岩溶隧道超前预注浆施工方案.doc

1 目目 录录 一、编制依据.3 二、适用范围.3 三、工程概况.3 四、施工组织机构.6 4.1组织机构 .6 4.2职责分工 .7 五、超前预注浆施工方案.8 5.1注浆施工及管理 .8 5.1.1工作程序 .8 5.1.2施工单位职责 .9 5.1.3施工过程管理 .9 5.2预测预报 .10 5.3方案选定 .12 5.3.1岩溶水处理 .13 5.3.2岩溶洞穴处理 .13 5.3.3注浆施工 .14 5.3.4超前小导管施工 .14 5.3.5大管棚施工 .17 5.3.6超前周边帷幕注浆 .20 5.3.7全断面超前帷幕注浆 .25 5.3.8径向注浆 .33 2 5.3.9局部注浆 .37 5.4注浆效果评定 .38 六、施工质量控制措施.38 七、安全保证措施.40 八、安全应急救援预案.41 8.1基本原则 .41 8.2应急救缓预案 .41 8.2.1机构与职责 .41 8.2.2应急资源 .44 8.2.3教育、训练演练.45 8.2.4联系电话 .45 8.3突发事故报告、应急措施及处理.46 8.3.1突发事故报告 .46 8.3.2救灾防备措施 .47 8.3.3突发事故的应急处理措施 .47 8.4突发事故的调查及处理 .49 附件1 动态设计建议书50 附件2动态设计现场会勘纪要.51 附件3动态设计注浆施工记录表.52 附件4动态设计注浆钻（扫）孔施工记录表.53 附件5 动态设计注浆工程量现场签证单54 附件6 动态设计注浆工程数量签认表55 3 高山田隧道岩溶地段超前预注浆专项施工方案高山田隧道岩溶地段超前预注浆专项施工方案 一、一、编编制依据制依据 新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程施工设计图纸、工程 量清单； 新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段CGZQSG- 8标段高山田隧道实施性施工组织设计； 高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）； 高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设（2010）241号）； 铁路隧道防排水施工技术指南（TZ3312009）； 铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009）； 铁路隧道超前地质预报技术指南（铁建设（2008）21号）； 其他铁路工程技术规范及国家行业标准、规则、规程； 成贵铁路有限责任公司动态设计管理办法。 二、适用范二、适用范围围 新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段CGZQSG- 8标段高山田隧道岩溶段超前预注浆施工。 三、工程概况三、工程概况 高山田隧道起始里程D5K234+720- 242+938，全长8107m，整个隧道位于四川省宜宾市兴文县麒麟乡境内，线 路沿着古宋河河床延伸，隧道地面标高高于水面70- 100m。按旅客列车设计行车速度250km/h，客运专线双线隧道设计，线间 距为4.6m。全隧（包括横洞）级围岩3120m、级围岩4780m、级围岩61 2m。本隧道进口采用斜切式洞门，设置缓冲结构，洞口边仰坡采用植草防 护或人字形C25砼截水骨架内植草防护。本隧道除明洞段采用明挖法施工 及整体式明洞衬砌外，其余段落均采用暗挖法施工，设置复合式衬砌。 4 高山田隧道所处地区属亚热带湿润季风气候，冬无严寒，夏无酷暑， 气候温和，雨量充沛，阴雨天多，四季分明。隧址区内地表水主要为稻田 水、池塘水及季节性溪沟水，有个别沟槽四季有水，水量随季节变化较 大，以大气降水补给为主，主要顺山涧沟谷由东向西排泄，主要汇入隧道 右侧的古宋河直流内。隧道主要穿越一段碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层，其 余主要为碎屑岩类裂隙含水层，局部为碳酸盐岩和碎屑岩相间分布，富水 性中等；隧道在穿越碎屑岩类裂隙含水层时，可能在裂隙发育带遇股水涌 出现象；在穿越碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层时，雨季可能突遇岩溶涌水、 突泥影响。隧道平常期涌水量9630m3/d，雨季最大涌水量17433m3/d。 隧道地层岩性主要为钙质泥岩、泥质灰岩、泥岩、页岩、灰岩等，节理 发育；地下水对混凝土结构具侵蚀性。段内不良地质为岩溶、围岩变形、有 毒有害气体、危岩落石、岩堆和顺层，特殊岩土为软土。隧址区在大范围 内位于东西向和南北向构造体系中，总体为单斜向岩层，且岩层倾角平缓 ，受区域构造影响，段内岩层局部扭曲。隧道洞身局部穿越可溶盐岩段， 隧道通过时往往会遭遇地下水发育的各种岩溶、洞穴、溶蚀等现象，并可 能产生突水、突泥等灾害，特别是在可溶岩和非可溶岩接触带，在施工中 要高度重视。 隧址区内主要为石牛栏组灰岩地层发育的岩溶，该可溶岩地层主要 分布于洞身段的D5K236+066D5K237+410、D5K238+000D5K238+12 0，钙质泥岩呈条带状分布其间，局部地段为泥质灰岩。该段隧道开挖过程 中可能遇溶洞或岩溶管道时发生涌突水。 D5K236+025195、D5K237+335475，D5K237+965D5K238+220 段为可溶岩和非可溶岩的接触地带，D5K236+330380、D5K236+8159 15段为V类异常区，施工中加强地质超前预报，重点查明岩性突变与不同 地层界线位置等产状，查明接触地段岩溶发育状况及地下水赋存状况，特 5 别是溶蚀裂隙、裂隙发育，岩溶管道、暗河、大型溶洞及溶腔发育，必要时 加强注浆措施加固围岩。 D5K236+195330、D5K237+380815，D5K236+915D5K237+335 段为钙质泥岩呈条带状分布其间，局部地段为泥质灰岩，岩溶弱到中等发 育，D5K237+475965、D5K239+220920段泥岩夹灰岩，以泥岩为主， 灰岩呈条状带分布，岩溶弱发育，施工中加强地质超前预报工作，重点查 明可溶岩地段岩溶发育状况及地下水赋存状况，特别是岩溶裂隙、岩溶管 道、暗河、隐付的溶洞，必要时采用开挖后局部径向注浆措施以减少地下 水的涌入，本次设计对上述段落采用开挖后局部径向注浆预设计。 D4K241+245- D4K242+870段顶部为茅口组合栖霞组灰岩地层，其岩溶强烈发育，现场 地质钻孔显示有溶洞揭示。隧道左侧二叠系栖霞茅口组发育岩溶漏斗、落 水洞、溶洞及暗河天窗等岩溶现象。隧道洞身D5K238+250D5K238+325 段基岩为泥岩，属软质岩，该段隧洞开挖有轻微变形。针对熔岩处理，按 里程分段列表说明见表3.1。 表3.1 起始里程终止里程 岩溶发育情 况 预测方法处理措施备注 D5K237+475D5K237+965 岩溶弱发育 D5K239+220D5K239+920 岩溶弱发育 地质调查法、物探法（TSP ）、超前钻探法（加深炮孔 5孔） 开挖后在进行 堵水或超前局 部顶水注浆 D5K236+195D5K236+330 D5K236+380D5K236+815 D5K236+915D5K237+335 岩溶弱中 等发育 地质调查法、物探法（TSP ）、超前钻探法（加深炮孔 孔及超前钻孔孔） 根据涌水情况 ，采用径向帷 幕注浆 预测异常时， 增加地质雷达 法及钻 孔探测 D5K236+025D5K236+195 D5K237+335D5K237+475 D5K237+965D5K238+220 可溶岩与非 可溶岩接触 带 根据涌水情况 ，采用分区治 理或周边帷幕 注浆 D5K236+815D5K236+915 D5K236+330D5K236+380 V类异常区 地质调查法、物探法（TSP+ 红外探测+地质雷达）、超 前钻探法（加深炮孔18孔+5 孔）全断面帷幕注 浆 四、施工四、施工组织组织机构机构 6 4.1组织组织机构机构 为加强对岩溶段的监测及处理，项目部成立了以总工程师为组长，工 程部长为副组长，各技术人员、隧道超前地质预报负责人、监控量测负责 人、专业化注浆队队长为成员的岩溶监测及处理领导小组。施工中坚持轮 班制，进行24h全过程监控指导，确保各种措施的落实。各组密切配合、协 作，及时反馈和分析，为信息化设计和施工提供有力支撑和保障。领导小 组直接受项目经理委托组织开展各项工作。 根据要求，动态设计注浆需上场专业化注浆队。专业化注浆队拟设置 队长1人，副队长2人，作业人员18人。主要配置C6钻机1台，超前水平钻机 1台，管棚钻机1台，注浆泵4台，搅拌桶6台。其他隧道施工机械设备可配 合使用。专业化注浆队具有相应资质以及类似工程的成功施工经验。 7 图图4.1岩溶岩溶监测监测及及处处理理领导领导小小组组织组组织机构机构图图 4.2职责职责分工分工 总工程师：在项目经理的授权下组织建立动态设计施工管理机制，编 制动态设计施工实施方案和应急预案；根据设计文件、地质资料、地质预 报、物探成果、施工揭示情况，及时提出动态设计建议书；根据动态设计方 案，制定施工方案，并报监理、段落指挥部审批；按批准的设计、施工方案 组织实施，并做好相关数据收集和整理，及时进行信息反馈；动态设计施 工完成后，对动态设计工点实施效果进行检查分析，向段落指挥部提交分 析报告和验收申请；当动态设计施工过程中出现异常，不能满足动态设计 要求时，及时向段落指挥部、设计及监理单位进行信息反馈，以便调整优 化动态设计。 工程部部长：做好动态设计施工过程影像资料、施工材料物资消耗等 相关资料的收集和归档，独立建账以备核查；配合总工程师做好编制动态 设计施工管理机制、动态设计施工实施方案和应急预案；做好动态管理其 他相关资料的收集、整理、上报工作；负责具体方案的现场落实及处理；做 好技术交底及人员培训。 技术人员：配合工程部部长做好相关工作；进行现场值班作业，及时 记录，发现问题及时汇报；负责现场资料的填写、收集、整理工作；参与各 项方案的制定并现场督促落实。 隧道超前地质预报负责人：负责项目部范围内超前地质预报的人、机 、物的管理，负责编制超前地质预报管理办法及工作开展相关的规章制度 。负责收集、整理现场超前地质预报资料，及时做出安全评估，对超前地 质预报成果负责。 监控量测负责人：负责监控量测技术管理，落实各项技术标准、规范、规程 8 的收集、整理；实施监控量测细则编制，下发洞口监控量测负责人；负责洞 口监控量测资料的收集、整理、复核及上报工作；监督洞口监控量测负责 人量测工作的完成情况 专业化注浆队队长：参与各项方案的制定；组织作业人员参加各种培训；负 责施工作业过程中的监控和监管；落实各项方案、制度并监督作业班组严 格执行。 专业化注浆工班：具体落实各项方案、措施；接受上级的监督、指导； 自觉遵守各项劳动纪律和操作规程。 五、超前五、超前预预注注浆浆施工方案施工方案 5.1注注浆浆施工及管理施工及管理 5.1.1工作程序工作程序 根据地质资料、地质预报、物探成果、施工揭示情况，由我单位提出 动态设计申请，由段落指挥部组织设计、施工图审核、监理、施工单位进 行现场会勘，研究处理意见，形成现场会勘纪要，设计单位根据会勘纪要 开展动态设计工作。 动态设计文件经施工图审核单位审核，报段落指挥部审查批准后发 我单位组织实施。 5.1.2施工施工单单位位职责职责 1、根据设计文件、地质资料、地质预报、物探成果、施工揭示情况，及 时提出动态设计建议书。 2、根据动态设计方案，制定施工方案，并报监理、段落指挥部审批。 3、按批准的设计、施工方案组织实施，并做好相关数据收集和整理， 及时进行信息反馈。 9 4、动态设计施工完成后，对动态设计工点实施效果进行检查分析，向 段落指挥部提交分析报告和验收申请。 5、做好动态设计施工过程影像资料、施工材料物资消耗等相关资料 的收集和归档，独立建账以备核查。 5.1.3施工施工过过程管理程管理 1、根据设计文件、地质资料、地质预报、物探成果、施工揭示情况，施 工单位24小时内向监理、段落指挥部提出处理动态设计建议书（见附件1） ，段落指挥部收到动态设计建议书后及时组织相关单位进行现场会勘，形 成会勘纪要（见附件2）；设计单位根据现场会勘纪要，及时进行动态设计。 2、动态设计施工前，施工单位应建立动态设计施工管理机制，编制动 态设计施工实施方案和应急预案，实行项目主要领导负责制。 3、当动态设计施工过程中出现异常，不能满足动态设计要求时，施工 单位应及时向段落指挥部、设计及监理单位进行信息反馈，以便调整优化 动态设计。 4、施工单位应安排专人负责，及时完成施工日志、监理日志及钻孔注 浆（见附件3、4）等记录，施工日志、监理日志及钻孔注浆等记录应真实完 整，独立整理成册。 5.2预测预报预测预报 结合本隧的特点，参照铁路隧道超前地质预报技术指南，本隧道超 前地质预报以地质调查法为基础，采用超前钻探、物探相结合的综合超前 地质预报方法，用宏观指导微观预报、长距离预报指导中短距离预报、微 观预报验证宏观预报、中短距离预报验证长距离预报的工作思路，开展本 隧道的超前地质预报工作，使用的主要预报方法为地质调查法、物探法和 超前钻探法。工作流程：预测方案方案确定施工验证揭示总结、 10 方案优化。通过对已施工地段各种预报手段所获得的资料进行综合分析 与判断，编制地质综合分析成果报告，并根据实际施工反馈的实际开挖地 质情况加以对比验证，建立围岩变化对比分析计表，定期分析，寻找规律 ，研究各种预报方式在不同地质条件下的针对性、适应性和准确率，提高 预报准确率。以便更好的选择处理措施及方案制定。综合超前地质预报配 套模式见图5.1所示。 11 图图5.1综综合地合地质预报质预报配套模式示意配套模式示意图图 超前地质预报程序如下： 1、在地质调查法的基础上，开展弹性波反射（如TSP）法预报工作。 2、在弹性波反射法（TSP）预报的岩溶强烈发育异常段落进行地质雷 达法预报工作；在弹性波反射法（TSP）预报的极破碎岩体并富水异常段落 进行红外探测法预报工作。 3、在物探法预报工作结束后，对物探异常段落进行超前钻探（超前地 质钻探、加深炮孔）法预报和验证工作。 需要注意的是在施工过程中应遵循动态设计原则，根据具体的地质 情况，及时调整超前地质预报方法和技术。 初步拟定采取的超前预测预报方法见表5.1、表5.2。 超前地质钻孔 TSP203超前地质预报 隧道沿线地质调查 地质雷达、红外探水 12 表表5.1 高山田隧道正洞超前地高山田隧道正洞超前地质预报质预报方案表方案表 里程段落 长度（m ） 地质 调查 TSP 红外 探水 地质雷 达 加深 炮孔 超前钻 探 D5K234+720D5K234+750 30 D5K234+750D5K236+025 1164.45 D5K236+025D5K236+195 170 D5K236+195D5K236+330 135 D5K236+330D5K236+380 50 D5K236+380D5K236+815 435 D5K236+815D5K236+915 100 D5K236+915D5K237+335 420 D5K237+335D5K237+475 140 D5K237+475D5K237+965 490 D5K237+965D5K238+220 255 D5K238+220D5K239+220 1000 D5K239+220D5K239+920 700 D5K239+920D4K241+020 1100 D4K241+020D4K241+036 16 D4K241+036D4K242+000 964 D4K242+000D4K242+913 913 D4K242+913D4K242+938 25 备注：隧道短链D5K234+889.45=D5K235+000 表表5.2 高山田隧道横洞超前地高山田隧道横洞超前地质预报质预报方案表方案表 里程段落 长度（ m） 地质调 查 TSP 红外探 水 地质雷 达 加深炮 孔 超前钻 探 HDK0+000HDK0+476 476 根据要求，高山田隧道超前预测预报工作由中铁二院组织，施工单位 进行配合实施。 5.3方案方案选选定定 根据地质资料、地质预报、物探成果、施工揭示情况，由我单位提出 动态设计申请，由段落指挥部组织设计、施工图审核、监理、施工单位进 行现场会勘，研究处理意见，形成现场会勘纪要，设计单位根据会勘纪要 开展动态设计工作。动态设计文件经施工图审核单位审核，报乐山指挥部 审查批准后发我单位组织实施。 根据目前设计文件，拟采取的主要措施、方案为以下几项，具体实施 方案根据会商确定的方案为主。 13 5.3.1岩溶水岩溶水处处理理 根据目前设计图纸针对隧道水文地质的特征评价，对隧道洞身涌水 量进行了分段预测，D5K236+067D5K237+285段长1218m，探勘揭露岩 溶弱到中等发育，最大涌水量为10638m3/d；D5K237+285D5K239+885 段长2601m，探勘揭露长距离可溶岩和非可溶岩接触带段，存在地下水发 育，最大涌水量为2317m3/d；D5K239+885D5K240+645段长1218m，探 勘揭露岩溶弱发育，最大涌水量为1976m3/d。 对岩溶水处理坚持“以疏为主、堵排结合”的原则，并采取截、堵、排、 防因地制宜、综合治理的措施。为防止岩溶水突然袭击，施工中通过超前 钻孔探测分析确定采取排放岩溶水或预注浆加固处理措施。 5.3.2岩溶洞穴岩溶洞穴处处理理 根据岩溶洞穴的规模及洞穴与隧道的相对关系，可采用堵塞加固、跨 越及绕避的办法来治理。 填堵 对已经停止发育、跨径较小、无水的溶洞或暗河，可根据其与隧道相 交的位置关系及其填充情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填 封闭，根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。拱部以上空洞采用喷锚 支护加固，或加设护拱及拱顶回填的办法处理。 跨越 当溶洞或暗河较大较深时，采用梁、拱跨越。但梁端或拱座必须置于 稳固可靠的基岩上，必要时用圬工加固。隧道在不同的部位遇到溶洞或暗 河的跨越措施： 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞或暗河时，则加深该侧的边墙基 础通过。 14 当隧道底部遇到较大溶洞或暗河并有水流通过时，在隧道底部一下 砌筑浆砌片石基础，支撑隧道结构，并在基础内埋设涵管引排溶洞或暗河 水。 当隧道边墙遇到较大、较深的溶洞或暗河时，在边墙或隧底以下砌筑 拱跨越。 当隧道中部或底部遇到深狭的溶洞或暗河时，加强两边墙基础，并根 据情况设置桥台架梁通过。 绕行 施工中遇到一时难以解决的溶洞或暗河时，采用迂回导坑绕行溶洞 或暗河区，继续隧道施工，再行处理溶洞或暗河。 5.3.3注注浆浆施工施工 采用综合超前地质预报手段确定注浆地段，通过注浆封闭加固，提高 岩体完整性使其成为具有一定承载能力的结构体，形成围岩注浆固结圈， 以限制排水量，实现控制排放，并与喷锚支护一起共同保证施工期间洞室 稳定及安全。 对注浆工艺中设备配置、注浆方式、注浆范围、注浆材料、注浆效果、 浆液的配制结合强度及水量变化特征等根据动态设计情况进行实施。 5.3.4超前小超前小导导管施工管施工 在溶蚀及溶洞段采用双排超前小导管注浆预支护来加强围岩的稳定 性。超前支护施工配合钢架使用，其纵向搭接长度不小于1m，使其形成一 个整体来支撑围岩。 1超前小导管施工工艺 15 超前小导管施工工艺见图5.2。 图图5.2超前小超前小导导管施工工管施工工艺艺框框图图 超前小导管设计参数： 超前小导管规格：采用外径42mm，壁厚3.5mm，长3.5m的热扎无缝 钢管； 超前小导管环向间距30cm，拱部140范围布置； 测量定位 钻孔作业 钻孔验收 下管，封堵管口 喷射混凝土封堵工作面 连接，调试注浆管路 钻孔作业 注浆效果分析 小 导管 制备 原材料进场检验 浆液配比试验 注浆试验 浆液制备调整注浆参数 管尾与钢架焊接 结束 施工准备 清孔 不 合 格 不能满足要求 满足要求 合 格 16 倾角：下排外插角以10为宜，上排外插角40，可根据实际情况作 适当调整； 注浆材料：采用水泥浆液，注浆参数为： 水泥浆液水灰比1：1（重量比）注浆压力：0.2-0.3Mpa。 超前小导管采用42无缝热扎钢管制成，在前部钻注浆孔，孔径6- 8mm,孔间距15cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，尾部长度30cm作为 不钻孔的止浆段，注浆孔处设置止浆闸阀。为保证小导管的支护效果，减 小小导管的外插角，在配合使用的型钢钢架地段，可在型钢腹板穿孔以便 小导管穿过，也可以采用一榀格栅钢架替代开孔型钢钢架，钢管尾部与钢 架焊接。 超前小导管施工要求： 小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径 大3- 5mm，然后将小导管穿过钢架用锤击或钻机顶入，并用高压风将钢管内的 砂石吹出； 小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围缝隙，喷射混凝土封闭掌 子面，以防工作面坍塌和跑浆； 隧道开挖长度应小于小导管注浆长度，预留部分作为下一次循环 的止浆墙； 注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正 常，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆（每次3-5根）； 注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压可采用注浆孔处 设置的闸阀进行止浆结束注浆； 注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注 浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。 17 5.3.5大管棚施工大管棚施工 溶洞段采用壁厚615m89大管棚超前支护，支护范围为拱部140， 大管棚采用地质钻机成孔，注浆泵注浆，外插角为1-5。 1、管棚安装施工工艺 管棚引孔顶入法施工工艺见图5.3。 18 施工准备 测量放样 安装导向管，浇筑套拱 搭设工作平台，钻机就位 钻孔 清孔 钻孔验收 顶入管棚，安装止浆塞 喷混凝土封闭工作面 连接注浆管路，调试 压水试验 注浆作业 封孔，连接钢架结构 注浆效果分析 补孔 管棚加工原材料进场试验 初选浆液配合比 初配浆液试验注浆 确定浆液配合比 浆液制备 调整注浆参数 不合格 不合格 结束 图图5.3管棚引孔管棚引孔顶顶入法施工工入法施工工艺艺流程流程图图 19 2、施工方法 施工准备：开挖至管棚施作空间位置时，预留钻机作业平台，搭设 作业平台架并固定牢固。 成孔：采用水平地质钻机钻孔。 管棚安装：由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接；顶进前先进行管 节加工采用不同长度规格，相邻间交替错接安装。管棚顶 到位后，钢管与岩壁间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液 冒出，堵塞时设置进浆孔和排气孔。 注浆采用M10水泥砂浆，前进式注浆，水泥砂浆注浆参数根据现场 试验情况进行调整。注浆：注浆压力为0.61.0Mpa，当排气孔流出浆液后 ，关闭排气孔，继续注浆，达到设计注浆量或注浆压力时停止注浆。 3、注浆要求 注浆前用清水试压管路，检查管路是否连接紧密，如有问题及时处理 。排气管要通到底，注浆时钢管尾部设止浆闸阀。完成注浆后标识完成注 浆的标志。 施工过程中，为了防止注浆过程中发生串浆，每钻完一个孔，随即就 安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。 4、质量标准及注意事项 孔位误差为50mm，角度误差为1。 钢管的打入的实际长度不得小于设计长度。 做好注浆记录。 注浆过程中，发现异常现象必须及时处理。主要技术措施： 注浆操作人员必须经过专门培训,并实行岗位责任制，在注浆前充 分做好各项准备工作。 20 注浆前，在洞外将管路全部接通，进行试压，试压可用清水进行。 在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部 件完好畅通。 注浆完毕后，清除管内浆液，用水泥砂浆紧密充填，以增强管棚的 强度和刚度。认真清洗干净所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接 头、阀门、贮浆桶等，以备下阶段注浆时使用。 5.3.6超前周超前周边边帷幕注帷幕注浆浆 1、超前周边帷幕注浆适用于围岩破碎IV- V级中风化和强风化灰岩围岩，拱顶上方的裂隙水，其作用在一定范围上 加固围岩，减少拱顶上方裂隙及渗透系数，控制拱顶围岩涌水量。超前周 边帷幕注浆施工工艺见图5.4。 21 图图5.4超前周超前周边边帷幕注帷幕注浆浆施工工施工工艺艺框框图图 2、注浆方案及孔位布置 根据地质报告和超前钻探情况，围岩主要以中风化和强风化灰岩为 主，掌子面围岩具有自稳能力，隧道涌水主要来自拱顶上方的裂隙水，且 裂隙发育范围主要在隧道掌子面前方30m左右，因此根据设计文件及地质 条件可采取局部周边帷幕注浆方式。注浆按三个断面进行加固，其孔位布 置见图5.5。 转入下一钻孔 注浆设计 止浆墙封闭掌子面 测量放线 钻机平台及俯仰角确认固定 开口、安装孔口管 安装灭尘器 钻孔 安装孔口管 安法兰盘封口 注浆 是否已完成本循环钻孔及注浆 钻注浆效果检查孔 是否满足注浆质量标准 安装供风系统 接通动力电源 安装灭尘供水系统 否 设计补注浆钻孔位置及深度 是 结束 否 否 是 22 图图5.5超超 前周前周边边帷幕注帷幕注浆钻浆钻孔布置孔布置图图 3、注浆参数的确定 注浆压力的确定：注浆压力是浆液在地层中扩散、充填、压密的能量， 浆液在裂隙中扩散、充填的过程就是克服流动阻力的过程，注浆压力的选 择不仅要考虑静水压力的大小，而且还要考虑裂隙的大小。裂隙大，浆液 扩散阻力就小，裂隙小，浆液就不易扩散。根据该处隧道埋深和涌水压力 结合裂隙宽度等因素综合考虑确定注浆压力为1MPa-1.5MPa； 每一循环注浆长度为30m，开挖25m，保留5m长止浆岩盘； 第一循环采用50cm厚C20喷射混凝土止浆墙； 23 注浆开孔直径110mm，长度为3m；孔洞剩余部分直径为90mm； 单孔有效扩散半径为3.0m； 注浆范围为隧道开挖轮廓线外5m。 1注浆施工 超前钻探的目的 为探明掌子面前方的工程地质和水文地质情况，正确选择注浆参数 和采取相应的技术参量提供依据。其主要工作内容是探测岩石的完整程 度、涌水压力和涌水量。做法是用钻机在洞内工作面上向隧道前方钻探30 m左右的超前探孔，利用探孔进行探测和注水试验。 超前钻探作业程序 施工准备 埋孔口管 钻探孔 测涌水量 测涌水压力注水试验 操作要点 a、埋孔口管：埋管钻孔的直径要大于孔口管外径，钻孔顺序由外环向 内环进行。先钻110mm孔，安装孔口管后再钻90mm孔。施钻要严格按设 计位置、方向进行。孔深要超出管前端0.5m。孔钻好后将孔口管置于孔内 ，外露长度保持6070cm。所有孔口管(包括注浆管)都安好后，关闭孔口 阀，埋管结束。 b、钻探孔：除必须按照钻孔操作要点施钻外，还要严格作好钻孔记录 和岩芯取样。记录的内容有：孔号，进尺，起止里程，钻具尺寸，岩石名称， 岩石裂隙发育情况，出现涌水的位置和注水量。根据岩芯标本、岩粉浆液 、钻进速度、涌漏水情况来分析判断开挖面前方的工程地质、水文地质情 况，作为下一步开挖采取何种技术措施的依据。 c、测涌水量及前方地下水的连通性：当遇到较大的涌水时，应停钻测 涌水量，方法是用容器接住孔口管中流出的水，用秒表计时测得每分钟容 24 器接到的水量。如无特殊情况，探孔钻至设计深度后也要测一下涌水量， 涌水量小于0.2L/min的孔可不注浆。 d、测涌水压力：钻好孔口后关闭孔口闸阀，安上水压表，然后开闸放 水，当水压表的指针稳定时记下其读数。 e、注水试验：孔钻好后，在孔口管的阀门上安上浆液混合器并连接注 浆泵，启动注浆泵向孔中压注清水，逐步加大水量和压力，当注水压力达 到设计注浆压力时，维持23min，检查注浆系统有无串水、漏水现象，测 注水量后卸压，此注水量即为岩石吸水量。 止浆墙施作。 隧道开挖工作面至注浆设计里程后，在工作面挂6.5，间距20*20钢 筋网并喷射C20混凝土封闭掌子面，喷射厚50cm，止浆墙必须满足设计要 求，以保证注浆效果。注浆过程若止浆墙出现开裂，跑浆等现象影响注浆 效果，则必须进行补喷。 钻孔 钻孔位置要准确，按设计在掌子面上将开孔位置用红油漆标出。采用 罗盘确定注浆外插角，调整钻机满足设计钻孔方向要求。施钻时钻机要尽 量贴近岩面，以减小钻杆的震动；要用清水钻进，开孔要轻减压，慢速，大 水量，以保证钻孔质量。在施钻过程中，若单孔出水量小于30L/min可继续 钻进，大于30L/min时则立即停止进行。 注浆 根据选定的参数配制浆液，水泥浆配好后需用1mm筛网过滤一遍。注 浆管须先检查，确认畅通后再接入注浆系统。注浆系统与孔口混合器接好 后，开阀门，启动注浆泵按照先稀后稠、(注浆量)先大后小、先注水泥单液 浆再注双液浆的程序注浆。当注浆压力达到设计值时，维持23min，进浆 量达到设计数量则停止注浆，关闭球阀，随即卸下注浆混合器及注浆系统 25 ，并用清水清洗干净。注浆顺序先注外圈，后注内圈，同一环孔由下而上 间隔施作。 检查注浆效果 所有注浆孔注满后，钻取岩芯对注浆效果进行检查，对浆液扩散较为 薄弱、钻孔渗水量大于0.2L/minm或一处漏水量大于10L/min的部位，需加 孔补注浆，达到规范要求为止。注浆效果必须达到以下标准： 单孔结束标准 注浆压力逐步升高至设计终压，然后，调小泵量至设计结束时的进 浆量，并在该数值上稳定10min以上。 注浆结束时的进浆量小于5L/min。 检查单孔涌水量小于0.2L/min。 全段结束标准 所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象。 注浆堵水率不低于90，注浆后预测涌水量小于3m3/d。 帷幕注浆厚度、浆液有效注入范围满足设计要求。 检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满；7天单轴抗压强度不小于5MPa。 全部注浆孔注浆完成后，在主要出水点附近设至少5个检查孔，测 孔内涌水量或进行压水实验，若满足设计要求，则可以开挖，否则进行补 注浆。 5.3.7全断面超前帷幕注全断面超前帷幕注浆浆 超前帷幕注浆适用于突水突泥、大塌方及溶洞发育地段，其作用是在 一定范围内加固围岩，减小加固围岩体空隙率及渗透系数，控制围岩涌水 量。本管段超前帷幕注浆设计加固范围为5m，30m为一环。压注纯水泥浆 液或多组合浆液，以起到预加固的作用。超前帷幕注浆施工作业流程见超 前周边帷幕施工工艺图。 26 1、注浆段长和注浆孔的布置 根据钻机性能，选用每循环注浆段长30米；帷幕注浆就是要使浆液扩 散到注浆帷幕范围内的所有岩层裂隙中，所以注浆孔的布置要以浆液扩 散不出现空白为原则，据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞 形布置，见图5.6、图5.7。 图图5.6 全断面超前帷幕注全断面超前帷幕注浆钻浆钻孔布置孔布置图图 图图5.7 全断面超前帷幕注全断面超前帷幕注浆纵浆纵剖面剖面图图 2、注浆方式 27 采用分段前进式注浆或全孔一次压入式注浆。当钻孔过程中未遇见 泥夹层或涌水，就一钻到底，全孔一次压入式注浆；在钻孔过程中遇到泥 夹层或涌水，立即停止钻孔，采取注一段钻一段的分段前进式注浆，直至 终孔。 3、注浆参数的选择 每循环注浆长度30m，单孔有效扩散半径2.5m左右，终孔间距2.03. 0m；注浆范围为隧道开挖断面外5m。注浆方式：如果出水量较小且成孔容 易，用一次性注浆方式或分段后退式注浆；如果成孔困难，则采用分段前 进式注浆。 注浆压力：注浆压力是注浆的主要参数，它对浆液的扩散范围，岩层 裂隙充填的密实程度及注浆效果的好坏起着决定性的作用，所以必须有 足够的注浆压力克服静水压力和地层阻力，方能达到注浆目的，一般富水 地段取静水压力的23倍。 浆液的注入量：指单孔注入量，按假设浆液在地层中均匀扩散公式为 ：Q=R2Ln 式中：Q-单孔注浆量（m3）；R-浆液扩散半径（m）取2.5m； L-注浆孔长（m）；n-地层的裂隙（），取24%； -浆液在岩石裂隙中的充填系数，视岩石情况取0.30.9； -浆液消耗率，取1.1。 4、止浆岩盘 一个止浆岩盘止浆效果的好坏，将直接关系到帷幕注浆成功与否。本 隧道根据注浆段围岩情况预留不同厚度的止浆岩盘：一般取5m，这样既确 保注浆效果，又避免每个注浆循环浇筑混凝土作为止浆墙这道工序，可以 加快施工进度。 止浆岩盘的施工 28 当出现大股涌水时，应采用下面的施工方案：先对掌子面出水点进行 引流工作，清底，浇筑砼止浆墙，砼施工过程中预埋孔口管与小导管注浆 建造止浆岩盘，最后进行引流管的关水工作。 止浆墙的设置：根据掌子面围岩及出水情况确定砼止浆墙长5米，分 两段施工，第一段为3米长，第二段为2米，第一段止浆墙起引水归槽作用 ，第二段止浆墙起到封闭形成止浆墙作用。具体施工步骤：在出水点采用 260钢管引水，同时自制“U”形槽放置于引流管下方，使散水归槽，保证掌 子面基底干燥。砼止浆墙施工时在涌水点用模板加工成木箱形图状，并预 留2根108泄水管。在砼浇筑过程中预留第一环注浆孔的孔口管，第一段 浇筑完后，浇筑第二段砼前，对孔口管、引流管及泄水管进行接长处理。 同时在浇筑第二段砼中预埋二、三环注浆孔的孔口管，和拱部预埋32小 导管，小导管环向间距40cm。 图图5.8止止浆墙设浆墙设置示意置示意图图 止浆岩盘注浆加固 注浆孔的布置 分三种方式： 第一：按圆形布置注浆孔，根据地质和涌水情况确定注浆加固孔，预 留注浆加固孔的2倍的孔位用于帷幕注浆和检查孔； 29 第二：小导管布置在拱部； 第三：108泄水管，布置在引流管下方。 注浆加固 注浆前进行关水试验,观察止浆墙背后渗水情况。由于散水未能全部 归流，可能在止浆墙与周边岩壁之间、以及止浆墙集水槽底部的砼面均有 少量水渗出。打开引水管，进行注浆加固。先利用注浆机注拱部及周边小 导管，注浆过程中双液浆会随水从周边流出，稳定注浆压力，待浓浆流出 且压力升高时，停止该孔注浆，间隔进行下一孔注浆。所有小导管注浆完 成后，对集水槽108泄水管注单液浆，直至引水管内有浓浆流出后停止。 关水检查 加固完成半小时，关水检查，如止浆墙无渗漏则进行帷幕注浆，如仍 有渗水，重新加固止浆墙。 围岩整体性差探孔出水处理措施(5米) 施工方案：围岩工程地质条件复杂，围岩整体性差，质软，但出水点距 掌子面较远(5米)地段，采用套管注浆形成止浆岩盘，再进行注浆止水。 30 图图5.9注注浆浆管套管管套管 套管加工：采用两根32小导管，套入108探测孔中，一个作为注 浆口，另一个作为出水口，注浆管长度比探孔短1米左右。 注浆加固 通过套管注浆口进行注浆，当液浆充填完出水管与108间空隙时， 出水点水便从32小导管出水口流出，当出水口流出浆液时，关闭出水口 ，并不断注入单液浆，由于压力浆液会随水填充裂隙，从而达到封堵孔周 边围岩的目的。如此反复，将出水点外围岩加固完毕，形成完整的止浆岩 盘。 围岩整体性较好探孔出水处理措施(5米) 施工方案：在出水孔周围埋设孔口管，通过浅孔注浆形成止浆岩盘， 再进行关水工作。如仍有渗漏，则在渗水处进行浅孔注浆。 注浆孔布置：出水孔关水时，其周边围岩裂隙出水，因此在出水孔、周 边探孔及周边渗水处埋设23根孔口管。 注浆加固：先对探孔的周边孔进行注浆，注浆时探孔闸阀打开，保证 水流畅通。当流水中含有浆液时，关闭闸阀，注浆机采用低压、低档注浆， 直到浆液逐渐变浓，堵塞裂隙为止。一孔注完后，停半小时再进行下一孔 注 5、埋设孔口管 固结牢固密实，保证不漏浆、不窜浆的孔口管是决定注浆效果好坏的 重要因素，其埋设方法：先用YQ- 100型冲击式钻机钻4.0m深，再将108孔口管插入，外露2030cm，管壁 31 与孔口接触处用麻丝填塞，再向孔口管内注双液浆固结。孔口管起着导向 作用，钻孔安装时要控制好外插角度。 6、钻孔 根据不同用途，选用ZYG150全液压钻机及YQ100风动钻机。YQ100 风动钻机主要用于开孔，安孔口管。先根据设计图孔位、钻孔参数，在工 作面上放出钻孔位置，并用油漆标定。 调整钻杆的仰角和水平角，移动钻机，将钻头对准所标孔位。 将棱镜放在钻杆的尾端，用全站仪检查钻杆的姿态并调整。 根据探孔预测结果，决定是否采用孔口管。对探孔预测水压较高（P1 .0MPa），且水量较大（Q20m3/h）的区域，采用孔口管注浆，否则采用止浆 塞止浆方式注浆。当采取后退式分段注浆时，可直接钻孔至设计深度。当 采取前进式分段注浆时，采取钻一段注一段的方式，直至设计孔深。 钻孔按先外圈，后内圈的顺序进行。内圈钻孔可参照外圈钻孔的顺序 ，后序孔可检查前序孔的注浆效果。逐步加密注浆一方面可根据钻孔的情 况调整注浆参数，另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求， 即可进行下一圈孔的钻进，减少钻孔的工作量，加快施工进度。钻孔时， 还要严格作好钻孔记录，包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、 出现涌水位置、涌水量和涌水压力。施钻过程中，若单孔出水量小于30L/ min，可继续施钻；若单孔出水量大于30L/min，立即停钻进行注浆。 7、制浆 选用JZ350叶片式搅拌机作为制浆设备，为了保证浆液的均匀性和在 注浆间隙时不沉淀，另自行加工搅拌储浆桶两台，容量1立方米，采用立式 电动机和摆线针轮式减速器，用支架倒立于储浆桶上，通过联轴节将动力 直接传给搅拌轴。为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保 证大流量注浆时浆液的供应。根据选定浆液的配比参数拌好浆液，其中水 32 泥浆拌好后用11mm网筛过滤，放入叶片立式搅拌机进行二次搅拌，确保 浆液均匀。 8、注浆 注浆准备 注浆管路按下图所示联接，通过压水检查注浆管路的密封性，同时冲 洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液冲塞的密实性。 图图5.10注注浆浆管路管路连连接接 浆液的确定 固结孔口管和封孔注浆时选用双液浆；当注浆孔涌水量小于30L/min ，选用纯水泥浆或TGRM浆液；当注浆孔涌水量在30200L/min范围内， 选用凝胶时间为46min的浆液；当注浆孔涌水量大于200L/min，选用凝 胶时间为34min的浆液。 注浆顺序 先注外圈，后注内圈，同一圈由下而上间隔施作。 注浆速度 当钻孔涌水量50L/min时，注入速度80150L/min；当涌水量50L/m in时，注入速度3580L/min。 9、检查注浆效果： 所有注浆孔注满后，钻取岩芯对注浆效果进行检查，对浆液扩散较为 薄弱、钻孔渗水量大于0.2L/minm或一处漏水量大于10L/min的部位，需加 孔补注浆，达到规范要求为止。 33 10、异常情况处理 若钻孔过程中，遇见突泥情况，立即停钻，拔出钻杆，安装孔口管及 高压阀，进行注浆。若掌子面小裂隙漏浆，先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞 裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间；若仍跑浆，在漏浆处采用普通风钻 钻浅孔注浆固结。若掌子面前方米范围内大裂隙串浆或漏浆，采用止浆 塞穿过该裂隙进行后退式注浆。当注浆压力突然增高，则只注纯水泥浆或 清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆；若压力不恢复正常，则停止注 浆，检查管路是否堵塞。当进浆量很大，压力长时间不升高，则调整浆液 浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液在岩 层裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；有时也可以进行间歇式注浆，但停 注时间不能超过浆液凝胶时间。 5.3.8径向注径向注浆浆 1、径向注浆施工适用于裂隙发育富水区，围岩具有自稳能力，围岩初 支后渗漏水情况，其作用是减小加固围岩体孔隙率及渗透系数，控制围岩 涌水量。施工工艺流程图（见径向注浆施工工艺框图5.11） 34 图图5.11径向注径向注浆浆施工工施工工艺艺框框图图 2、注浆参数 注浆孔布置 注浆孔按浆液按扩散半径R=2.0m计算布设，注浆孔按梅花型布置， 孔口环向间距约180cm，孔底环向间距约250cm，纵向间距260cm。单孔注 浆深度3.0m。详见图5.12注浆正面布置图，图5.13注浆平面布置图。 配制浆液 测量放线、标注径向注浆孔位置 否 是 钻检查孔检查注浆效果 确定钻孔方向并钻孔 钻机就位固定 是否符合注浆 结束标准 补孔注浆 注浆结束 全孔一次性注浆施工工艺 开孔、安装花管或孔口管 35 隧 道 中 线 内轨顶面 道床底面 开挖轮廓线 图一：注浆正面布置图 图图5.12注注浆浆正面布置正面布置图图 隧 道 中 线 图一：注浆平面布置图 注浆加固线 图图5.13 注注浆浆平面布置平面布置图图 注浆孔采用风枪钻孔，方向为隧道断面径向，孔径为52mm，比小导管 外径大2mm。钻孔孔位最大允许偏差为50mm，钻孔偏斜率最大允许偏差 为0.5%，即150mm。 小导管设计参数 36 小导管采用50mm(外径)，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长100c m。小导管安设在孔口，用锚固剂锚固牢，外露10cm以便于注浆操作。小 导管孔口处焊接闸阀式止浆阀。 注浆压力 注浆初期选择压力为0.51.5MPa，终压1.5MPa。转入正常注浆后，根 据注浆中的具体情况再加以修正，选择合适的注浆压力 注浆材料及设备 注浆材料采用普通水泥浆。主要注浆材料和设备如下： 水泥：P.O42.5； 注浆机：KBY-50/70注浆机 注浆管：50mm钢管，长1.0m； 判断注浆效果：每延m隧道涌水量2m3/24h 3、施工方法及要求 注浆管的制作 按设计制作长1.0m，孔口管采用50mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管 。 测孔定位 按设计布孔：孔口环向间距拱墙200cm，孔底环向间距280cm，注浆孔 纵向间距200cm，环间注浆孔呈梅花形布置。 孔位布置如附图1：注浆正面布置图及附图2：注浆平面布置图所示 钻孔、扫孔： 按设计位置、孔径、孔深钻孔，并钻完全部注浆孔后，进行清孔。 安管、注浆 用锤子把管打入孔内，并安装好止浆塞。注浆前进行现场注浆试验， 37 根据实际情况调整注浆参数，取得注浆施工经验，注浆完后，用M5水 泥砂浆填塞，设计注浆参数为： A、水泥浆液水灰比：1:1； B、注浆压力0.51.5MPa，终压1.5MPa，并稳压15分钟； C、注浆应符合下列要求： 浆液的浓度、胶凝时间应按交底执行，不得任意更改。 应经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题，应及时处理。 D、注浆结束的条件如下： 每延m隧道涌水量2m3/24h E、注浆结束： 注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以 保持孔内压力，直至浆液完全凝固。 注浆结束标准 正洞段内正常涌水量的80以上被堵住，不对正洞的正常掘进有影 响，则可以结束注浆，若仍然有较大涌水，影响正洞的施工，则按以下的 标准执行： 单孔结束标准：当达到设计终压并继续注浆10min以上，单孔进浆量 小于20L/min。 全段结束注浆标准：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏浆现象 ；注浆后段内涌水量不大于1520m3/md。结束注浆后拆除注浆部件和设 备，清洗保养。 5.3.9局部注局部注浆浆 隧道围岩周边或掌子面个别部位出现明显涌水时采取局部注浆方案 ，在出水点上游钻孔注浆截断水源，并在出水点周围布孔加固围岩，加固 深度一般为开挖轮廓线外35m，局部注浆采取全孔一次性注浆方式进行 38 ，注浆顺序由少水处向水多处逐步注浆施工。当洞壁岩面或支护面局部淋 水，涌水量超过设计要求时，采用局部注浆方案堵水减排。局部注浆以水 泥单液浆为主，水量大时采用普通水