水平布置止水帷幕在电力隧道施工中的应用

水平注浆止水帷幕在电力隧道施工中的应用 北京交通大学 谢校亭 摘要 本文主要介绍了北京电力工隧道工程采取注浆法 以形成隧道周围注浆截水帷幕 从而保证 了工程的安全顺利施工 同时 该文对施工过程中的测试数据进行分析 探讨了注浆截水帷幕施工 技术参数 旨在推广注浆截水帷幕这一施工技术 关键词 水平注浆 止水帷幕 隧道 1 1 前言前言 针对地下水的影响通常采取降水法 堵水法和冷冻法进行处理 降水法易引起地表沉降 影响 场地周围建筑物或构筑物的安全稳定 以致其使用范围受到限制 冷冻法造价昂贵 体积大 机械 设备投入多 因而在城市隧道工程中采用较少 本文主要通过介绍北京地区电力隧道施工中采取注 浆截水帷幕施工取得了满意的效果 确保了工程的安全顺利施工 2 2 工程概述工程概述 北京太阳宫 10kv 电力隧道出站工程采用浅埋暗挖法施工 隧道开挖部位主要位于沙质粉土 细砂 粉沙 局部拱顶位于粉质粘土层内 本工程暗挖电缆隧道覆土 4 10 米 基本都位于第二层 潜水层中 由于隧道穿越的四环路车流量非常大 无条件进行降水施工 需在隧道初期支护结构外 侧施作闭合截水帷幕 以确保施工过程中无水作业 满足隧道安全施工的目的 经过方案比选 选 定施做水平注浆截水帷幕的方案 3 3 注浆截水帷幕施工技术注浆截水帷幕施工技术 3 13 1 施工条件分析施工条件分析 根据本工程所处位置及地面施工条件 采用洞内全断面帷幕超前注浆加固 洞内全断面超前注 浆工法特点 不占用地表空间 且不影响交通及地面设施的正常运行 但操作难度大 且浆液扩散 分布均匀性较差 经分析和验算初步确定加固范围为开挖轮廓外 1 1 5m 范围 在后续施工中作适 当调整 3 23 2 注浆材料注浆材料 根据注浆条件及注浆目的的要求 注浆材料的特性对地下水而言 首先是不易溶解 其次是对 不同地层 凝结时间可调节 第三是注浆后具备高强度和止水性能 经过研究比对 选定注浆材料 为超细水泥水玻璃双液浆 配比如下 水玻璃 模数为 2 4 3 波美度 浓度 30 45Be 硫酸 浓度 98 碳酸氢钠 化学纯度 每 0 5m3浆液配合比为 水玻璃 硫酸 碳酸氢钠 水 150 39 32 1 02 368 3 水泥浆 水玻璃浆 1 0 5 体积比 水泥浆的水灰比 0 8 1 2 注浆时 将根据现场实际情况调整配合比 选用超细水泥材料 满足加固强度 及粉细砂层渗 透要求 并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性可以增加止水效果 3 33 3 注浆孔的布置及注浆顺序原则注浆孔的布置及注浆顺序原则 根据注浆扩散半径计算 孔距为 0 3 米 鉴于本工程底拱和拱顶流砂及含水量大 将采用加密 孔距的措施以加强土体改良效果 本工程拟采用排距为 0 8 米 平面布置注浆孔采用交联等边三角 形布置 见图 3 1 帷幕注浆纵剖图 图 3 1 帷幕注浆纵剖图 图 4 7 全断面帷幕注浆加固立体示意图 注入顺序 1 采用分割分区法施工 即在设计注浆区域内通过合理安排注浆施工顺序先其分割为若干施 工单元区 2 分割分区完成后 按先外至内 隔孔跳孔法分区施工 3 单孔施工正常时 采用先钻至设计深度后 再按每 20cm 一节 回抽注浆 直至单孔完成 4 若遇到钻孔异常时采用前进式注浆直至设计深度完成单孔的注浆 5 先上后下 先无水孔后有水孔 先上游 地下水 后下游顺序进行 3 43 4 主要注浆参数主要注浆参数 注浆参数经现场试验后确定 并在现场施工中不断完善调整 以满足施工要求 以下 2 个工程 的主要现场施工参数 1 注浆深度 5 13m 2 注浆管直径 48mm 注浆孔直径 73mm 50010001000500 一次注浆步长12m 150mm厚网喷混凝土封 闭掌子面 直径48普通钢管 环 向布置 间距300mm 隧道拱顶土体 第一循环 9000 第三循 环注浆 休止线 第三循 环开挖 休止线 第二循 环注浆 休止线 第二循 环开挖 休止线 第一循 环注浆 休止线 第一循 环开挖 休止线 第三循环 第二循环 30003000600030006000 3 浆液扩散半径 0 8m 4 浆液凝结时间 20s 30min 5 注浆压力一般不超过 0 5Mpa 管线附近 应控制在 0 3MPa 以内 6 注浆循环段长 12m 搭接 3m 7 隧道开挖循环段长 8 10m 3 53 5 工艺控制原则工艺控制原则 1 胶凝时间的控制 分割分区时采用快凝 早强原则控制 先序孔快 后序孔慢 有利于浆 液在有效区域内的扩散 2 注浆量 原则是先控量 后控压 即先序孔以定量为先决 后序孔以压力控制为先决 3 隔孔跳孔施工 互为检查孔原则 即后序孔施工时 通过钻孔情况 判定先序孔注浆效果 为合理调整浆液配比及选择浆液类型提供科学依据 4 4 主要施工设备配置主要施工设备配置 机械 器具 其他 TXU 75A 型钻机 2 台 旋转二重管 排水处理装备 SYB 60 50 型注浆泵 2 台 注浆液混合器 测定器具 SJY 双层立体式搅拌机 1 台 喷头 凝胶时间测定仪 逆止阀 消音器帷幕设计 设备系统图 图 4 1 5 5 注浆效果检测 注浆效果检测 1 注浆施工结束后 通过注浆体内钻孔 用压水或抽水等办法测定地下水流量及渗透系数 不 合格者需进行补充注浆 检查孔的数目约为总注浆孔数的 5 10 经现场测定 现场开挖掌子面 岩层渗透系数为 2 2 10 5 2 8 10 6cm s 达到了注浆截水帷幕的目的 2 通过钻孔 从注浆土体内取出原状样品 送实验室进行必要的试验研究 实践经验证明 通 过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能指标 能对注浆效果作出比较确切的评价 样品的密度 结石的性质 浆液充填率及剩余孔隙率 无侧限抗压强度及抗剪强度 渗透性及长期渗流稳定性 采用挖探或其他方法检验止水加固效 果 经过现场采样测试 注浆加固后的土 体的强度均不小于 1 1mpa 在局部甚至出 现了强度很高的固结体 参见右图 5 1 1 3 变形监测 监测项目包括地表沉降和隧道内的净空收敛 地表沉降点共这充分说明了基底水平注浆截水帷 幕的可靠性 确保了工程施工期间路面的安全稳定 以下为典型观测点的沉降曲线 图 5 1 路面沉降观测曲线图 6 6 结束语结束语 在隧道施工中采用水平注浆止水帷幕是一种十分有效的方法 该措施能在隧道周围 1 5m 范围 内形成有效止水层 前方地下水可通过有效措施引出 有效预防流沙及塌方事故的发生 但现场应 用中还有注浆材料选择 成本降低等问题需要有效解决 这将是我们下一步研究工作的重要内容之 一 参考文献 1 程吉泉 高喷止水帷幕在深基坑支护中的应用 第十届全国结构工程学术会议 2001 年 10 卷 2 张淮 施工竖井采用高压旋喷墙截水施工技术 铁道建筑 2002 年第 08 期 3 张民