麦积山隧道2#斜井注浆方案.doc

宝鸡至兰州铁路客运专线BLTJ-2标段麦积山隧道2#斜井涌水治理施工方案 编制单位： 山西安能矿山工程有限公司编制日期： 2014年5月1日目 录一、工程概况二、治理方案三、设计要求四、施工参数、材料及设备简介五、施工工艺六、施工组织七、工程验收八、与甲方配合一、 工程概况新建宝鸡至兰州铁路客运专线位于陕西、甘肃两省。线路长度约401Km，其中新建宝鸡至兰州铁路客运专线甘肃段里程范围为DK683+620DK986+324.33，线路长度约303Km。 BLTJ-2标段起讫里程为DK709+412IDK742+881，线路长度32.415Km.途径天水市麦积区东岔镇、三岔乡、元龙镇。线路内隧道3座，分别为比架山隧道、共设2座斜井；小墁坪隧道，共设1座斜井；麦积山隧道，共设3座斜井,全长30.576Km。麦积山隧道2#斜井设计倾角-11，设计全长1486m，为半圆拱形结构净断面宽8.2m,高6.5m，为混凝土锚喷支护。据地质资料知，隧道穿越地层为燕山期花岗岩，为级围岩；在掘进至XK4+89里程时，由于受到开拓扰动的影响，揭露围岩裂隙，导通涌水通道，出现大量涌水现象，据现场勘查，目前不连续涌水段为8个，总长度约90m，总涌水量约11000m/d.由于2#斜井的大量涌水，影响现场施工的进度及增加排水费用，为了高效、优质、安全封堵涌水通道，我公司特设计此方案进行治理。二、 治理方案1、麦积山隧道2#斜井大量的涌水，经过现场勘查、水文地质资料研究分析，决定采用以下注浆方案：针对现场涌水，采用分段帷幕注浆方案，对涌水段先两端后中间进行注浆封堵，注浆材料采用低密度，扩散性强的RSS-系列高分子化学堵水材料，并适当选用水泥，单双液，两序孔交叉注浆，浆液渗透、扩散至壁后涌水裂隙，形成隔水帷幕，并将围岩凝结成一个整体，达到封堵出水目的，并起到围岩固结的作用。2、注浆堵水分三个阶段：一阶段1序孔采用水泥单、双液浆，主要用于充填壁后空洞及渗水较大裂缝，同时减小RSS用量，降低工程成本。二阶段2序孔采用RSS化学堵水材料注浆，渗透岩层较小渗水裂隙，形成注浆隔水帷幕（为主要注浆过程）治理涌水。三阶段为局部区域加密孔注浆及检查孔补注。3、本次治理难点：针对2#斜井燕山期花岗岩岩层特性，易遇水软化、崩解，甚至流淌，成孔困难，采用常规的注浆材料及注浆工艺难以达到预期的效果，故本次注浆采用RSS化学材料进行治理。三、 设计要求1、钻孔孔深控制在2m-3m，1序孔、2序孔交叉布置，孔间距、排间距均为2m，单一出水点四周布孔3-4个，裂隙带单循环4-5个，钻孔布置可根据现场情况增减； 2、注浆效果：工程结束后，治理段无大面积涌水现象，总涌水量降低85%以上，且孔口管外露长度不超过0.05m。3、治理范围：2#斜井XK4+89XK3+30集中涌水8段，共计约90m；四、 施工参数及设备简介 1、钻孔布置及参数 （1）2#斜井涌水段注浆孔布置：每排按布置注浆钻孔5个，孔深2m-3m，孔间距、排间距均为2m。理论计算注浆钻孔布置约230个，实际钻孔可根据现场注浆情况增减。(如图所示) （2）针对涌水段单个出水点注浆孔布置：出水点四周布置注浆孔3-4个，孔深2m-3m，可根据现场情况增减。 2、钻孔结构钻孔采用YT-28型风钻，孔径为42mm，注浆管采用一寸钢管，长0.5-1m。3、注浆方式注浆顺序：1序孔-2序孔水泥单液浆采用循环式注浆，双液浆、RSS化学堵水材料采用一次性纯压注浆。4、注浆材料及主要性能注浆材料是注浆堵水工程中的一个重要组成部分，它关系到注浆工艺、工期、成本及注浆效果。因此，注浆材料是直接影响注浆经济指标的重要因素。通过综合比较，结合实际情况及其他堵水经验得出：（1）选用RSS-系列化学堵水材料和水泥交叉注浆，以达到治理目标为原则，合理降低注浆治理成本费用。（2）根据涌水原因选用注浆材料，在孔隙较小的情况下选用RSS-系列堵水材料，存在大裂隙及空隙时选用水泥浆液。 RSS化学堵水材料：表3-1 RSS化学堵水材料参数表项目指标项目指标粘度100-400Pas(23)密度1.03-1.10g/cm3外观棕黄透明液体凝固时间10-50s固结体抗性1.5mpa固结体抗压强度18mpa渗透系数10-6-10-8对水质适应性PH3-11 RSS化学堵水材料反应前 RSS化学堵水材料反应后RSS双组份化学堵水材料的配比为1:1。水泥浆液采用P.O42.5#硅酸盐水泥，水：灰=（1：0.5-1：2） 5、注浆压力注浆压力是推动浆液在含水层裂隙及溶洞内运动、扩散、充塞压实的动力。是注浆参数中最重要的参数之一，亦可人为控制，本次注浆压为1-2MPa，从而达到预期效果。一般来讲，注浆压力可人为控制，注浆压力应由低向高逐渐过渡，在注浆刚开始的前几个孔，注浆压力要控制低一些，一次注浆达不到终压而注入量较大时，可在低压下结束注浆，而后复注，直到本孔段达到终压，后注孔，因岩层的大中裂隙已被充塞，初期压力就较高，以保证注浆效果。注浆压力的主要影响因素是岩层裂隙大小，浆液的浓度和注浆量。裂隙大小不易控制，所以通过掌握浆液的浓度的变化及调节泵量的大小来控制压力的变化。 6、浆液注入量计算在施工过程中，注入的浆液在地层裂隙内形成一个基本的封闭的注浆帷幕，消除含水层段淋水。注入量采用下列公式计算：Qavnb/m式中：a浆液损失系数（取1.21.5）n岩石裂隙率（1-3）b浆液充填系数（0.98）m浆液结实率（1）V=La*Lb*Lh R是以断面为基点的浆液有效扩散半径 2m H为注浆段长90m，RSS：水泥单、双液浆1:1-1:4 以上为理论计算值，实际注浆与计算值存在一定误差，现场以实际注入量为准。根据计算预计需用RSS-系列化学堵水材料 15 吨，水泥暂定 50吨。 7、注浆结束的标准： 1.一般认为实际浆液注入量大于或接近设计计算的注入量；2.注浆压力呈规律性增加，并达到注浆设计终压，经改变浆液的种类配比后仍不能注入浆液，即停止该孔注入；3.达到注浆终压时的最小吸浆为： 1020升/分，时间为1015分钟停止注浆。 8、注浆钻机及注浆设备1）、YT-28型风钻两台；YT-28型风钻技术参数表 类 别单 位参 数 钻孔深度M1-5钻孔直径 Mm 38-42输出转速R/min600空气压力Mpa0.45耗气量M/min1.5重量Kg20外形尺寸Mm600*200*1502）、2ZBQ-6/12型两用型注浆泵一台；图5-1 2ZBQ-6/12型两用型注浆泵1. 压缩空气进口 2.进气阀 3.进气调节阀门 4.马达换向阀 5.气动马达 6.油雾器 7.出浆管8.出浆压力表 9.吸浆口A 10.吸浆口B 11.柱塞泵2ZBQ-6/12型煤矿用双液注浆泵技术参数表参数名称参数值参数名称参数值最大排量L/min50压力MPa0-15浆液组分比（可调节）1:（1-4）整机重量90kg进气压力0.2-0.8耗气量1.8噪声声压等级95适用介质化学浆液外形尺寸650*425*745作用类型柱塞3）、XZS50/70液压式双液注浆泵 XZS50/70系列双液注浆泵广泛用于隧道、矿井采掘工作面注浆堵水，岩巷及混凝土井壁注浆堵漏水，隧道裂痕，破碎岩体，疏散岩石的加固补强，锚固注浆，回填注浆和防止地表下沉，防止滑坡，纠正建筑物偏斜所进行的注浆等.单缸双用，活塞往复一次，可实现两种液体的吸排。可用于水泥浆、黄泥浆等多种介质的泵送和压力注浆。可同时泵送两种介质也可单独泵送一种介质，性能稳定，结构紧凑，操作维护方便。主要技术参数排量 0-50L/min 工作压力 0.5-7.0MPa 吸浆口直径 38mm 排浆口直径 25mm 外形尺寸 1550X1200X950 (mm) 整机重量 500Kg 电机功率 11Kw（普通或防爆） 4）、搅拌桶电动参数（如下所示） 主要技术参数 容量 200L 转速48r/min电机功率 2.2Kw 重量 350Kg外形尺寸 1100X1200mm(高X直径) 五、 施工工艺1、整个施工可分为以下几个步骤：1、准备工作2.钻孔3、安装孔口管4、安装注浆管路5、检查设备（管路）6、搅拌工艺7、注浆工艺8、拆卸工艺）布设钻孔注浆材料注浆泵输浆管控制阀孔口管壁后裂隙（空隙）停浆封孔冲洗管路倒孔补设加密孔二次注浆再封孔清理 2、钻孔施工工艺 注浆孔钻进工艺全为注浆服务，以保证注浆质量为目的，可按如下工艺流程组织钻孔：钻机安装固管段钻进下套管固结注浆段钻进下止浆塞压水试验注浆扫孔复注（或注浆段钻进）终孔复注封孔 3、搅拌工艺（水泥配比型，化学材料搅拌型）材料料场人工运送材料（或机械）（按配比）加入搅拌机搅拌制浆浆液沉淀浆液除渣（过滤）储浆池吸浆管 4、注浆工艺注浆工艺流程是指从配置浆液开始至浆液注入岩石裂隙的整个作业程序。可分为单液注浆工艺流程和双液注浆工艺流程；1）、水泥注浆工艺流程水泥浆按配比要求，搅拌后送入储浆桶内，经注浆泵吸管吸入注浆泵，再经出浆高压管注入注浆钻孔。2）、RSS注浆工艺流程按RSS堵水材料浆液配比，直接吸浆换管放到RSS堵水材料桶内，通过吸浆管将浆液吸入注浆泵，注浆经出浆高压管混合注入钻孔。图 压注 RSS浆液3）、管路耐压试验当注浆整套系统完毕后，开泵打清水，逐渐加压到压力表升到0.3MPa，并维持1015分钟不泄压为合格。4）、含水层压水试验管路耐压合格后，将收水管闸阀打开，对含水层做压水试验。据压水试验资料中，单位钻孔吸水量确定浆液起始浓度和各种系数。并绘制P-Q曲线图分析；压水试验结束并符合要求后，立即注浆。注浆时一般先注一定现少量后逐级加大。5）、注浆作业根据水泵的压水流量，决定注浆孔的起始浓度及凝结时间。按注浆材料的配制方法配制所需的浆液，然后开始注浆，当浆液注入渗水裂隙后，注浆人员要根据注浆压力表的变化以及注浆量的变化，对各项注浆参数进行控制和调整。6）、注浆记录的整理由记录员在本班打钻注浆的记录本上认真填写。主要记录浆液的消耗量、注浆时间和压力等数据，然后技术员把全部记录数据整理归纳，写在整理记录本上，并上报工程科存档，为检查分析注浆效果提供依据。7）、现场清理工作面注浆结束后，打钻排出的岩粉、注浆时跑的浆液、冲洗孔留下的残留物等，在一段时间后清理，为打钻注浆做好保证。8）、注浆效果分析及检查注浆的目的就是在含水裂隙地层形成一个不透水的注浆帷幕，消除井壁淋水。通过对注浆施工技术资料的分析，水文地质条件的变化和检查钻孔的情况来评定注浆效果和质量。9）、注浆压力的变化在整个注浆过程中，以各孔各次注浆压力的变化来判断分析是否随着注浆孔数的增多，注浆压力越来越高，则说明岩层裂隙被充填堵实，注浆效果会较好。10）、注浆量的变化随着注浆的过程，后期孔的注浆量比前期孔有明显的减少，说明帷幕逐渐形成。11）、注浆孔涌水量的变化注浆孔涌水量由大到小逐渐减少，最后接近或达到结束注浆标准。六、 施工组织（1） 作业方式：给定时间进行施工作业（每日必须保证二个班，作业时间不低于8小时），每班由5人组成，并配备一定的辅助工。施工人员组织人员组成每班总人次备注项目经理1人厂家班 长1人厂家技 术 员1人厂家钻 工1人厂家司 泵 工2人厂家（2）人员配备见下表： （3） 工 期 加强沟通及协调，合理利用时间，提高工作效率，工期暂定30天。七、 工程验收 1、施工人员要做好每班记录，填写施工日志、施工报告。 2、对每班施工用料做详细记录（水泥浆、化学浆）； 3、对断面表面处理、钻孔深度、孔口管外露长度、注浆方量要达到设计要求； 4、工程结束后，施工单位要提交施工报告、工程竣工报告等；并按照设计要求组织验