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(duì)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(yùn)營安全。本隧道排水量控制標(biāo)準(zhǔn)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(cè)資料顯示：DK106872至DK107135段為斷層破碎帶，極可能發(fā)生嚴(yán)重突水突泥，預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)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(shè)7環(huán)109個(gè)注漿孔，加固圈3m超前帷幕注漿每循環(huán)設(shè)5環(huán)55個(gè)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(shí)止?jié){巖盤厚度取5m，采用3m帷幕注漿時(shí)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(shí)止?jié){墻厚度取1.5m，采用3m帷幕注漿時(shí)止?jié){墻厚度取1.0m。超前帷幕注漿每一注漿段設(shè)計(jì)長度為：采用5m帷幕注漿時(shí)長30m，采用3m帷幕注漿時(shí)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(jìn)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(jìn)式510較發(fā)育510分段前進(jìn)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(xì)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(xì)水泥漿液或TGRM超細(xì)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(xì)高早強(qiáng)型水泥漿液或化學(xué)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(shí)間長短等有關(guān)。通常情況下按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：按已知靜水壓力

4、計(jì)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(dá)35倍。PP(35)P或P=P+24Mpa式中：P設(shè)計(jì)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(hào)項(xiàng)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(chǎng)選定漿液3.資源配置3.1.主要材料供應(yīng)計(jì)劃附表3-1 主要材料供應(yīng)計(jì)劃表 序號(hào)材料名稱型號(hào)單位數(shù)量備注1超細(xì)水泥D9020mt2002水玻璃40Bet203普通

5、水泥P·O 32.5R(早強(qiáng))t20004HSC超細(xì)型號(hào)t20W:C=1:1時(shí)， 初凝時(shí)間1小時(shí)5TGRMTGRM-超細(xì)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(shè)備使用計(jì)劃附表3-2 主要施工機(jī)械設(shè)備使用計(jì)劃表序號(hào)名 稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量(臺(tái)套)備注1砼噴射機(jī)TK-961 6m3/h22地質(zhì)鉆機(jī)MKD-533多功能作業(yè)臺(tái)車自制14高壓雙液注漿泵30Mpa PE-40A25發(fā)電機(jī)200kw26高壓單液注漿泵CYB-127水泥漿儲(chǔ)蓄桶1500L48其它漿液儲(chǔ)蓄桶1500L49Y型混合器410高壓球閥耐壓22MPa83.3.勞動(dòng)力

6、配置組建隧道帷幕注漿專業(yè)施工班組，組長有項(xiàng)目部副經(jīng)理擔(dān)任。根據(jù)超前帷幕注漿施工的需要，配置技術(shù)過硬、責(zé)任心強(qiáng)、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(dòng)力配置見附表4-3。附表3-3 施工勞動(dòng)力配置表序號(hào)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(yàn)人員4286隊(duì)長、其他3267合計(jì)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(shí)際情況，將帷幕注漿施工總結(jié)如下：全過程實(shí)施地質(zhì)預(yù)測(cè)

7、預(yù)報(bào)，分別提前采取TSP地震波法、超前水平鉆探法、地質(zhì)雷達(dá)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(shí)提交設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)單位根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)成果，并結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)成果確定注漿段落。鉆孔設(shè)備采用自制多功能作業(yè)臺(tái)車組裝MKD-5型鉆機(jī)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(jī)組進(jìn)行濕噴作業(yè)，自制多功能綜合作業(yè)平臺(tái)車上進(jìn)行孔口管的安裝。泥漿處理采用BW-250型泥漿泵，罐車運(yùn)輸。施工通風(fēng)主要采用110KW*2軸流式通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng) 。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(zhǔn)備4.2.1.超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)雖然在勘測(cè)階段已經(jīng)對(duì)本隧道地質(zhì)情況做了詳細(xì)的測(cè)繪和鉆探，但鑒于地質(zhì)條件的復(fù)雜以及地下溶洞與巖溶水的不可預(yù)見性，在施工之前必須結(jié)合物探及儀器進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，確定前方圍巖情況，并提前設(shè)計(jì)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(shí)預(yù)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(cè)量布孔鉆孔之前需將孔位按照布置圖位置用測(cè)量儀器準(zhǔn)確布設(shè)到掌子面上，設(shè)計(jì)要求，孔口位置允許偏差±5cm,孔底位置應(yīng)小于30cm。加固圈3

9、m超前帷幕注漿實(shí)際施工27個(gè)注漿孔，布置如附圖5.3-1所示。4.3.2.設(shè)備就位孔位布好之后，將鉆機(jī)、空壓機(jī)、注漿機(jī)、攪漿設(shè)備、備料車順次擺放在工作位置，并檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，保證設(shè)備運(yùn)行良好。設(shè)備就位后，接通各種供電供風(fēng)管路。4.3.3.鉆機(jī)鉆進(jìn)方向定位用測(cè)量儀器準(zhǔn)確定出鉆機(jī)鉆進(jìn)方向，通過調(diào)整鉆機(jī)方位，將鉆具調(diào)整對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的終孔空間點(diǎn)位。MKD-5鉆機(jī)參數(shù)見附表4.3-1。附表4.3-1 MKD-5鉆機(jī)參數(shù)表序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1鉆進(jìn)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(jìn)/起拔能力50KN8功率30KW9整機(jī)重量1800Kg10主機(jī)外形尺寸（長*寬*高）2.5*0.8*1.6m鉆機(jī)空間位置計(jì)算見附圖4.3-2附圖4.3-24.3.4.鉆孔、安裝孔口管鉆機(jī)準(zhǔn)確定位后，將115沖擊鉆頭安裝在鉆機(jī)前端，啟動(dòng)鉆機(jī)開鉆。注漿孔見附圖4.3-3。開孔時(shí)本著“輕壓、慢鉆”原則，以防止孔位及鉆進(jìn)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(jìn)1m后再加壓加速，待孔深達(dá)到3m時(shí)，提出鉆具，安裝孔口管?？卓诠苡?08mm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(jī)將孔口管強(qiáng)力推入孔內(nèi)并用錨固劑固定，以防止注漿時(shí)孔口管脫落。埋設(shè)時(shí)孔

11、口管應(yīng)露出工作面20cm?？卓诠馨惭b見附圖4.3-5。附圖4.3-54.3.5.鉆注漿孔4.3.5.1.鉆具準(zhǔn)備注漿孔采用MKD-5地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，使用90沖擊鉆頭。鉆進(jìn)前必須準(zhǔn)確定位鉆桿導(dǎo)向器。4.3.5.2.鉆進(jìn)參數(shù)風(fēng)動(dòng)潛孔沖擊回轉(zhuǎn)鉆鉆進(jìn)效率主要取決于鉆具轉(zhuǎn)速、鉆壓、風(fēng)壓、風(fēng)量等技術(shù)參數(shù)。因此，在鉆進(jìn)過程中要根據(jù)巖層硬度調(diào)整相應(yīng)的鉆進(jìn)參數(shù)。鉆機(jī)鉆進(jìn)原理見附圖4.3-6。附圖4.3-6（1）鉆具轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)較軟的巖石時(shí)劃鉆進(jìn)裂隙發(fā)育的巖石時(shí)，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(yīng)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(shí)，鉆具轉(zhuǎn)速也應(yīng)適當(dāng)增加；反之應(yīng)降低轉(zhuǎn)速。（2）鉆壓鉆進(jìn)較軟巖石時(shí)，由于巖石的抗破碎強(qiáng)度較低，基本上是以回轉(zhuǎn)削切作用碎巖，應(yīng)采用較大的軸向壓力，一般可控制在5Mpa左右。鉆進(jìn)較硬巖石時(shí)，由于巖石的抗破碎強(qiáng)度較高，基本上是以沖擊載荷作用碎巖，故采用軸向壓力應(yīng)小一些，一般可控制在24Mpa之間。（3）風(fēng)壓與風(fēng)量沖擊器的沖擊功越大，要求的風(fēng)壓與風(fēng)量也相應(yīng)越大。低風(fēng)壓沖擊器風(fēng)壓一般在0.60.8Mpa，中、高風(fēng)壓沖擊器風(fēng)壓一般要求在1.1Mpa以上。風(fēng)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(chǎng)情況采用普通水

13、泥砂漿，備用超細(xì)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(hào)名稱配比凝結(jié)時(shí)間結(jié)石體強(qiáng)度(MPa)1d3d28d1普通水泥單液漿W:C=0.6:10.8:17h12h1.57.13.9112超細(xì)水泥單液漿W:C=0.6:10.8:11h20min2h1.41.38.917.13超細(xì)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(hào)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(kuò)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(gè)6雙液漿凝膠時(shí)間10sec3min(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)注漿施工中，注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行動(dòng)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(jìn)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(jìn)行隔孔注漿，每次隔24個(gè)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(chǎng)涌水量大小，選用前進(jìn)式或后退式分段注漿工藝。先用鉆機(jī)開深

15、3m，直徑110mm孔，安設(shè)固結(jié)孔口管，然后在孔口管內(nèi)鉆設(shè)91mm注漿孔進(jìn)行注漿。4.4.5.制漿在攪拌機(jī)開動(dòng)的情況下，加入定量清水，水量需計(jì)算準(zhǔn)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(jìn)入儲(chǔ)漿桶中，在儲(chǔ)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(yàn)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(cè)定巖層吸水量，以確定漿液的初始濃度和預(yù)計(jì)注漿量。測(cè)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(yàn)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(shí)可注入漿液7.5m3。注漿時(shí)，先用水灰比0.70的漿液試注，當(dāng)注漿正常后再逐步調(diào)高漿液的濃度達(dá)到設(shè)計(jì)0.380.4要求，注漿時(shí)要隨時(shí)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(zhǔn)備，要緊張有序，忙而不亂，要嚴(yán)防堵管，影響注漿質(zhì)量。4.4.7.注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)4.4.7.1.單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)注漿壓力逐步升高，達(dá)到設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)注漿量大致相同，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)值，則可結(jié)束本段注漿。5.效果檢查與補(bǔ)孔注漿5.1.效果檢查開挖前可根據(jù)預(yù)設(shè)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(bǔ)孔注漿如果開挖后仍有滲水現(xiàn)象，堵水效果達(dá)不到要求時(shí)，可采用局部徑向注漿處理，使其達(dá)到堵水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。6.帷幕注漿施工體會(huì)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(duì)比，總結(jié)帷幕注漿與大管棚相似之處：都是通過對(duì)開挖范圍的圍巖進(jìn)行加固，保證開挖的安全。帷幕注漿相比大管棚，工藝更加復(fù)雜，耗時(shí)更長，但帷幕注漿加固的圍巖范圍更大，包括整個(gè)掌子面的圍巖都進(jìn)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(diǎn)體會(huì)（1）組裝、拆卸及檢查沖擊器時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按說明書規(guī)定尺寸、要求及配裝方法進(jìn)行裝配。連接絲扣要扭緊以減少?zèng)_擊能量的傳遞損失和防止鉆具脫落。（2）沖擊器入孔前，應(yīng)先進(jìn)行壓風(fēng)試驗(yàn)檢查其能否正常工作。（3）供風(fēng)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(fēng)而影響沖擊