暗挖隧道穿越砂层注浆施工工艺研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 暗挖隧道穿越砂层注浆施工工艺研 究 摘要：本文针对中铁三局莞惠七 标项目暗挖隧道过砂层地段采用的全断 面、半断面帷幕注浆施工工艺进行研究， 在实际施工中对设计的注浆工艺进行了 一定改进，将设计采用的钻注一体注浆 工艺改为前进式分段注浆工艺，通过改 进工艺，降低了注浆施工造价，保证了 在狭小空间注浆施工的可行性，提高注 浆止水效果的目的。 中国论文网 /2/view-12900503.htm 关键词：暗挖隧道；砂层；注浆 施工 U455 一、引言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 由于地下水的影响会导致隧道施 工过程中围岩坍塌、变形、失稳，特别 是在富水砂层中可能引起隧道涌水、突 泥，危及施工安全，此外还会引起隧道 运营过程中基底翻浆冒泥和不均匀沉降， 严重时还会引起地表沉降、水土流失、 地面塌陷和房屋倒塌，造成环境破坏； 因此，在隧道施工过程中对地层的堵水 和加固非常重要，不仅可以提高地层的 强度和完整性，而且可以防止隧道涌水 突泥。 莞惠 GZH-7 项目地下暗挖隧道 分为两段，分别为 DK38+952DK44+577 、DK44+809 D K51+339。部分暗挖隧道存在埋深较浅， 最浅地段埋深仅 8m，由于地面下 10m 范围内分布有黏土层或砂层、因此隧道 拱顶部分穿越黏土层或砂层。隧道局部 地段还存在下穿建筑物、穿越断裂带等 情况，设计采用半断面或全断面超前帷 幕注浆加固技术进行加固。 2、注浆方法 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2.1、原设计注浆方法 原设计主要针对隧道穿越黏土层 或砂层、下穿建筑物、穿越断裂带等不 同围岩情况选择半断面或全断面超前帷 幕注浆形式对围岩进行加固，达到安全 开挖的目的。注浆工艺设计情况介绍如 下。 2.1.1、全断面注浆 1）全断面深孔注浆加固范围为 隧道开挖轮廓线外 2m，注浆延隧道掘 进方向均为 20m 一循环段。一个注浆段 完成后留 3m 不开挖作为下一循环的止 浆岩盘。 2）每循环超前预注浆共设置 96 个注浆孔，第一环 1-1#1-20#孔深 8m，第二环 2-1#2-20#孔深 14m，第 三、四、五、六环 3-1#6-1#孔深 20.5m。示意图如下： 2.2.2 半断面注浆 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 1）上半断面深孔注浆加固范围 为隧道开挖轮廓线外 2m，注浆延隧道 掘进方向均为 20m 一循环段。一个注浆 段完成后留 3m 不开挖作为下一循环的 止浆岩盘。 2）每循环超前预注浆共设置 51 个注浆孔，第一环 1-1#1-24#孔深 9.4m，第二环 2-1#2-24#孔深 14.6m， 第三环 3-1#3-24# 孔深 21m 第四、五 环 4-1#5-14#孔深 20.9m，第六、七环 6-1# 7-4#孔深 20m。 原设计采用钻注一体化的注浆工 艺，该工艺工作原理是通过在止浆墙上 安装孔口管，在软弱地层中，可采用金 刚石钻头直接钻孔至设计深度后，在孔 口安装止浆塞，将孔口密封，然后停止 供水，从供浆管中直接注入浆液，浆液 从钻杆中流向钻头进入地层，同时浆液 在回流过程中产生反力使止浆塞膨胀， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 对钻杆外壁和孔口管内壁产生挤压力， 封堵空隙，起到止浆作用，然后，边注 浆边旋转钻杆，达到设计注浆压力或注 浆量后，后退钻杆 1.52m（一根钻杆 长度） ，拆下一根钻杆，直到退到孔口， 拆下止浆塞和钻杆，完成整个孔的注浆。 2.3、改进的注浆施工工艺 由于本项目全部为地下暗挖隧道， 竖井空间狭小，且由于地质非常差，为 保证安全，掌子面只能小范围开挖，无 法满足大型机械操作，加之注浆单价低， 注浆段落分散，因此无法实施原设计的 钻注一体化的注浆工艺，为解决实际注 浆施工中的困难，经现场多次试验，采 用分段前进式注浆工艺，满足了现场注 浆需要，同时减少了投入，达到了实用 经济的效果。 1）注浆方式选择 进行帷幕注浆加固时，注浆方法 有前进式注浆和后退式注浆两种方式。 前进式注浆主要用于围岩破碎严重，成 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 孔困难及地层软弱的地段，后退式主要 用于围岩破碎程度相对稍好一些的地段。 由于注浆段落处于砂层中，因此采用前 进式分段注浆，每段长度 6m，钻一段 注一段，直至注浆完成。 2）注浆量控制 （1）注浆采用循环注浆方式， 对每一循环注浆孔根据注浆时间先后顺 序分为两序孔或以上。一序孔为先注浆 孔，二序孔为后注浆孔，两序孔按跳孔 的方式进行划分，注浆顺序同样按跳孔 的方式进行。一序孔原则上按定量定压 相结合原则，二序孔按定压原则进行钻 孔注浆施工。 （2）单孔注浆量控制 设计控制：Q=.R2.h.n.a.(1+) 式中：Q注浆量（m3） ，R浆 液扩散半径（m） ，h注浆段长（m） ， n地层裂隙度（空隙率） ，a 浆液填充率，浆液损失率（一般取 1030） 。 一序孔：按上式计算结果取 Q 一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 序Q；二序孔：按上式计算结果取 Q 二序0.8Q 3）现场注浆施工控制 施工时应严格按设计原则进行注 浆量控制，当现场出现漏浆较严重时， 应及时调整注浆孔顺序；出现个别注浆 孔长时间注浆压力不上升时，应通过调 整注浆材料和浆液配比参数，以及通过 反复注浆措施，达到可控域注浆，并满 足加固圈厚度要求。 （1）注浆顺序：先注内圈孔， 后注外圈孔，先注无水孔，后注有水孔， 从拱顶顺序向下进行，如遇窜浆或跑浆， 则可间隔一孔或数孔灌注，注浆结束后， 应利用止浆阀保持孔内压力，直至浆液 完全凝固。 （2）注浆材料选择调整顺序： 注浆材料由细颗粒浆材调整到粗颗粒浆 材，浆液由单液浆调整为双液浆。 （3） 浆液配比参数：通过调整浆液配比参数， 将低浓度浆液调整到高浓度浆液，将凝 胶时间长的浆液调整到凝胶时间短的浆 液。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 4）注浆控制参数 注浆压力：采用 0.32.0mpa， 注浆时根据实际注浆止水效果调整；配 合比：经试配采用配合比为：体积比 c:s=1:(0.6 和 0.8)，水灰比 1:1，水玻璃 模数 2.7，水玻璃波美度 37Be；注浆方 式：根据现场施工条件选用预埋 42钢 花管注浆施工；注浆循环：注浆沿隧道 掘进方向 6m 一循环段；扩散半径： 1.5m；开孔直径：89mm ；注浆终压： 注浆终压为 1.52Mpa（注浆机压力表 读数） 。 5）注浆施工工艺 （1）注浆施工流程 止浆墙注浆孔位放样测量钻 孔埋设钢花管安装孔口浆液混合器 注浆施工。 （2）止浆墙施工 为保证注浆施工顺利安全进行， 在掌子面设置 3040cm 厚挂网喷射混 凝土止浆墙。避免注浆压力过大导致掌 子面开裂。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 （3）钻孔及埋管施工 钻孔采用锋 100 型潜孔钻机一次 性钻至 6m，钻杆为 50mm中空钢管， 每节 1m，钻头直径为 89mm。钻进过 程采用跟进式，钻杆间采用套丝连接， 钻至设计孔深后埋设 42mm钢花管， 钢花管每节 3m，钢花管间采用套丝连 接，直至埋入到钻孔深度后采用快速凝 结水泥将孔口与钢花管外侧封口密实后 进行下步施工。 （4）注浆施工 注浆前按照设计参数要求进行浆 液调配，并检测浆液是否合格，待孔口 封堵水泥强度达到要求后，再安装孔口 浆液混合器，将钢花管口与混合器前端 钢板焊接密实，在混合器后端安装浆液 控制阀后，采用 SYB-60/5 双液注浆机 进行注浆施工，浆液在孔口混合器中汇 合，注浆至设计压力后维持 23min， 进浆量达到设计数量则停止注浆，注入 清水将管内浆液顶出使其先行扩散凝固。 浆液凝固后，拆除注浆管，清洗干净， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 保证下次使用。 四、结论与讨论 1）采用改进后注浆工艺的分段 注浆施工工艺，克服了在隧道掌子面空 间狭小的条件下人工操作的可行性，达 到了工艺操作简单，满足现场施工需要。 2）经过