帷幕注漿工藝分析

1、帷幕注漿施工工藝分析1.1.注漿目的本工程對地下水的處理本著“以堵為主，限量排放”的原則，注漿主要目的是加固圍巖，限制排水量，保證隧道洞室穩(wěn)定，確保施工及運營安全。本隧道排水量控制標準為注漿后每延米洞壁滲漏量不大于13m3/d·m。1.2.注漿段落及方案選定根據(jù)地質(zhì)勘測資料顯示：DK106872至DK107135段為斷層破碎帶，極可能發(fā)生嚴重突水突泥，預測地下水壓力2.0MpaP3.0Mpa,選用開挖輪廓外5m帷幕注漿；DK108560至DK108630段為斷層破碎帶，極可能發(fā)生突水突泥，預測地下水壓力1.0MpaP2.0Mpa,選用開挖輪廓外3m帷幕注漿。1.3.注漿孔的布置及循環(huán)

2、段長度確定加固圈5m超前帷幕注漿每循環(huán)設7環(huán)109個注漿孔，加固圈3m超前帷幕注漿每循環(huán)設5環(huán)55個注漿孔。如果工作面巖層較完整，可利用巖層作為止?jié){巖盤，采用5m帷幕注漿時止?jié){巖盤厚度取5m，采用3m帷幕注漿時止?jié){巖盤厚度取3m。如果工作面巖層破碎，或地下水壓力較大，則除利用巖層作為止?jié){巖盤外，還需澆注混凝土墻作為止?jié){墻，采用5m帷幕注漿時止?jié){墻厚度取1.5m，采用3m帷幕注漿時止?jié){墻厚度取1.0m。超前帷幕注漿每一注漿段設計長度為：采用5m帷幕注漿時長30m，采用3m帷幕注漿時長27m。1.4.注漿方式與分段長度確定根據(jù)巖層裂隙發(fā)育程度和涌水量的大小，分為分段前進式和分段后退式兩種注漿方式。

3、可參考附表1-1選擇。附表1-1 注漿方式與分段長度參考表巖層裂隙程度鉆孔涌水量（m3/h）注漿方式注漿分段長（m）發(fā)育10分段前進式510較發(fā)育510分段前進式1015不夠發(fā)育25分段后退式1520不發(fā)育2分段后退式20301.5.漿液材料選定圍巖裂隙發(fā)育，可注性好的地層，可采用普通水泥漿液；粉細砂地層或圍巖裂隙發(fā)育一般，可注性一般的地層可采用超細水泥漿液或TGRM超細雙液水泥基特種注漿材料；含水、高壓致密土體，可采用HSC超細高早強型水泥漿液或化學漿液。1.6.注漿壓力選定注漿壓力與巖層裂隙發(fā)育程度、涌水壓力、漿液材料的粘度和凝膠時間長短等有關(guān)。通常情況下按以下經(jīng)驗公式計算：按已知靜水壓力

4、計算，注漿壓力須大于該段已知靜水壓力，一般為靜水壓力的23倍，最大可達35倍。PP(35)P或P=P+24Mpa式中：P設計注漿壓力（MPa）P注漿處靜水壓力（MPa）2.主要工程數(shù)量附表2-1 帷幕注漿施工主要工程數(shù)量表序號項目名稱單位數(shù)量備注1C20砼m31787混凝土止?jié){墻2C20網(wǎng)噴砼m3167噴砼止?jié){墻3108mm孔口管根11464110mm注漿鉆孔m3438591mm注漿鉆孔m259816各類漿液m3598511971現(xiàn)場選定漿液3.資源配置3.1.主要材料供應計劃附表3-1 主要材料供應計劃表 序號材料名稱型號單位數(shù)量備注1超細水泥D9020mt2002水玻璃40Bet203普通

5、水泥P·O 32.5R(早強)t20004HSC超細型號t20W:C=1:1時， 初凝時間1小時5TGRMTGRM-超細型t6006砂漿隨用隨生產(chǎn)7麻絲Kg5008108孔口管根11463m/根9其它零星小材料3.2.主要工程設備使用計劃附表3-2 主要施工機械設備使用計劃表序號名 稱規(guī)格型號數(shù)量(臺套)備注1砼噴射機TK-961 6m3/h22地質(zhì)鉆機MKD-533多功能作業(yè)臺車自制14高壓雙液注漿泵30Mpa PE-40A25發(fā)電機200kw26高壓單液注漿泵CYB-127水泥漿儲蓄桶1500L48其它漿液儲蓄桶1500L49Y型混合器410高壓球閥耐壓22MPa83.3.勞動力

6、配置組建隧道帷幕注漿專業(yè)施工班組，組長有項目部副經(jīng)理擔任。根據(jù)超前帷幕注漿施工的需要，配置技術(shù)過硬、責任心強、專業(yè)分工明確的職工和技術(shù)人員。在帷幕注漿施工過程中，必須保證帷幕注漿施工班組的人員固定，不得隨意調(diào)遣。施工班組勞動力配置見附表4-3。附表3-3 施工勞動力配置表序號工序每組人數(shù)組數(shù)總?cè)藬?shù)1鉆孔72142拌制水泥漿液82163拌制其它漿液2244注漿82165技術(shù)、試驗人員4286隊長、其他3267合計644.帷幕注漿施工2005年4月6日2005年6月4日，我經(jīng)理部完成了DK108+630DK108+560段帷幕注漿的施工，根據(jù)施工實際情況，將帷幕注漿施工總結(jié)如下：全過程實施地質(zhì)預測

7、預報，分別提前采取TSP地震波法、超前水平鉆探法、地質(zhì)雷達法、紅外線探水法等綜合手段，收集洞內(nèi)地質(zhì)信息，并及時提交設計單位，設計單位根據(jù)超前地質(zhì)預測預報成果，并結(jié)合地質(zhì)勘測成果確定注漿段落。鉆孔設備采用自制多功能作業(yè)臺車組裝MKD-5型鉆機鉆孔，壓漿用CYB-1型高壓單液注漿泵或PE-40A型高壓雙液注漿泵， TK-961型砼噴射機組進行濕噴作業(yè)，自制多功能綜合作業(yè)平臺車上進行孔口管的安裝。泥漿處理采用BW-250型泥漿泵，罐車運輸。施工通風主要采用110KW*2軸流式通風機壓入式通風 。4.1.帷幕注漿工藝流程帷幕注漿施工工藝流程見附圖4-1。附圖4-1 帷幕注漿工藝流程圖4.2.帷幕注漿施

8、工準備4.2.1.超前地質(zhì)預測預報雖然在勘測階段已經(jīng)對本隧道地質(zhì)情況做了詳細的測繪和鉆探，但鑒于地質(zhì)條件的復雜以及地下溶洞與巖溶水的不可預見性，在施工之前必須結(jié)合物探及儀器進行超前地質(zhì)預測預報，確定前方圍巖情況，并提前設計地段15m鉆超前探水孔，根據(jù)地質(zhì)情況和涌水量確定是否采用帷幕注漿。4.2.2.掌子面處理采用3m帷幕注漿時預留3m圍巖作為止?jié){巖盤。首先清理掌子面破碎圍巖，根據(jù)此段情況采用掌子面掛網(wǎng)噴C20砼作為止?jié){墻。4.3.鉆孔施工4.3.1.測量布孔鉆孔之前需將孔位按照布置圖位置用測量儀器準確布設到掌子面上，設計要求，孔口位置允許偏差±5cm,孔底位置應小于30cm。加固圈3

9、m超前帷幕注漿實際施工27個注漿孔，布置如附圖5.3-1所示。4.3.2.設備就位孔位布好之后，將鉆機、空壓機、注漿機、攪漿設備、備料車順次擺放在工作位置，并檢查設備運轉(zhuǎn)情況，保證設備運行良好。設備就位后，接通各種供電供風管路。4.3.3.鉆機鉆進方向定位用測量儀器準確定出鉆機鉆進方向，通過調(diào)整鉆機方位，將鉆具調(diào)整對準設計的終孔空間點位。MKD-5鉆機參數(shù)見附表4.3-1。附表4.3-1 MKD-5鉆機參數(shù)表序號項目參數(shù)1鉆進能力400m2終孔直徑75/108mm3鉆桿直徑50mm4鉆孔傾角0°±90°5轉(zhuǎn)速10300r/min6最大扭矩2000N·m7

10、給進/起拔能力50KN8功率30KW9整機重量1800Kg10主機外形尺寸（長*寬*高）2.5*0.8*1.6m鉆機空間位置計算見附圖4.3-2附圖4.3-24.3.4.鉆孔、安裝孔口管鉆機準確定位后，將115沖擊鉆頭安裝在鉆機前端，啟動鉆機開鉆。注漿孔見附圖4.3-3。開孔時本著“輕壓、慢鉆”原則，以防止孔位及鉆進角度偏差。鉆桿定位方法見附圖4.3-4。附圖4.3-3 附圖4.3-4 鉆進1m后再加壓加速，待孔深達到3m時，提出鉆具，安裝孔口管。孔口管由108mm鋼管制成，一端焊有法蘭盤，長度3m。將孔口管上纏繞麻絲，用鉆機將孔口管強力推入孔內(nèi)并用錨固劑固定，以防止注漿時孔口管脫落。埋設時孔

11、口管應露出工作面20cm。孔口管安裝見附圖4.3-5。附圖4.3-54.3.5.鉆注漿孔4.3.5.1.鉆具準備注漿孔采用MKD-5地質(zhì)鉆機鉆進，使用90沖擊鉆頭。鉆進前必須準確定位鉆桿導向器。4.3.5.2.鉆進參數(shù)風動潛孔沖擊回轉(zhuǎn)鉆鉆進效率主要取決于鉆具轉(zhuǎn)速、鉆壓、風壓、風量等技術(shù)參數(shù)。因此，在鉆進過程中要根據(jù)巖層硬度調(diào)整相應的鉆進參數(shù)。鉆機鉆進原理見附圖4.3-6。附圖4.3-6（1）鉆具轉(zhuǎn)速鉆進較軟的巖石時劃鉆進裂隙發(fā)育的巖石時，由于沖擊破巖石推選用并不大，而是以回轉(zhuǎn)切削破碎巖石為主，鉆具轉(zhuǎn)速一般控制在80180r/min之間。巖石越硬，鉆具轉(zhuǎn)速應越低。 選擇鉆具轉(zhuǎn)速除考慮上述所說巖石

12、性質(zhì)外，還要考慮沖擊器的性能狀況。如果沖擊器的沖擊頻率較高時，鉆具轉(zhuǎn)速也應適當增加；反之應降低轉(zhuǎn)速。（2）鉆壓鉆進較軟巖石時，由于巖石的抗破碎強度較低，基本上是以回轉(zhuǎn)削切作用碎巖，應采用較大的軸向壓力，一般可控制在5Mpa左右。鉆進較硬巖石時，由于巖石的抗破碎強度較高，基本上是以沖擊載荷作用碎巖，故采用軸向壓力應小一些，一般可控制在24Mpa之間。（3）風壓與風量沖擊器的沖擊功越大，要求的風壓與風量也相應越大。低風壓沖擊器風壓一般在0.60.8Mpa，中、高風壓沖擊器風壓一般要求在1.1Mpa以上。風量均在0.9m3/min左右。4.4.注漿施工4.4.1注漿材料注漿材料根據(jù)現(xiàn)場情況采用普通水

13、泥砂漿，備用超細水泥及水玻璃雙等材料，以備遇到不同地層使用。附表4.4-1 漿液配比表序號名稱配比凝結(jié)時間結(jié)石體強度(MPa)1d3d28d1普通水泥單液漿W:C=0.6:10.8:17h12h1.57.13.9112超細水泥單液漿W:C=0.6:10.8:11h20min2h1.41.38.917.13超細水泥-水玻璃雙液漿W:MC=0.6:11:1MC:S=1:11:0.3水玻璃濃度3035Be10sec3min4.538.054水泥砂漿W:C:砂=(0.60.8):1: (0.10.4)4.4.2注漿參數(shù)附表4.4-2 注漿參數(shù)表 序號參數(shù)名稱DK108+570DK108+5971加固范

14、圍開挖輪廓線外3m及開挖工作面2擴散半徑(m)23終孔間距(m)34注漿段長(m)275注漿孔數(shù)量27個6雙液漿凝膠時間10sec3min(根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整)7注漿終壓(MPa)698分段長度巖層發(fā)育510m，不發(fā)育2030m。9注漿速度(L/min)5110現(xiàn)場注漿施工中，注漿參數(shù)應根據(jù)情況進行動態(tài)調(diào)整優(yōu)化。4.4.3.注漿順序注漿順序按由外到內(nèi)，由下到上的發(fā)散-約束型進行，即先注外圈孔，后注內(nèi)圈孔，每圈先注下部孔，后注上部孔。注漿過程中，進行隔孔注漿，每次隔24個孔，然后逐步趨近，后序孔作為前期孔的檢查孔。4.4.4.注漿方式根據(jù)現(xiàn)場涌水量大小，選用前進式或后退式分段注漿工藝。先用鉆機開深

15、3m，直徑110mm孔，安設固結(jié)孔口管，然后在孔口管內(nèi)鉆設91mm注漿孔進行注漿。4.4.5.制漿在攪拌機開動的情況下，加入定量清水，水量需計算準確，然后按配合比加入原材料，連續(xù)攪拌3min后即可通過鋼絲過濾后進入儲漿桶中，在儲漿桶中二次攪拌后，供注漿使用，制漿后必須保證在10min以內(nèi)注入孔中，不能存漿過多，影響注漿效果。4.4.6.注漿4.4.6.1.壓水試驗在正式注漿前用3Mpa的壓力壓水檢查，其目的是：檢查管路是否連接正常，是否耐壓，有無漏水現(xiàn)象，測定巖層吸水量，以確定漿液的初始濃度和預計注漿量。測定注漿壓力損失情況，確定注漿終壓，將巖層裂隙內(nèi)的充填物擠壓至注漿范圍以外，增加注漿效果。

16、4.4.6.2.注漿首先根據(jù)壓水試驗情況及圍巖的裂隙發(fā)育情況估算單孔注漿數(shù)量，然后開始注漿，每小時可注入漿液7.5m3。注漿時，先用水灰比0.70的漿液試注，當注漿正常后再逐步調(diào)高漿液的濃度達到設計0.380.4要求，注漿時要隨時觀察泵壓及注漿數(shù)量，分析注漿是否正常。注漿要作好充分準備，要緊張有序，忙而不亂，要嚴防堵管，影響注漿質(zhì)量。4.4.7.注漿結(jié)束標準4.4.7.1.單孔結(jié)束標準當注漿壓力逐步升高，達到設計要求的終壓，需繼續(xù)注漿10min，可結(jié)束本孔注漿；在單孔注漿量與設計注漿量大致相同，同時每分鐘注漿量小于20L，也可結(jié)束本孔注漿。4.4.7.2.全段結(jié)束標準所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束

17、條件，無漏注現(xiàn)象，注漿后涌水量小于1m3/m·d，且漿液有效范圍大于設計值，則可結(jié)束本段注漿。5.效果檢查與補孔注漿5.1.效果檢查開挖前可根據(jù)預設檢查孔的涌水情況，判定注漿效果。注漿效果好的地段，檢查孔涌水量很小，經(jīng)開挖后可觀察到裂隙及空隙充填效果良好，幾乎所有裂隙都充填有漿，開挖后掌子面比較干燥。5.2.補孔注漿如果開挖后仍有滲水現(xiàn)象，堵水效果達不到要求時，可采用局部徑向注漿處理，使其達到堵水設計標準。6.帷幕注漿施工體會為穿越圍巖破碎地段，我經(jīng)理部還施工了4輪80米108mm大管棚，通過帷幕注漿與大管棚的對比，總結(jié)帷幕注漿與大管棚相似之處：都是通過對開挖范圍的圍巖進行加固，保證開挖的安全。帷幕注漿相比大管棚，工藝更加復雜，耗時更長，但帷幕注漿加固的圍巖范圍更大，包括整個掌子面的圍巖都進行了固結(jié)，因此可以解決高壓富水地段的堵水兼加固，而大管棚無法解決堵水的問題。6.1.鉆孔施工的幾點體會（1）組裝、拆卸及檢查沖擊器時，應嚴格按說明書規(guī)定尺寸、要求及配裝方法進行裝配。連接絲扣要扭緊以減少沖擊能量的傳遞損失和防止鉆具脫落。（2）沖擊器入孔前，應先進行壓風試驗檢查其能否正常工作。（3）供風系統(tǒng)的管路以及鉆桿、鉆具間各接頭一定要扭緊，防止漏風而影響沖擊