隧道地表深孔注浆加固围岩堵水施工.doc

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1、隧道地表深孔注浆加固围岩堵水施工邢天恩( 中铁十一局集团第四工程公司, 湖北 随州 441300)摘要:天山隧道穿越断层破碎带, 埋深 88 m , 地下水发育。 由于突发大面积涌水, 造成地表塌陷。 介绍了采用地表深孔注浆固结止水方法加固围岩, 既可保证施工安全, 又能保护水资源。关键词: 隧道; 塌陷段; 深孔注浆; 固结止水中图分类号: U 455149文献标识码: A文章编号: 100623226 (2004) S1200372031工程概况天心山隧道全长 5 491 m , 分进口、出口、斜井三个工区, 斜井工区 D K 258+ 040 170 段, 为断层破碎带, 表层为第四系残

2、坡积土, 下伏石炭系下统泥质粉砂岩与印支期花岗岩侵入接触变质带附近, 围岩极破 碎, 呈砂土状, 强富水区, 地表水与地下水连通性好, 为V 级围岩。掌子面开挖至D K 258+ 113 时, 突发大面积涌水, 水流呈股状, 夹砾石、泥砂涌出, 造成斜井工区被淹。 水涌出后, 诱发地表相应里程呈 25 m 25 m15 m 漏斗形塌陷坑, 从地表观察发现, 以线路 D K 258+ 106 为中心半径 150 m 范围内发生多条裂缝, 线 路右侧有 3 处塌陷坑。 隧道顶地表水突降, 水田干枯。 隧道地表坍陷区附近有居民、养猪场、水田和菜地,要靠地表山体出露的山泉提供生活及生产用水。2施工方案

3、为不影响当地居民生产及生活用水, 隧道安全顺利渡过塌陷段, 对隧道施工方案按照工程类 比法综合分析:( 1) 采用拱部超前小导管注浆加固塌陷段, 不但穿不过塌方段有可能塌方往大发展, 延误工 期, 施工安全不能保证。( 2) 洞内采用大管棚施工, 缺点是洞内场地 狭窄, 作业时间太长。( 3) 对隧道施工方案进行优化, 因工期太紧,决定地表深孔注浆。 沿隧道中线左右各 10 m 范 围布眼钻孔注浆, 沿线路方向 6 m 布 1 孔, 垂直图 1 注浆孔布置 (单位: m )线路方向 5 m 布 1 孔, 注浆高度为内轨顶往上 30 m 范围, 如图 1 所示。对塌陷段进行地表深孔注水泥浆、水泥

4、- 水玻璃浆液, 全封闭固结止水, 加固隧道围岩技术。3 施工方法311 钻眼放样采用极坐标法, 用全站仪在地表用小方桩准确定位, 并沿切线、法线方向放护桩, 以便随时检查钻孔孔 位是否偏离设计位置, 需经常对钻孔进行复核, 确保钻孔位置准确。312 钻机就位安装钻机前用经纬仪进行精确定位, 调整钻杆与地面垂直, 合格后根据四角控制拉好的“十字线“对准 孔位, 经现场技术人检查后, 报监理工程师验收合格方能开钻, 钻机底座要用枕木垫稳, 三角架的脚要固定牢固, 防止在钻进过程中机座、三角架移动, 钻进过程中要经常检查。313 钻孔及安放注浆管所有钻孔应统一编号, 并注明施工次序。钻孔开孔位置与

5、设计位置的偏差不得大于 10 cm 。钻孔的终 孔深度应符合设计规定。钻孔过程中必须进行孔向量测, 如发现偏斜超过要求时, 应及时纠偏。钻孔时, 应根据设计要求对孔内各种情况, 进行详细记录, 作为分析钻孔情况的依据。地表表层围岩松散要设钢护筒, 孔径 150, 开孔要轻加压、慢速, 钻深 10 m 后转入正常钻速, 以保证 开孔质量, 换钻杆时要检查钻杆是否弯曲, 有无损伤, 中心水孔是否畅通等。 在钻进过程中, 要随时掌握孔壁围岩变化, 护筒及时跟进, 防止坍孔卡钻。当孔深达到设计孔要求后, 钻杆退出, 孔内下 108 钢管, 底部 30 m 钢管周壁开 15 孔, 开孔间距环 向 113

6、 mm 设一孔, 纵向 250 mm 设一孔, 呈梅花形布置, 做注浆浆液扩散用。孔内注浆钢管下好后, 依次把套管取出, 对注浆管进行洗孔, 将孔内泥浆及钻碴清洗, 确保注浆钢管孔壁与坍体 (土体) 畅通。314 泥浆与护壁就地挖泥浆池, 为防止泥浆渗漏在泥浆池内侧衬一层土工布, 施工可采用化学浆液或粘土造浆护壁,泥浆具有防止塌孔, 悬浮钻碴, 冷却钻头, 润滑钻具, 增大静水压力并在孔壁形成泥皮, 隔断孔内外渗流的 作用。调制泥浆由实验室提供各项指标, 并根据不同的地层情况采用不同的性能指标。钻进过程中在孔内 加入粘土, 利用钻头旋转制成泥浆。根据地层情况随时调整泥浆性能, 保证成孔质量和速

7、度, 施工中应随孔 深变化, 及时往孔内连续的补充泥浆, 维护护筒内水头, 防止坍孔。315 注浆作业(1) 注浆材料。 水泥选用 3215R 的普通硅酸盐水泥; 水玻璃选用浓度 30 40B e, 模数 214 218 的水 玻璃原液; 拌合水水质符合铁路混凝土及砌石工程施工规范的各项规定。(2) 配比控制。浆液配合比的选用要考虑土体裂隙情况及浆液的扩散半径, 由实验室通过实验确定。水 泥浆的水灰比为 11 0151; 水泥浆: 水玻璃浆为 1015 11 ( 体积比) ; 水玻璃稀释浓度为: 3040B e。(3) 注浆参数。 注浆压力一般为静水压力的 2 3 倍, 考虑到隧道断层破碎及有

8、坍体空隙, 初始压力一 般较小, 甚至为零, 终压可控制在 3 4 M P a。单孔浆液扩散半径 4 m 。 注浆速度 80 100 L m in。(4) 注浆。对富水坍塌体清孔后, 注浆顺序及原则为: 先外后内, 即施工先从注浆区两段或外围, 向中间 或内侧灌注; 先稀后浓即初、中期用双液浆, 注浆终结前压力突然上升时, 双液浆改用水泥浆单液浆; 先少后多即在注浆刚开始, 外围孔采用少量多次灌注。周边孔压注水泥- 水玻璃浆液, 中间孔压注水泥浆单液。316 质量标准及注浆效果检查(1) 注浆后结石体 7 d 的单轴抗压强度不小于 5 M P a, 堵水率不低于 85% 。( 2) 7 d 钻

9、孔取芯。试件围岩固结岩石强度为 512 M P a, 施工安全得到了保证; 注浆后, 洞内观察, 出水量有明显减少。 地表水位明显上升, 地表居民生产及生活用水得到了恢复, 堵水率达到了 88% 以上, 取得了良好的效果。结束语4深孔注浆适用于铁路、公路、水工隧道及其它地下工程的塌方处理整治, 也可用于富水断层带和软弱岩层的施工, 对于要求保护水资源, 防止施工时地下水流失, 起到了良好的效果。 地表注浆施工时间短, 施 工工艺简单。参考文献1 黄成光 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 s

12、t 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 ty, b u t a lso p ro tec t w a te r re so u rce s1Key word s: tu n n e l; co llap sed zo n e; deep ho le g ro u t in g; b lo ck in g w a te r th ro u gh so lid if ica t io n(责任编辑刘宪福)