全断面注浆试验段总结.doc

_贵阳轨道交通1号线第六工作段中人区间下穿南明河全断面注浆 试验段总结 中铁十九局集团有限公司贵阳轨道交通1号线第六工作段项目经理部二一五年七月十四日中人区间全断面注浆试验段总结一、工程概况中山路站人民广场站区间全长约719m（YDK23+887.850YDK24+607.055），下穿南明河段，区间线路与河道斜交，下穿段为两个单洞单线马蹄形断面结构；中区间隧道下穿名族路后进入南明河河道区域，右线下穿长度约190m（YDK24+330市西河南明河筑城广场中山路站展览馆人民广场站YDK24+520），左线下穿长度约240m（ZDK24+320ZDK24+560）。区间下穿南明河后进入人民广场站。中人区间注浆段为YDK24+310YDK24+560，右线注浆长度250m；ZDK24+300ZDK24+600，左线注浆长度300m，总长550m。区间下穿南明河全断面注浆平面示意图2、 施工方法 1、全断面注浆鉴于区间中人下穿南明河长度较长，洞顶覆土较小；由于所处区域为岩溶强发育区，南明河地表水与地下水有可能通过溶孔及裂隙联通，风险大，故采用全断面帷幕注浆的方式通过南明河。采用帷幕注浆目的是为了堵水。 1)超前注浆设计参数：(1) 注浆范围为隧道开挖轮廓线以外4m，注浆长度为16m，一个注浆段完成后3m不开挖作为下一注浆段的止浆盘。第一循环注浆前采用混凝土作为止浆墙，厚度300cm。止浆墙应嵌入基岩50cm，并用锚杆锚固。(2)每循环单线断面超前预注浆共设置111个注浆孔， 134孔深7.4m，3562孔深12.0m，6384孔深16.9m，8599孔深16.5m，100108孔深16.2m，109111孔深16.0m。浆液的扩散半径为2.0m。 (3)参考类似工程经验，注浆采用分段前进式注浆，每段前进5m，注浆压力为建议24MPa并通过试验最终确定，注浆参数如下：水泥水玻璃双液浆参数如下： 水玻璃浓度:35Be，水泥浆与水玻璃体积比为1：11：0.6； 缓凝剂掺量：水泥用量的2； 注浆终压：24MPa；扩散半径：2.0m； 孔口钢管直径：108mm；超前钻孔直径：100mm； 钻孔水平投影长度：16m；孔底间距：2.2m。 2、预注浆方法：考虑到帷幕注浆段岩层不稳定和河水对地层的影响，钻孔和注浆顺序先外圈后内圈、自上而下、先近后远，同一圈孔间隔施工，采用分段前进式注浆。3、施工前先打设一环进行注浆试验，查看注浆效果并修正相应参数，后续断面的注浆需根据前期断面的注浆效果调整注浆孔的长度及角度。根据围岩的出水情况、围岩完整性情况对注浆的段落进行调整。4、试验段堵水纵向注浆范围为ZDK24+300316、ZDK24+313329、YDK24+310326、YDK24+323339，4个循环，每循环纵向加固长度16m，径向加固范围为开挖工作面及开挖轮廓线外4m，共设计注浆孔111个。注浆完成后经过效果评定满足设计要求则进行开挖施工，循环开挖长度13m。三、施工流程1、技术准备 (1)打孔注浆参数如下：加固注浆范围：ZDK24+300316、ZDK24+313329、YDK24+310326、YDK24+323339 终孔直径：100mm 孔 间 距：断面孔位中心间距为0.6m；周边注浆孔单孔重复辐射注浆 布孔数量：每循环单线断面布设111 个孔 扩散半径： 2m 注浆方式：分段前进式注浆 注浆压力：根据地层调节，终压24MPa 凝固时间：根据地质条件控制在12 分钟（具体根据涌水量大小进行调整）。 (2)水泥水玻璃双液浆参数如下： 水玻璃浓度:35Be 水泥浆与水玻璃体积比为1：11：0.6缓凝剂掺量：水泥用量的2；2、 超前注浆施工准备 （1）注浆设备及器具，主要包括钻孔机械（凿岩台车一台）、注浆泵（BW250/SYB-60/5 4台）、流量计、搅拌机、止浆塞和混合器等。履带式凿岩台车（红五环HC726A）施工人员8人（台车操作工3名，注浆工5人）(3)施工材料,主要包括孔口管、止浆法门、棉纱、水泥、水玻璃等。 3、施工工艺流程 钻孔前先在掌子面用红油漆按设计标定注浆孔位，然后移动钻机，将钻头对准所标孔位，并按设计调整钻机角度后固定，用钻机开孔至2m 深，钻孔直径130mm，安设固结孔口管（孔口管采用长2.2m，孔口外露20cm，直径108mm 钢管）。安设孔口管 然后通过孔口管钻设100mm 注浆孔。开孔及孔口管安装：开孔做到轻加压、速度慢、给水足。孔口管埋设，对无水地段采用干硬性早强砂浆堵塞定位，对于孔口涌水地段，孔口管的埋设采用增强型防水剂和水泥配制的固管混合料来定位固管。钻孔过程钻孔过程 每循环单线断面超前预注浆共设置111 个注浆孔， 134孔深7.4m，3562孔深12.0m，6384孔深16.9m，8599孔深16.5m，100108孔深16.2m，109111孔深16.0m。浆液的扩散半径为2.0m。注浆控制：安装好的注浆阀门及压力表 注浆采用前进式注浆施工 超前堵水注浆顺序总体原则为：注浆过程中实行跳孔注浆。按顺序从外圈向里圈，自上而下进行钻孔注浆，注浆胶凝时间的确定根据水压确定。 采用前进式分段注浆工艺，钻一段，注一段。分段长度根据钻孔情况确定，若出现大的涌水或泥砂（Q10m3/h）则按12m 分段；若涌水涌泥（砂）较小（Q10m3/h）或轻微卡钻，则钻孔注浆段长度可适当加大至35m。如无涌水涌泥（砂）和卡钻的情况发生，则可采用全孔一次性注浆方式进行。以保证注浆质量和减少扫孔作业，增加作业时间和效率。注浆顺序原则是先注外圈孔，再注内圈孔；同圈孔间隔注浆，注完一孔，跳过一孔或多孔注浆；先注无水区，后注有水区。后序孔可检查前序孔的注浆效果。同时结合涌水水源点位置和水流方向，按由有水孔到无水孔的顺序施工，检查孔施工顺序待注浆孔注浆结束后视现场情况而定。如进浆量大于100(l/min)，泵压力长时间不升高，凝胶时间选用12 分钟；如进浆量中等在70-100(l/min)，泵压力稳定上升，凝胶时间选用34 分钟；如进水量小于70(lmin），泵压力升高较快，凝胶时间可选用56 分钟，凝胶时间通过外加剂调节。单孔注浆结束标准：以定量定压相结合定量，注浆量根据类似地层空隙率，每米注浆量控制在0.81.2 方，当注浆量达到设计注浆量的1.52 倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺，压力达到设计终压结束该孔注浆；定压标准：注浆终压为24MPa，注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证，确定合适的注浆终压力。单孔注浆压力达到设计终压并维持10min 以上可结束该孔。全段结束标准。设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。 4、从2014年11月15日，开始正式钻孔注浆施工。YDK24+310-316注浆历时27天，完成注浆孔111个，设计注浆孔111个，补充注浆孔7个，效果检查兼补充注浆孔7个，钻孔数量累计完成118个，累计注浆1090.729m3，水泥-水玻璃双液浆1090.729m3。ZDK24+300-316从2014年11月15日开始注浆历时36天，完成注浆孔111个，设计注浆孔111个，补充注浆孔7个，效果检查兼补充注浆孔7个，钻孔数量累计完成118个，累计注浆1099.903m3，水泥-水玻璃双液浆1099.903m3。 YDK24+323-339从2015年04月26日开始注浆历时34天，完成注浆孔111个，设计注浆孔111个，补充注浆孔7个，效果检查兼补充注浆孔7个，钻孔数量累计完成118个，累计注浆1275.12m3，水泥-水玻璃双液浆1275.12m3。 ZDK24+313-329从2015年05月08日开始注浆历时44天，完成注浆孔111个，设计注浆孔111个，补充注浆孔7个，效果检查兼补充注浆孔7个，钻孔数量累计完成118个，累计注浆1056.2m3，水泥-水玻璃双液浆1056.2m3。四、注意事项 1、止浆岩盘（止浆墙）止浆效果的好坏，将直接关系到帷幕注浆成功与否。根据注浆段围岩情况预留不同厚度的止浆岩盘：取3m。第一循环注浆前采用喷射3m厚混凝土作为止浆墙，注浆前进行关水试验，观察止浆墙渗水情况。当出现小股涌水时，应采取在涌水处采用风钻钻浅孔注浆固结止浆墙；当出现大股涌水时，应采取先对掌子面出水点进行引流，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墙。 2、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。 3、若止浆墙小裂隙漏浆，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。 4、若掌子面前方5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。 5、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。6、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；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。五、施工出现问题 1、注浆量异常孔如下:（以ZDK24+313329为例）01#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量18.25m17#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量15.45m35#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量19.23m40#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量16.52m70#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量24.45m109#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量25.4m59#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量17.6m76#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量22.61m73#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量23.02m108#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量26.4m107#钻孔过程有黄泥流出前方有溶洞注浆量19.54m 累计异常注浆量：228.47m 正常注浆量：1056.2-228.47=827.73m 2、注浆过程中掌子面后方及施工通道出现漏水现象，从原超前小导管流出。六、效果分析 1、正常每延米注浆量1）实际注浆量：827.73m 2）注浆延米：1400.7-137.9=1262.8m3）每延米正常注浆量：0.65m 2、折减系数(e)可称之为岩体渗透折减系数与岩石孔隙率的关系 1）在均匀介质条件下，岩体的渗透能力与孔隙率成反比，即：折减系数(e)与孔隙率成反比； 2）在压力（P）一定,介质均匀，岩体的扩散半径与孔隙率成正比； 3）由以上两点可知在压力恒定的情况下，岩体的扩散半径与折减系数成反比。即：在折减系数作用下岩石无法达到理想扩散半径。窗体底端 3、RQD值 1)RQD概念：岩石质量指标，是国际上通用的鉴别岩石工程性质好坏的方法，由美国伊利诺斯大学提出和发展起来。该法是利用钻孔的修正岩芯采取率来评价岩石质量的优劣。即用直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进，连续取芯，回次钻进所取岩芯中，长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值，以百分比表示。2）松子坎组中风化泥质石灰岩：灰色，中厚层，节理裂隙较发育，岩体较破碎，偶见晶孔，钻孔岩芯多呈碎块状、短柱状、柱状。岩芯采取率6080，RQD值2040，部分岩芯表面偶见蜂窝状溶孔，晶洞，节理多呈闭合状，少数张开状节理为方解石细脉胶结，胶结程度一般。3)由RQD值2040可知该地区岩石为质量差或极差；4、岩石透水率1）岩石透水率公式：q=Q/LP式中，q为试验段的透水率，Lu；Q为压入流量，L/min；P作用于试验段的有效压力，MPa；L为试验长度m。 2）试验段的有效压力 在压水试验中，压力（P）是主动因素，压力大，压入流量也就大。但压力过大有时会使岩石裂隙扩宽，甚至产生新裂隙，是原来的地质条件出现恶化，甚至使上覆岩石产生抬动变形等现象。为避免压力过大，根据设计图纸压水试验采用2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa五个阶段作为标准压水试验。 通过现场实测记录注浆量和压力表记录压力值 由于试验压力的大小不同，对注浆段岩石破坏程度不同不然影响单位注水量。 3）试验段长度 根据设计图纸试验段长度。 压水试验得：q（Lu）=Q/LPQ(L/,min)P(MPa)L(m)4.056027.43.24602.57.42.76037.42.31603.57.42.026047.4 可知该地区岩体单孔每小时可注水3.6m，该空压水时间最短为3小时，最长4.5小时，即：7.4m孔最小注浆量10.8m，最大为16.2m。 以此计算每延米单孔注浆量：1.45mQ2.18m（注浆量与浓度关系该实际注浆量应小于此值） 4）注浆 从注浆施工角度来说，影响透水率与单位注浆量关系的因素主要是岩石自身性质、注浆压力以及注浆工艺。 4.1） 岩石自身性质的影响通过压水压水试验计算出透水性（Lu值）的大小，不能反映裂隙的宽度、条数、产状和裂隙的性质。实际上大量的微裂隙求得的Lu值可能与少量的宽裂隙的Lu值相等，而两者的可注性和注浆量是完全不同的。 4.2）介质不同的影响水是真溶液，而且粘度很小，它可以进入任何的细小的缝隙和裂隙当中，只要有压力驱动水就可以继续流动；注浆浆液是悬浊液，具有较大粘度，并且粘结时间控制，在动力的驱动下即使在宽度较大的裂隙中，达到一定时间和距离就会凝固停止运动。4.3）裂隙不同的影响 在一定程度上，透水率仅能反映裂隙断面宽度的大小，而注浆量这反映容积。由于不同的裂隙长度不同，连通性也有好坏，因此裂隙面和容积之间并不存在固定的关系，从这一点看透水性与单位注浆量之间也没有固定的关系。 4.4）压力不同的影响 压力是驱使浆液流动的动力，较大的浆液压力也是造成岩石产生新的裂隙的原因。随着注浆段深度的加大、浆液浓度的增加变数也随之增大，就可能使岩石裂隙扩宽，甚至产生新的裂隙。 4.5） 注浆工艺的影响 注浆材料性质和施工方法等诸因素也影响着单位注浆量。当透水率较小时，采用浓度较大的浆液作为水灰比，必然造成浆液的堵塞，出现压力突然上升、流量突然降低的现象。并且影响注浆质量。4.6）透水率与注浆量的关系 综上所述，在实践上由于受到过多因素的影响，透水率与单位注浆量之间是不存在很固定的关系的。 5、取芯检验中人区间大里程区间下穿南明河全断面注浆水平钻孔位置见下图，左线、右线同样，每个断面共施做7个检查孔，待下步开挖后，径向再施做3个检查