高壓富水隧洞硬巖地層徑向注漿堵水施工工法

1高壓富水隧洞硬巖地層徑向注漿堵水施工工法近年來(lái)，隨著地下工程施工技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)眾多大型水利水電、交通隧道等工程建設(shè)逐步進(jìn)入深埋地層施工，從安全、質(zhì)量、工期等方面綜合考慮，TBM被越來(lái)越多的應(yīng)用其中。由改善作業(yè)環(huán)境，是擺在工程建設(shè)人員面前的一道難題。在xx工程xx隧洞TBM施工段xx工程施工中，由于各種成因的節(jié)理、裂隙互相切割成網(wǎng)絡(luò)狀，理難度大。中鐵隧道局集團(tuán)有限公司依托xx工程xx隧洞創(chuàng)新采用“鉆孔分流+表面嵌縫+淺層封堵+深層加固”為主要施工工藝的隧道斷面分流與加固方案，輔以聚合物纖維、水下抗分散劑等特殊漿材，實(shí)現(xiàn)了隧洞硬巖地層突涌水的成功封堵，最終形成了高壓富水隧洞硬巖地層徑向注漿堵水施工工法，為以后類似工程提供借鑒實(shí)例。2.1行之有效的隧洞涌水封堵工藝。采用了“引、排、截、堵、固”的突涌水處理方針和“鉆孔分流+表面嵌縫+淺層封堵+深層加固”的徑向注漿工藝。2.2特殊材料的動(dòng)態(tài)運(yùn)用。利用水玻璃、水下抗分散劑、聚合物纖維等特殊灌漿材料，根據(jù)涌水量靈活配比，針對(duì)治理。2.3注漿順序創(chuàng)新。按照“先無(wú)水后有水、先小水后大水、先淺層后深層、先兩端后中間、先拱腳（仰拱塊附近）后頂拱再邊墻”的順序依次進(jìn)行灌注，涌水封堵率達(dá)到89.5%。本工法適用于高壓富水隧洞硬巖地層徑向注漿堵水施工。在隧洞涌水地段，按照“引、排、截、堵、固”為主的滲、涌水處理方針，采取“鉆孔分流+表面嵌縫+淺層封堵+深層加固”為主要施工工藝的徑向注漿方法，輔以聚合物纖維、水下抗分散劑、速凝劑等特殊材料，根據(jù)滲、涌水特點(diǎn)按照特定配比，在TBM設(shè)備后部對(duì)滲、涌水進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了隧洞硬巖地層突涌水的成功封堵。從而降低了由于斷電等突發(fā)狀況下，隧洞涌水無(wú)法抽排導(dǎo)致TBM設(shè)備被淹的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也改善了洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，提高施工進(jìn)度，保證了施工人員和設(shè)備的安全。5.1施工工藝流程以“引、排、截、堵、固”為主的滲、涌水治理的基本方針，采取“鉆孔分流+表面嵌縫+2淺層封堵+深層加固”的徑向注漿方法，按照“先無(wú)水后有水、先小水后大水、先淺層后深層、先兩端后中間、先拱腳（仰拱塊附近）后頂拱再邊墻，最后集中封堵涌水孔”的灌漿順序?qū)ν挥克M(jìn)行封堵，其工藝流程見(jiàn)圖5.1。圖5.1徑向注漿堵水施工工藝流程圖5.2操作要點(diǎn)5.2.1鉆孔分流全方位截穿裂隙水，進(jìn)行分流降壓。根據(jù)出水量和水壓大小，在裂縫兩側(cè)布置適量的鉆孔，根據(jù)滲水量及壓力大小由淺入深每處滲水可布置一定數(shù)量的分流孔，孔排距1.0m*1.0m，其作用是揭穿更多出水路徑，開(kāi)孔孔徑根據(jù)裂隙出水量大小而定，一般不小于φ38mm。鉆孔盡量與主裂隙面或巖體結(jié)構(gòu)面斜交，鉆孔角度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況確定，原則上盡可能穿過(guò)較多的裂隙，分流更多裂隙水，孔深5m（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)加深，但不宜超過(guò)6m），分流孔可同時(shí)作為后期的集中封堵孔，如圖5.2.1所示。圖5.2.1裂隙水分流孔示意圖5.2.2表面嵌縫通過(guò)分流減壓孔和集中引排孔的分流和減壓作用，圍巖表面的裂隙出水量勢(shì)必減小，出水壓力明顯降低，具備進(jìn)行表面嵌縫的條件。全面檢查工作面范圍的巖面裂隙和寬縫發(fā)育情況，使用嵌縫材料（堵漏王和錨固劑）對(duì)主裂隙及影響范圍內(nèi)的次生裂隙進(jìn)行嵌堵，防止或減少灌漿時(shí)出現(xiàn)串漏漿現(xiàn)象。施工過(guò)程按照切槽、打磨除塵、洗槽、封槽、灌漿等工序進(jìn)行，切縫時(shí)盡量使封槽規(guī)則平整，打磨光滑，以利于漿液流動(dòng)，確保漿液飽滿；切縫兩邊需要封縫材料部位要打磨干凈，以免封縫不緊密，導(dǎo)致漏漿，封灌結(jié)束后，要把粘在混凝土表面的物體清洗干凈，盡量使用與原混凝土同批水泥制作水泥漿進(jìn)行抹面，確保處理后的混凝土表面整潔美觀。5.2.3淺層注漿封堵針對(duì)大流量和散狀發(fā)育的地下水，堅(jiān)持系統(tǒng)處理原則，對(duì)集中大流量出水區(qū)域周邊一定范圍內(nèi)無(wú)水和小水區(qū)域的洞段進(jìn)行縱向和環(huán)向的系統(tǒng)淺層封堵灌漿，形成一定巖盤(pán)厚度的灌漿封堵區(qū)。3在出水洞段兩端邊墻及拱頂范圍各布置2排，孔間距1.0m*1.0m，孔深3.5m，孔徑φ38～50mm，孔向根據(jù)圍巖裂隙發(fā)育情況現(xiàn)場(chǎng)確定。通過(guò)淺層封堵灌漿，可以防止集中出水區(qū)域封堵之后，地下水沿著周圍淺層裂隙流出，形成新的出水帶或通道。5.2.4深層注漿加固為防止集中大流量地下水封堵實(shí)施階段，地下水通過(guò)深層發(fā)育的裂隙向周邊擴(kuò)散，增加封堵難度，應(yīng)在大流量出水點(diǎn)周邊布置深層加固孔，孔間距0.5m*0.5m，孔深5.0m，孔徑φ38～50mm，孔向根據(jù)圍巖裂隙發(fā)育情況現(xiàn)場(chǎng)確定，采用具有抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B能力的聚合物纖維、水下抗分散劑、速凝劑等特殊灌漿材料，按照特定配比對(duì)集中出水區(qū)域進(jìn)行注漿加固，形成深層的灌漿封堵區(qū)，為分流減壓孔封堵灌漿提供條件。此外，為防止地下水通過(guò)裂隙向底板擴(kuò)散，應(yīng)該先施工仰拱塊至隧洞腰線范圍的孔，之后再施工出水點(diǎn)周邊的孔，如下圖5.2.4所示。5m0m孔向以淺層封堵孔梅花型布置，孔深3.5m0m孔向以淺層封堵孔梅花型布置，孔深3.每環(huán)13/14個(gè)孔，孔間距1.0mX1.孔間距0.5mX每環(huán)13/14個(gè)孔，孔間距1.0mX1.橫穿裂隙為主圖5.2.4出水區(qū)灌漿孔斷面示意圖鉆孔沖洗及鉆孔過(guò)程中如出現(xiàn)鉆孔漏水、涌水等，采用以下方法處理：1、鉆孔沖洗：采用自孔底通入大流量水由孔口將巖粉帶出，至孔口回水變清即可。鉆孔沖洗壓力為1MPa；沖洗至回水澄清或總時(shí)間不大于20min時(shí)可結(jié)束鉆孔沖洗。2、鉆孔遇滲、涌水處理：若鉆孔過(guò)程中遇小流量出水，則繼續(xù)鉆進(jìn)至目的孔深后進(jìn)行灌漿；若遇大流量涌水，則停止鉆進(jìn)并進(jìn)行灌漿封堵，完成之后繼續(xù)鉆進(jìn)，如此反復(fù)，直至達(dá)到目的孔深。出水孔應(yīng)請(qǐng)監(jiān)理人到場(chǎng)后對(duì)流量和壓力進(jìn)行測(cè)定和確認(rèn)。3、鉆孔漏水處理：鉆孔過(guò)程中遇破碎帶不能成孔或遇巖脈及影響帶，導(dǎo)致鉆進(jìn)介質(zhì)水漏失而不能繼續(xù)鉆孔的特殊孔段時(shí)，可先進(jìn)行灌漿加固處理，之后旁邊鉆孔進(jìn)行深部灌漿。5.2.5閉水試驗(yàn)在進(jìn)行分流減壓孔灌漿之前，應(yīng)先進(jìn)行閉水試驗(yàn)，即全部關(guān)閉預(yù)留的分流減壓孔的控制閘閥24h，檢查是否還有未發(fā)現(xiàn)的次生裂隙或出水現(xiàn)象，若沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的出水點(diǎn)，才能進(jìn)行最終封堵。5.2.6頂水封堵注漿在淺層封堵和深層加固施工結(jié)束之后，只剩余幾個(gè)出水流量大、壓力高的分流減壓孔，此時(shí)應(yīng)由淺孔（或離裂隙近的孔）開(kāi)始灌漿，向深孔（或離裂隙遠(yuǎn)的孔）推進(jìn)，灌漿漿液采用防擴(kuò)散、可控膠凝時(shí)間的特種漿液，過(guò)程中部分引排孔閥門(mén)打開(kāi)，觀察串漿情況，待所串漿液達(dá)一定濃度后逐步關(guān)閉串漿孔。如此，逐步將漿液由裂隙口向深部堆積填充，達(dá)到完全封堵裂隙的目的。封堵過(guò)程中如發(fā)生串漿、漏漿等特殊情況，應(yīng)及時(shí)予以處理。41、涌水孔灌漿處理1）小涌水孔處理方法：采用純壓式灌漿法，并提高灌漿壓力（設(shè)計(jì)壓力+涌水壓力），灌漿結(jié)束后屏漿不少于1h，之后進(jìn)行閉漿待凝，待凝時(shí)間不少于8h。2）大涌水孔處理方法：大涌水孔應(yīng)測(cè)記涌水量與壓力，直接使用特種堵水灌漿材料灌注至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，之后旁邊掃孔使用純水泥漿灌注至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。2、灌漿中斷處理灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，必須馬上處理，盡早恢復(fù)灌漿。如果由于施工原因被迫中斷時(shí)間超過(guò)30min，則應(yīng)進(jìn)行鉆孔沖洗；如沖洗無(wú)效，則應(yīng)掃孔。恢復(fù)灌漿時(shí)應(yīng)使用開(kāi)灌比級(jí)的水泥漿進(jìn)行灌注，若注入率為中斷前的90%及以上，即可采用中斷前水泥漿的比級(jí)繼續(xù)灌注；若注入率為中斷前的70～90%，應(yīng)逐級(jí)加濃漿液繼續(xù)灌注；若注入率小于中斷前的70%，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，則該段灌漿應(yīng)視為不合格，需要重新掃孔、洗孔后復(fù)灌。灌漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況及時(shí)采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法進(jìn)行處理。若漏水或稀漿時(shí)可繼續(xù)灌注。若漏濃漿則應(yīng)降低灌漿壓力，直至漏漿停止，然后采用逐漸升壓至原來(lái)灌漿壓力繼續(xù)灌注。如降壓無(wú)效再變濃漿液灌注，如降壓和變濃均無(wú)效，且漏漿量接近注入量，應(yīng)停止灌注進(jìn)行待凝，待凝時(shí)間不少于8h；如恢復(fù)灌漿后吸漿量接近于零或停止吸漿時(shí)，此段作為不合格孔段，須視情況進(jìn)行處理。灌漿過(guò)程中發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，可進(jìn)行并聯(lián)灌漿，但并聯(lián)灌漿孔不宜多于3個(gè)，否則應(yīng)塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再在串漿孔旁邊掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)或灌漿。4、大耗漿孔段處理為保證灌漿質(zhì)量，無(wú)水孔和小水孔先采用純水泥漿進(jìn)行灌注。若單孔灌注量達(dá)到3t，流量、壓力均無(wú)明顯變化時(shí)，應(yīng)待凝至少8h后掃孔復(fù)灌。若單孔灌漿次數(shù)達(dá)到3次，壓力、流量仍無(wú)明顯變化，則應(yīng)改用特種堵水灌漿材料進(jìn)行灌注，結(jié)束后再用純水泥漿復(fù)灌，直至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。5.2.7補(bǔ)充注漿分流減壓孔封堵完畢以后，若還存在滲水部位，則再對(duì)滲水部分進(jìn)行針對(duì)性的隨機(jī)加密鉆孔和灌漿封堵，直至封堵滿足要求。加密孔根據(jù)滲水情況與前期堵水灌漿孔交叉并隨機(jī)布置，如下圖5.2.7所示，孔深同周邊灌漿孔。圖5.2.7鉆孔布置示意圖5.3灌漿方法及控制要點(diǎn)5.3.1壓水試驗(yàn)及裂隙沖洗：壓水試驗(yàn)是用高壓方式把水壓入鉆孔，根據(jù)巖體吸水量計(jì)算了5解巖體裂隙發(fā)育情況，灌前壓水試驗(yàn)建議結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行，直至回水澄清時(shí)為止；對(duì)回水達(dá)不到要求的孔，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行沖洗，直至孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不得超過(guò)20cm。裂隙沖洗完成后，應(yīng)盡快進(jìn)行灌漿作業(yè)，因故中斷時(shí)間超過(guò)24h的，需在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。各孔均采用簡(jiǎn)易壓水法。壓水壓力為灌漿壓力的80%，且不大于1.0MPa，壓水時(shí)間為20min，每5min測(cè)讀一次壓入流量，取最終流量作為計(jì)算流量，其成果以呂榮值（q）表示。5.3.2連通性試驗(yàn)：根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況對(duì)于淺層寬縫和裂隙發(fā)育段，且鉆孔過(guò)程中出水裂隙的連通性相對(duì)較好區(qū)域，灌漿前采用高錳酸鉀進(jìn)行連通性試驗(yàn)，確定連通裂隙的范圍和選定灌漿封堵順序，以便達(dá)到更好的封堵效果。圖5.3.2圍巖裂隙連通性檢查示意圖5.3.3灌漿順序：灌漿按照“先無(wú)水后有水、先小水后大水、先淺層后深層、先兩端后中間、先拱腳（仰拱塊附近）后頂拱再邊墻”的順序依次進(jìn)行灌注。施工過(guò)程中，先對(duì)無(wú)水孔和出水量小的孔進(jìn)行灌注，涌水量大的孔預(yù)留作為該部位的分流減壓孔，待周邊加固完善后再進(jìn)行封堵。若預(yù)留孔與周邊出水孔存在深層水力聯(lián)系，則周邊出水孔同步預(yù)留，待后續(xù)階段進(jìn)行封堵處理?，F(xiàn)場(chǎng)也可根據(jù)出水情況酌情調(diào)整、優(yōu)化施工順序或增加其他有利于注漿堵水的工序。5.3.4壓力與方法：灌漿壓力為1.5～2.0MPa，涌水孔為灌漿壓力加涌水壓力，但最高不宜超過(guò)3.0MPa;現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)灌漿實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。5.3.5漿液變換標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)灌漿壓力保持不變注入率持續(xù)減少，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)300L以上或灌漿時(shí)間已大于30min，而灌漿壓力及注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)水灰比；當(dāng)注入率達(dá)到30L/min，但灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不明顯時(shí)，可根據(jù)情況越級(jí)變濃，直至灌注特種堵水漿材。5.3.6灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：純水泥灌注時(shí)，灌漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)壓力，注入率小于1L/min，持續(xù)灌注20min即可結(jié)束；特種堵水漿材灌注時(shí)，灌漿壓力逐步升高，注入率小于1L/min即可結(jié)束。5.3.7閉漿標(biāo)準(zhǔn)：灌漿結(jié)束后，采用閉漿措施（關(guān)閉孔口封閉的高壓球閥），繼續(xù)保持孔段封閉狀態(tài)直至漿液完全凝固（終凝）后才能拆除孔口封閉器或膜袋塞。5.3.8封孔：灌漿孔全部鑲鑄膜袋塞或安裝孔口封閉器，采用孔口封閉純壓式灌漿法。灌漿結(jié)束后，割除孔口封閉器或膜袋塞，使用M25水泥砂漿對(duì)孔口空余部分進(jìn)行封填處理。5.4勞動(dòng)力組織為了保證快速、安全、順利施工，施工中科學(xué)、合理組織勞動(dòng)力是本工法實(shí)施的有力保證，勞動(dòng)力配置見(jiàn)表5.4。6表5.4勞動(dòng)力組織配備表序號(hào)備注1生產(chǎn)經(jīng)理主管生產(chǎn)2技術(shù)負(fù)責(zé)人技術(shù)指導(dǎo)3測(cè)量負(fù)責(zé)人量測(cè)數(shù)據(jù)收集與分析4安全員安全巡檢和監(jiān)督5試驗(yàn)室主任負(fù)責(zé)試驗(yàn)檢測(cè)工作6資料員過(guò)程記錄及資料整理7現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)工工序安排8鉆工打孔9灌漿工孔內(nèi)灌漿機(jī)修工機(jī)器維修、制送漿合計(jì)6.1材料6.1.1堵水材料現(xiàn)場(chǎng)綜合采用了純水泥漿、水泥-水玻璃混合漿液、特種堵水漿材（水、水泥、砂、聚合物纖維（簡(jiǎn)稱“特A”）、水下抗分散劑（簡(jiǎn)稱“特B”）、速凝劑（簡(jiǎn)稱“特C”）等）。1、水：抽取清澈的地下水，水質(zhì)滿足相關(guān)規(guī)范要求；2、水泥：使用P.O42.5普通硅酸鹽水泥；3、砂：使用當(dāng)?shù)睾细駨S家開(kāi)采的天然河砂，并經(jīng)過(guò)二次篩選之后使用，粒徑不宜大于1.5mm，細(xì)度模數(shù)不宜大于2.0，SO3含量不宜大于1%（以重量計(jì)含泥量不宜大于3%，有機(jī)物含量不4、特種灌漿材料：質(zhì)量滿足相關(guān)要求，具有良好的抗水流稀釋性能和抗水流沖擊性能，同時(shí)漿液的凝結(jié)時(shí)間要可控、可調(diào)，并且漿液在凝膠后具有一定的抗沖強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度。1）特A：聚合物纖維采用聚乙烯醇纖維，可提高漿液的抗沖刷能力，控制混凝土（砂漿）固塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂縫，防止及抑止裂縫的形成及發(fā)展，大大改善混凝土的阻裂抗?jié)B性能，抗沖擊及抗震能力。2）特B：主要是由主劑（即水溶性纖維素醚或水溶性丙烯酸類的聚合物）及一些輔助劑組成，可改善砂漿在動(dòng)水條件下的性能，減小稀釋、離析程度，既能增加漿液稠度，又可以改善漿液的流動(dòng)性。3）特C：采用液體水玻璃，它能加快水泥砂漿的凝結(jié)時(shí)間，提高早期強(qiáng)度。6.1.2材料配比1、純水泥漿：采用六個(gè)比級(jí)（5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1）的純水泥漿液，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活選擇配比；2、水泥-水玻璃混合漿液：水泥凈漿采用水：水泥=0.5:1，水玻璃為動(dòng)態(tài)添加，添加比例一般為水泥重量的20～30%，水：水泥：水玻璃=0.5:1:（0.2～0.3）；3、特種漿材：由水、水泥、砂、特A、特B、特C組成。雨淋狀和小股狀滲水洞段的地下水，7水:水泥:特A:特C=(0.5～2):1:0.05:0.1～0.25；針對(duì)較大流量股狀（或主通道）出水洞段地下水處理,水:水泥:砂:特A:特B:特C=0.5:1:1:0.005:0.025:0.025，具體可以根據(jù)圍巖裂隙發(fā)育特征和吸漿情況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整添加比例,詳細(xì)配比如下表6.1.2所示。表6.1.2特種堵水漿材典型配比(質(zhì)量比)編號(hào)配合比水水泥砂1100.0050.0250.0252100.0080.0300.0353100.0100.0300.0404110.0050.0250.0255110.0080.0300.0356110.0100.0300.0407100.0100.0300.0708100.0100.0300.0109110.0050.0400.080110.0050.0300.060110.0100.0350.1006.2主要設(shè)備配置鉆孔設(shè)備的選擇根據(jù)出水量、出水壓力、地層情況及鉆孔類型與現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行合理配置，計(jì)劃選用手執(zhí)式風(fēng)鉆和液壓鉆機(jī)。灌漿設(shè)備根據(jù)灌漿需要主要用3SNS型高壓灌漿泵（最大壓力達(dá)12MPa，適合灌注純水泥漿、添加一定外加劑的多液漿）、螺桿式灌漿泵（最高壓力4MPa，適合灌注特種堵水漿材和砂漿）。根據(jù)圍巖地質(zhì)情況和堵水灌漿要求，主要設(shè)備見(jiàn)表6.2。表6.2主要設(shè)備配置表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1氣腿式風(fēng)鉆YT-28臺(tái)32空壓機(jī)（中風(fēng)壓）4.5m3臺(tái)33高壓灌漿泵臺(tái)30～200L/min，12MPa4高速制漿機(jī)ZJ-400臺(tái)25儲(chǔ)漿攪拌機(jī)1000L臺(tái)16低速攪拌機(jī)200L*2臺(tái)17螺桿式灌漿泵HS-B5臺(tái)20～75L/min，4MPa8灌漿自動(dòng)記錄儀WE/GJ-C套1成都西易（一拖二）9高壓清洗機(jī)PS-58A臺(tái)1抽水泵5.5kw臺(tái)1抽水泵2.2kw臺(tái)1套絲機(jī)Z1T-R臺(tái)1切割機(jī)J3G-TR-400臺(tái)1ZX7-400B臺(tái)18本工法除遵循施工設(shè)計(jì)圖紙等文件的技術(shù)要求和現(xiàn)行的各種設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范及規(guī)程外，還著重從以下幾點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)注漿過(guò)程質(zhì)量的控制。7.1揭露原始出水狀態(tài)：現(xiàn)場(chǎng)出水區(qū)圍巖有防水板或其他遮擋物時(shí)，在開(kāi)鉆之前需去除，以便于查看具體出水部位和出水裂隙構(gòu)造。7.2合理布置鉆孔、嚴(yán)格控制孔向：根據(jù)出水情況和裂隙走向，現(xiàn)場(chǎng)多采用規(guī)則布孔和隨機(jī)加密相結(jié)合的方式。7.2.1邊頂拱集中出水區(qū)域和仰拱塊附近出水區(qū)域采用1m*1m布孔，孔深5m；7.2.2無(wú)水區(qū)域和輕微滲水區(qū)域同樣采用1m*1m布孔，孔深3.5m；7.2.3出水孔封堵之后周邊還有明顯滲漏水的區(qū)域隨機(jī)布置一定數(shù)量的加密孔，孔深3.5m7.2.4孔向與裂隙走向呈45～80°夾角，采用多層次、多角度鉆孔，以便更好貫穿涌水裂隙及滲水面，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的鉆孔分流減壓目的。7.3做好表面嵌縫和堵漏：為防止注漿過(guò)程中漿液外漏浪費(fèi)，采用堵漏王和錨固劑對(duì)表層寬縫進(jìn)行封堵處理，并預(yù)埋排水管和安裝控制球閥，從而形成集中引排條件，便于注漿時(shí)逐步關(guān)閉球閥封堵淺層寬縫和裂隙。7.4進(jìn)行連通性試驗(yàn)，了解灌區(qū)裂隙連通情況：灌漿前采用高錳酸鉀進(jìn)行連通性試驗(yàn)，確定連通裂隙的范圍和選定灌漿封堵順序，以便達(dá)到更好的封堵效果。7.5合理確定灌漿順序和灌漿材料：根據(jù)出水情況和高錳酸鉀連通性試驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，確定了“先處理仰拱塊以上0.5m區(qū)域，再處理頂拱出水區(qū)域，最后在邊墻部位集中收口”的封堵順序，并堅(jiān)持“先無(wú)水孔、后有水孔，先小水孔、后大水孔，先出水深度淺的孔、后出生深度深的孔，從兩端向中間逐步收攏”的灌漿原則。出水孔及其周邊影響區(qū)域直接使用特種堵水漿材進(jìn)行快速封堵，無(wú)水區(qū)域則采用2:1的純水泥漿液進(jìn)行開(kāi)灌。7.6隨機(jī)加密鉆孔：陡傾角發(fā)育的微細(xì)裂隙難以實(shí)現(xiàn)完全封堵，造成局部微細(xì)裂隙仍有少量滲水。在滲水區(qū)域和原出水孔周邊隨機(jī)布置一定數(shù)量的加密孔進(jìn)行加強(qiáng)灌漿?，F(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)識(shí)別危險(xiǎn)源，危險(xiǎn)源分別有高空作業(yè)、打孔作業(yè)、電焊作業(yè)等，具體安全措施如下：8.1高處鉆孔、加固作業(yè)系安全帶，施工人員佩戴安全防護(hù)用品。8.2排架作業(yè)空間小，機(jī)車通行時(shí)，人員必須在安全位置避讓，防止擠、撞傷害，機(jī)車通過(guò)臺(tái)架應(yīng)提前減速慢行避免刮碰臺(tái)架。8.3焊接人員經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)，并熟練掌握有關(guān)作業(yè)規(guī)程，焊接時(shí)佩戴防護(hù)罩。8.4及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)及管理人員進(jìn)行安全教育。8.5作業(yè)臺(tái)階經(jīng)驗(yàn)收合格后方可投入使用，臺(tái)架過(guò)車輪廓線清楚醒目有標(biāo)識(shí)。8.6為保證用電安全，現(xiàn)場(chǎng)不得私接電線，必須由電工操作。8.7施工現(xiàn)場(chǎng)物資的擺放整齊，現(xiàn)場(chǎng)干凈整潔。8.8圍巖預(yù)處理：敲幫問(wèn)頂，清理工作場(chǎng)地周圍的松動(dòng)的圍巖體，確認(rèn)安全后方可作業(yè)，達(dá)到安全條件方可施工。8.9注漿開(kāi)泵前要檢查機(jī)泵是否有問(wèn)題，周圍是否有障礙，人員是否都站在安全地點(diǎn)，認(rèn)為都無(wú)問(wèn)題后方可注漿。8.10施鉆人員須遵守鉆探操作規(guī)程，杜絕野蠻施工，人員之間應(yīng)相互協(xié)作、配合，做到人員及機(jī)械安全。98.11施工場(chǎng)地必須有足夠得照明，要有專人負(fù)責(zé)觀察圍巖情況，如有異常，及時(shí)示警，并據(jù)情況決定撤離作業(yè)人員。8.12剩余和撒落的漿液應(yīng)妥善做好處理工作，隨時(shí)保證交通順暢，排水溝要及時(shí)清理，嚴(yán)防積水。8.13做好注漿泵的檢修保養(yǎng)工作，確保設(shè)備正常工作，不留安全隱患。8.14加強(qiáng)照明系統(tǒng)的檢查，保持良好的照明條件，并準(zhǔn)備足量的手電筒。9.1采用涌水處理施工工藝，生產(chǎn)、生活污水達(dá)標(biāo)排放。9.2控制施工使用的水泥、外加劑等化學(xué)材料的泄漏，避免漿液污染洞外居民的生活、生產(chǎn)用水。9.3加強(qiáng)對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的管理，避免跑、冒、滴、漏，防止對(duì)水環(huán)境的污染。9.4加強(qiáng)灌漿材料的保管，按灌漿材料的性質(zhì)不同，采取不同的存儲(chǔ)方法密封儲(chǔ)存，防曝曬、防潮、防泄漏。9.5施工中的廢漿、廢料及清洗設(shè)備、管路的廢液采用中和、氧化、固化等方法集中妥善處理，不隨意排放。10.1工期效益本工法使得硬巖地段滲、涌水封堵率達(dá)到89.5%，較傳統(tǒng)堵水工藝封堵率60%有了質(zhì)的飛躍，大大改善了洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，提高了有軌運(yùn)輸效率，減少了隧洞清渣、仰拱預(yù)制塊鋪設(shè)及底部回填等作業(yè)工序時(shí)間，提高TBM掘進(jìn)機(jī)利用率，有效化解了合同工期短、安全威脅大等施工難題，已施工段縮短工期約6個(gè)月。10.2經(jīng)濟(jì)效益此工法的實(shí)施，減少了配套管路、水泵等投入，改善了施工環(huán)境，提高了作業(yè)工效，節(jié)約直接工程投資約5335.7萬(wàn)元（縮短工期10個(gè)月，節(jié)約成本支出2942.9萬(wàn)元；減少管路投入成本704.3萬(wàn)元；出水點(diǎn)的有效封堵，節(jié)省水量抽排成本1476.6萬(wàn)元；減少泵站投入成本211.9萬(wàn)元）。10.3社會(huì)效益該工法成功應(yīng)用于xx工程xx隧洞TBM施工段xx工程，改善了隧洞內(nèi)的生產(chǎn)施工環(huán)境條件，提高了工序施工效率及施工質(zhì)量，得到了各級(jí)單位的一致好評(píng)。通過(guò)硬巖地段TBM法施工隧洞現(xiàn)場(chǎng)滲、涌水段注漿堵水施工實(shí)施效果的反饋檢驗(yàn)和對(duì)施工過(guò)程的研究總結(jié)，取得了以“引、排、截、堵、固”為主的滲、涌水處理的基本方針，總結(jié)了一整套對(duì)應(yīng)地質(zhì)條件下的布孔、灌漿施工的工藝工法，不但從鉆孔、灌漿施工工藝，注漿材料選擇、配比，注漿設(shè)備配置等方面為同類工程施工提供參考和借鑒，在類似工程施工及科學(xué)技術(shù)研究上極具參考與推薦意義。具有良好的社會(huì)效益。10.4環(huán)保節(jié)能效益該工法的實(shí)施，大大降低了隧洞內(nèi)突涌水的水量，也隨之減少了隧洞內(nèi)涌水排放至自然河域的水量，減小了洞外的涌水處理壓力，也降低了自然河域被污染的風(fēng)險(xiǎn)，具有良好的環(huán)境效益。11.1.1工程概況xxxxTBM標(biāo)段位于xx省，工程自3號(hào)支洞進(jìn)入主洞下游1942m開(kāi)始，標(biāo)段全長(zhǎng)18.275km，施工樁號(hào)為K28+085～K46+360，主洞采用一臺(tái)Φ8.02m敞開(kāi)式硬巖掘進(jìn)機(jī)施工，為解決TBM長(zhǎng)距離出渣、通風(fēng)及TBM第二掘進(jìn)段運(yùn)輸問(wèn)題，標(biāo)段中間設(shè)一座4號(hào)支洞，4號(hào)支洞采用無(wú)軌斜井施工，承擔(dān)TBM檢修洞施工與主洞TBM的鉆爆接應(yīng)工作，標(biāo)段范圍包括：1、修建主洞工程18275m（K28+085～K46+360）。由TBM后配套安裝洞、TBM主機(jī)安裝洞、TBM步進(jìn)洞、TBM始發(fā)洞、TBM檢修洞、TBM掘進(jìn)施工段、4號(hào)支洞上、下游鉆爆接應(yīng)段組成。2、修建輔助施工支洞4號(hào)支洞，水平距離長(zhǎng)5784m，斜長(zhǎng)5820.21m,支洞坡降-11.96%，設(shè)計(jì)為城門(mén)洞型，成洞尺寸為6.7m*6.5m。4號(hào)支洞主要解決中間TBM長(zhǎng)距離施工通風(fēng)、出渣及部分施工材料供應(yīng)等問(wèn)題，主支洞交叉口里程為K38+400。3、支洞運(yùn)行維護(hù)、封堵、棄渣場(chǎng)防護(hù)、預(yù)制場(chǎng)、料場(chǎng)等其它工程。具體段落劃分見(jiàn)圖11.1.111.1.2施工情況xx工程xxTBM施工中，完成37段圍巖滲、涌水的成功封堵，封堵率達(dá)到89.5%，效果良好。2016年11月～2017年11月，xx工程xx隧洞TBM施工段xx工程施工過(guò)程中，前后發(fā)生69次圍巖突涌水，其中有6次較大集中涌水，特別是2016年2月28日掌子面突涌水，單點(diǎn)單次涌水量高達(dá)20000m3/d，主洞水位快速上漲，TBM主電機(jī)、配電柜等設(shè)備相繼被淹，涌水環(huán)境下現(xiàn)場(chǎng)施工效率低，對(duì)車輛及電器設(shè)備造成不同程度的損壞。為避免后續(xù)開(kāi)挖出現(xiàn)隧洞涌水量增大可能帶來(lái)的災(zāi)難性后果，現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合“鉆孔分流+表面嵌縫+淺層封堵+深層加固”的徑向注漿方無(wú)水后有水、先小水后大水、先淺層后深層、先兩端后中間、先拱腳（仰拱塊附近）后頂拱再邊墻”的順序依次進(jìn)行灌注，涌水封堵率達(dá)到89.5%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隧洞突涌水的成功封堵，有效的解決了這一問(wèn)題。全隧涌水量由82700m3/d已降低至14000m3/d，改善了洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，縮短了隧底清渣、仰