注漿堵水加固設(shè)計(jì)及施工工藝

1、注漿堵水加固設(shè)計(jì)及施工工藝2020年4月注漿堵水加固設(shè)計(jì)及施工工藝 本文關(guān)鍵詞：加固，施 工工藝，注漿，設(shè)計(jì)注漿堵水加固設(shè)計(jì)及施工工藝本文簡介：引漢濟(jì)渭調(diào) 水工程是針對關(guān)中地區(qū)缺水問題提出的省內(nèi)南水北調(diào)工程 的骨干調(diào)水線路，也是陜西省委、省政府提出的兩引八庫重 點(diǎn)水源工程之一，該項(xiàng)工程地跨黃河、長江兩大流域，穿越 秦嶺屏障，主要由黃金峽水利樞紐、秦嶺輸水隧洞和三河口 水利樞紐等三大部分組成。本工程項(xiàng)目所擔(dān)負(fù)的隧洞段地處 西安注漿堵水加固設(shè)計(jì)及施工工藝本文內(nèi)容：引漢濟(jì)渭調(diào)水工程是針對關(guān)中地區(qū)缺水問題提出 的省內(nèi)南水北調(diào)工程的骨干調(diào)水線路，也是陜西省委、省政 府提出的兩引八庫重點(diǎn)水源工程之一，該項(xiàng)

2、工程地跨黃河、 長江兩大流域，穿越秦嶺屏障，主要由黃金峽水利樞紐、秦 嶺輸水隧洞和三河口水利樞紐等三大部分組成。 本工程項(xiàng)目 所擔(dān)負(fù)的隧洞段地處西安水源地上游敏感位置為引漢濟(jì)渭 秦嶺輸水隧道的越嶺段，是決定整體工期的關(guān)鍵線路，隧洞 處于中等富水區(qū)，預(yù)測涌水量較大，滲漏水現(xiàn)象比較嚴(yán)重， 分布有較多的斷層破碎帶及影響段，斷裂構(gòu)造縱橫交錯(cuò)，裂隙發(fā)育，同時(shí)原生層理也發(fā)育，各種成因的節(jié)理、裂隙互相 切割成網(wǎng)絡(luò)狀，構(gòu)造作用強(qiáng)烈，巖體裂隙貫通性強(qiáng)，這些因 素的地段將會給隧道施工各工序及水處理帶來較大困難。因此，為確保施工安全進(jìn)度，在裂隙發(fā)育、滲漏水情況較嚴(yán)重、 圍巖穩(wěn)定性較差的部分地段設(shè)計(jì)采取洞內(nèi)注漿堵水加

3、固技 術(shù)，來降低圍巖的滲透系數(shù)，提高圍巖自穩(wěn)能力，確保隧洞 建設(shè)與運(yùn)營的安全。1工程概況引漢濟(jì)渭工程中秦嶺輸水隧洞全長98. 30km,處于秦嶺嶺北中低山區(qū)，圍巖為角閃石英片巖、千枚巖夾角閃 石英片巖，微風(fēng)化 未風(fēng)化，受地質(zhì)構(gòu)造影響較重 嚴(yán) 重，節(jié)理裂隙較發(fā)育 發(fā)育，呈塊狀及中厚層狀結(jié)構(gòu)，隧 洞埋深為350700m（屬深埋越嶺隧洞），角閃石英片巖 以田類圍巖為主，fk= 800kPa;千枚巖以IV類圍巖為主，fk= 700kPa。本區(qū)域內(nèi)斷層帶主要物質(zhì)為碎裂巖、糜棱巖、斷層 角礫，V類圍巖，fk= 300500kPa。施工中在斷層帶可能 產(chǎn)生圍巖失穩(wěn)、突然涌水；在炭質(zhì)千枚巖分布帶局部可能產(chǎn) 生

4、坍塌變形。在引水隧洞穿越富水標(biāo)段過程中，洞壁與掌子 面出現(xiàn)的滴水、滲水現(xiàn)象均較為嚴(yán)重，甚至在局部洞內(nèi)壁出 現(xiàn)小股水流。目前，本段日常涌水量約 7000m3/ d,其中下游主 要涌水里程段分別為 K66 + 280K66 + 290（涌水量約 500m3/ d）、K66 + 529. 5 K66 + 544. 5 （涌水量約 2000m3/ d）、K66 + 710 K66 + 730（涌水量約 2800m3/d）;上游主要涌水里程段分別為K64 + 880K64 +860（涌水量約 300m3/ d）、K64 + 690 K64 + 680（涌水量約 200m3/ d ）、K64 + 640

5、K64 + 630 （涌 水量約320m3/d）、及 K64 + 500K64 + 350（涌水量約 500m3/d）,預(yù)測隧洞可能出現(xiàn)的最大涌水量32040m3/ d。裂隙水非常發(fā)育，并呈長流水狀況，對施工造成嚴(yán)重干擾， 尤其是該隧洞處于水資源保護(hù)地，為盡可能減少涌水量，實(shí) 施堵水注漿加固施工。2注漿堵水加固設(shè)計(jì)2. 1設(shè)計(jì)原則本段堵水為施工期注漿堵水加固，主要是實(shí)現(xiàn)減少 隧洞涌水量，保證隧道人員及機(jī)械設(shè)備安全，并且對于保護(hù) 水資源環(huán)境意義重大?；趯Υ硕炊蔚叵掠克卣鞣治?，屬 于較大水量出水口且具有承壓力的地下水封堵， 張性節(jié)理較 多，且平行發(fā)育，沿張性節(jié)理分布的裂隙走向范圍較廣，再 結(jié)合

6、此洞段的錨噴支護(hù)型式，綜合考慮確定此洞段堵水注漿的布孔形式及孔深2. 2設(shè)計(jì)參數(shù)2. 2. 1注漿孔布置堵水注漿孔布置根據(jù)不同里程 段涌水形式、出水點(diǎn)位置及涌水量大小分別制定設(shè)計(jì)參數(shù)， 里程段 K66+ 529. 5 K66 + 544. 5、K66 + 710 K66 + 730（邊墻及洞底均有出水點(diǎn)）采用間排距2. 2mx 1. 5m 均勻布孔方式（圖1） ; K64 +880 K66 +860、K64 +690 K64 +680、K64 + 640 K64 + 630 及 K66 + 280K66 + 290（邊墻局部有出水點(diǎn)）采用間距1. 0mx 1. 0m 出水孔周邊加密布置；K64

7、 +500K64 +350（拱墻 大面積滲水）采用3. 0m X 1. 5m拱墻均勻布控方式（圖 2）,注漿孔呈梅花型布置，孔向呈放射狀，并在漏水部位 適當(dāng)加密注漿孔；通過對主孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，在裂隙走向和 傾向比較明確的情況下，根據(jù)裂隙結(jié)構(gòu)面走向、產(chǎn)狀位置有 針對性的布孔，使鉆孔盡量與裂隙面斜向相交。【圖略】3. 2. 2孔深設(shè)計(jì)一般情況下徑向注漿孔5. 0m,頂水注漿孔8. 0m,集中出水點(diǎn)0. 5m范圍內(nèi)加密注漿孔，加 密徑向注漿孔3. 5m;孔徑50mm。在實(shí)際施工中根據(jù)孔位 的不同并通過現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行合理的調(diào)整，以確保堵水注漿效2. 2. 3注漿壓力設(shè)計(jì)按測定的主出水孔壓力 1. 5MP

8、a,或根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況在出水孔壓力 1. 5MPa的狀況 下適當(dāng)加大注漿壓力，具體數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)最終確定合理 的注漿壓力經(jīng)驗(yàn)值。3注漿堵水加固施工工藝根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況及本次注漿目的，確定合理施工工 藝，并按工藝流程嚴(yán)格執(zhí)行，確保施工效果。具體施工工藝 流程見圖3?！緢D略】3. 1鉆孔方式及方法3. 1. 1布孔方式先根據(jù)現(xiàn)場潮濕的洞壁面，確定系 統(tǒng)堵水注漿孔布設(shè)的范圍，然后利用卷尺按2. 2mx 1. 5m 的間排距進(jìn)行等距布孔（或根據(jù)現(xiàn)場施工需要合理調(diào)整孔 間排距），繪出注漿孔布置圖，依據(jù)環(huán)序原則施工。在靠近 主裂隙附近的鉆孔孔向斜向鉆孔，使其與主裂隙斜向相交。3. 1.2鉆孔方法從下

9、游向上游方向鉆孔，一次性成 孔，鉆孔孔徑 50mm,在鉆孔后埋設(shè)模袋塞。3. 2注漿施工工藝3. 2. 1注漿材料采用525號普通硅酸鹽水泥水玻璃雙液漿注漿、水玻璃及化學(xué)控制液（水性聚氨酯）等, 串漿的裂隙表面采用快速堵漏劑（速凝水不漏或錨固劑）； 當(dāng)在注漿過程中出現(xiàn)特殊情況時(shí)應(yīng)結(jié)合水泥 一化學(xué)控制 雙液（水性聚氨酯）等。3. 2. 2注漿方法根據(jù)實(shí)際情況，通過定位地質(zhì)鉆 孔、清孔，安裝孔口管，注漿機(jī)高速攪拌雙液漿并由注漿泵 加壓注注，注漿材料采用普通硅酸鹽水泥-水玻璃注注、水泥一化學(xué)控制液（水性聚氨酯）雙液注注等綜合的注漿 方法。一次性造孔至設(shè)計(jì)孔深，分排分序純壓式或循環(huán)式 注漿?，F(xiàn)場采用由

10、下向上，由外向內(nèi)，先單環(huán)再雙環(huán)，環(huán)內(nèi) 先單數(shù)孔再雙數(shù)孔逐漸加密原則進(jìn)行施工，并先注底部孔， 再注頂部孔。采用一次成孔、孔口卡塞（模袋或水壓塞）一 次注漿，注漿方法采用純壓式。3. 2. 3注漿漿液水灰比和變漿標(biāo)準(zhǔn)（1）水灰比。注 漿水灰比擬采用1. 5: 1、1: 1、0. 8: 1、0. 5: 1二個(gè)比級，開 注水灰比采用1. 5: 1,漿液濃度由稀到濃逐級變化。鉆孔沖 洗過程中如果發(fā)現(xiàn)串漿冒漿現(xiàn)象，可采用較低級的濃漿注 漿，并采用降壓、限流、間歇注漿等措施，再無效時(shí)則加入 3%10%的水玻璃等技術(shù)措施。（2）漿液變換標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng) 注漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，和注入率不變而壓 力持續(xù)升高

11、時(shí)，不得改變水灰比；當(dāng)某級漿液注入量大于 30L/min或注入量已達(dá)300L以上或注漿時(shí)間已大于 30min,而注漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng) 改濃一級水灰比。3. 2. 4注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)暫定為：根據(jù) 工地施工實(shí)際情況會同監(jiān)理工程師確定或在注漿段設(shè)計(jì)壓 力下，當(dāng)注入率不大于 1L/min后，繼續(xù)注注10min,可結(jié) 束注漿。3. 2. 5注漿效果檢驗(yàn)采用堵水注漿前對流量測試 方法，對注漿后的流量進(jìn)行測定。每 30m長滲漏水洞段在 堵水注漿完成后，殘余滲漏水總量不大于3L/S,單點(diǎn)集中出水點(diǎn)不大于0. 5L/S,從而滿足隧洞錨噴支護(hù)或混凝土襯 砌施工條件和施工質(zhì)量。3. 2

12、. 6注漿孔封孔（1）注漿工作完成后及時(shí)封孔， 對于未漏水的孔與小流量孔時(shí)可在封孔前排除孔內(nèi)稀漿，將 孔內(nèi)污物沖洗干凈；堵水注漿封孔應(yīng)采用全孔注漿封孔法 ； 封孔材料采用水泥漿或水泥砂漿，水泥漿的水灰比不大于 0.5:1。( 2)如使用模袋塞注漿，在注漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后關(guān)閉 閘閥進(jìn)行閉漿，直到壓力歸零，孔口無返漿為止。3. 3特殊情況處理4. 3. 1串漿處理在注漿過程中，為防止?jié){液從其它 鉆孔內(nèi)流出，采取如下措施：5. )適當(dāng)?shù)卦鲩L相鄰兩個(gè)次序孔先后施工的間隔 時(shí)間，使前一次序孔注注的漿液基本上已經(jīng)凝固后，再開始 后一次序孔的鉆注工作，防止新注入的漿液前期已注入到裂 隙中的漿液結(jié)石沖開一條通路

13、由已注的或其它鉆孔中串出。6. )當(dāng)串漿孔為正在鉆進(jìn)鉆孔時(shí)，應(yīng)立即停鉆，在 串漿孔內(nèi)漏漿處以上部位安設(shè)注漿塞，堵塞嚴(yán)密，在注漿孔 中依據(jù)施工技術(shù)要求正常地進(jìn)行注漿， 待注漿結(jié)束后，串漿 孔間恢復(fù)正常鉆進(jìn)。3. 3. 2漏漿孔段的處理發(fā)生大量漏漿，一般可按下述原則進(jìn)行處理：(1)降低注漿壓力。用低壓甚至用自流式注漿，待 裂隙逐漸充滿足注漿，降低流動性后，再逐漸升高壓力，按 正常的施工要求進(jìn)行注漿。(2)增大漿液濃度。使用濃度大的漿液，或使用摻 加細(xì)砂的濃漿注注，降低漿液的流動性，同時(shí)再適當(dāng)?shù)亟档?壓力，可以限制漿液的流動范圍。(3)間歇注漿。注漿過程中，每連續(xù)注注一定時(shí)間， 或在注入一定數(shù)量的干

14、料后，就暫時(shí)停注，待凝一定時(shí)間， 而后再注，這種有目的時(shí)注時(shí)停的注漿就是間歇注漿。4材料設(shè)備及人員配置合理的資源配置能提高隧洞滲、漏水治理的效率， 同時(shí)還能節(jié)省部分材料消耗、降低施工成本及時(shí)間。4. 1人員配置本次堵水注漿人員安排：管理人員4人，技術(shù)工 人12人，根據(jù)工程量及工期需要，人員可隨時(shí)增加，以滿足工程需要4. 2材料及設(shè)備配置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要配備材料及設(shè)備，以滿足堵水注 漿施工，堵水注漿施工主要設(shè)備材料配置見表 1和表2所 小?！颈?-2】5結(jié)語在輸水隧洞開挖過程期間，采用注漿堵水加固技術(shù) 可對裂隙發(fā)育、洞壁與掌子面出現(xiàn)的滴水、滲水現(xiàn)象較為嚴(yán) 重的破碎圍巖進(jìn)行加固處理，經(jīng)過注漿堵水加

15、固處理后的隧 洞段，可減少地下水排放量、降低滲水率，能有效防治隧洞 穿越不良巖層時(shí)出現(xiàn)突水塌方等地質(zhì)災(zāi)害，提高圍巖自穩(wěn)能 力，確保其施工人員及隧洞建設(shè)與運(yùn)營的安全。秦嶺段輸水隧洞注漿堵水加固實(shí)踐表明，下游主要 涌水里程段 K66 + 280 K66 + 290、K66 + 529. 5 K66+ 544. 5、K66 + 529. 5 K66 + 544. 5、K66 + 710 K66 + 730段、上游主要涌水里程段 K64 + 880K64 +860、K64 + 690 K64 + 680、K64 + 640 K64 + 630 和 K64 + 500K64 + 350段，在未注漿前地下水的總流量預(yù)計(jì)達(dá) 到32040m3/ d,采用以上方法注漿后，地下水的總流量降低至設(shè)計(jì)要求，止水效率達(dá)到92%，收到了預(yù)期的效果。1鐘放平，唐衛(wèi)華.預(yù)注漿堵水技術(shù)在青山崗隧道施 工中的應(yīng)用J. 中國公路工程，2007, 32( 2) : 12