。313 鉆孔及安放注漿管所有鉆孔應(yīng)統(tǒng)一編號(hào), 并注明施工次序。鉆孔開孔位置與

5、設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于 10 cm 。鉆孔的終 孔深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。鉆孔過程中必須進(jìn)行孔向量測(cè), 如發(fā)現(xiàn)偏斜超過要求時(shí), 應(yīng)及時(shí)糾偏。鉆孔時(shí), 應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)孔內(nèi)各種情況, 進(jìn)行詳細(xì)記錄, 作為分析鉆孔情況的依據(jù)。地表表層圍巖松散要設(shè)鋼護(hù)筒, 孔徑 150, 開孔要輕加壓、慢速, 鉆深 10 m 后轉(zhuǎn)入正常鉆速, 以保證 開孔質(zhì)量, 換鉆桿時(shí)要檢查鉆桿是否彎曲, 有無損傷, 中心水孔是否暢通等。 在鉆進(jìn)過程中, 要隨時(shí)掌握孔壁圍巖變化, 護(hù)筒及時(shí)跟進(jìn), 防止坍孔卡鉆。當(dāng)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)孔要求后, 鉆桿退出, 孔內(nèi)下 108 鋼管, 底部 30 m 鋼管周壁開 15 孔, 開孔間距環(huán) 向 113

6、 mm 設(shè)一孔, 縱向 250 mm 設(shè)一孔, 呈梅花形布置, 做注漿漿液擴(kuò)散用?？變?nèi)注漿鋼管下好后, 依次把套管取出, 對(duì)注漿管進(jìn)行洗孔, 將孔內(nèi)泥漿及鉆碴清洗, 確保注漿鋼管孔壁與坍體 (土體) 暢通。314 泥漿與護(hù)壁就地挖泥漿池, 為防止泥漿滲漏在泥漿池內(nèi)側(cè)襯一層土工布, 施工可采用化學(xué)漿液或粘土造漿護(hù)壁,泥漿具有防止塌孔, 懸浮鉆碴, 冷卻鉆頭, 潤(rùn)滑鉆具, 增大靜水壓力并在孔壁形成泥皮, 隔斷孔內(nèi)外滲流的 作用。調(diào)制泥漿由實(shí)驗(yàn)室提供各項(xiàng)指標(biāo), 并根據(jù)不同的地層情況采用不同的性能指標(biāo)。鉆進(jìn)過程中在孔內(nèi) 加入粘土, 利用鉆頭旋轉(zhuǎn)制成泥漿。根據(jù)地層情況隨時(shí)調(diào)整泥漿性能, 保證成孔質(zhì)量和速

7、度, 施工中應(yīng)隨孔 深變化, 及時(shí)往孔內(nèi)連續(xù)的補(bǔ)充泥漿, 維護(hù)護(hù)筒內(nèi)水頭, 防止坍孔。315 注漿作業(yè)(1) 注漿材料。 水泥選用 3215r 的普通硅酸鹽水泥; 水玻璃選用濃度 30 40b e, 模數(shù) 214 218 的水 玻璃原液; 拌合水水質(zhì)符合鐵路混凝土及砌石工程施工規(guī)范的各項(xiàng)規(guī)定。(2) 配比控制。漿液配合比的選用要考慮土體裂隙情況及漿液的擴(kuò)散半徑, 由實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)確定。水 泥漿的水灰比為 11 0151; 水泥漿: 水玻璃漿為 1015 11 ( 體積比) ; 水玻璃稀釋濃度為: 3040b e。(3) 注漿參數(shù)。 注漿壓力一般為靜水壓力的 2 3 倍, 考慮到隧道斷層破碎及有

8、坍體空隙, 初始?jí)毫σ?般較小, 甚至為零, 終壓可控制在 3 4 m p a。單孔漿液擴(kuò)散半徑 4 m 。 注漿速度 80 100 l m in。(4) 注漿。對(duì)富水坍塌體清孔后, 注漿順序及原則為: 先外后內(nèi), 即施工先從注漿區(qū)兩段或外圍, 向中間 或內(nèi)側(cè)灌注; 先稀后濃即初、中期用雙液漿, 注漿終結(jié)前壓力突然上升時(shí), 雙液漿改用水泥漿單液漿; 先少后多即在注漿剛開始, 外圍孔采用少量多次灌注。周邊孔壓注水泥- 水玻璃漿液, 中間孔壓注水泥漿單液。316 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及注漿效果檢查(1) 注漿后結(jié)石體 7 d 的單軸抗壓強(qiáng)度不小于 5 m p a, 堵水率不低于 85% 。( 2) 7 d 鉆

9、孔取芯。試件圍巖固結(jié)巖石強(qiáng)度為 512 m p a, 施工安全得到了保證; 注漿后, 洞內(nèi)觀察, 出水量有明顯減少。 地表水位明顯上升, 地表居民生產(chǎn)及生活用水得到了恢復(fù), 堵水率達(dá)到了 88% 以上, 取得了良好的效果。結(jié)束語4深孔注漿適用于鐵路、公路、水工隧道及其它地下工程的塌方處理整治, 也可用于富水?dāng)鄬訋Ш蛙浫鯉r層的施工, 對(duì)于要求保護(hù)水資源, 防止施工時(shí)地下水流失, 起到了良好的效果。 地表注漿施工時(shí)間短, 施 工工藝簡(jiǎn)單。參考文獻(xiàn)1 黃成光 1 公路隧道施工m 1 北京: 人民交通出版社, 200118d eep ho le grout in g f rom the groun d

10、 surface to stren g thenthe surroun d in g rock s an d block w a ter in tunn e l con struc t ionx in g t ian en(t h e 4 th e ng inee r ing com p any, t h e 11th c h ina r a ilw ay co n st ruc t io n b u reau g ro up , su izho u 441300, c h ina)a bstra c t: t ian x in sh an t u n n e l go e s th ro u

11、 gh fau lt f rac tu re zo n e, w ith a b u r ia l len g th o f 88m an d de2ve lop ed g ro u n d w a te r1 ow n in g to th e su dden o u tb u r st o f w a te r in a la rge a rea, th e g ro u n d su rface is co l2 lap sed1 t h is p ap e r in t ro du ce s th e m e tho d o f b lo ck in g w a te r an d st ren g th en in g o f th e su r ro u n d in g ro ck w ith deep ho le g ro u t in g, w h ich no t o n ly en su re s co n st ru c t io n safe t