隧道初支注浆工程施工设计方案.doc

*隧道初支径向注浆堵水施工方案一、编制依据隧道设计图纸；*合同段施工组织设计；公路隧道施工技术规范；公司及项目相关技术文件。二、工程概况*隧道是*至*高速公路控制性工程，位于*市境内,为上、下行双向六车道分离式隧道，左线起讫桩号ZK90+120ZK94+040，长3920m；右线起讫桩号YK90+125YK94+065，长3940m。隧道防水主要是利用混凝土的自防水能力，混凝土的的抗渗等级不得低于S8。隧道V、IV级围岩断层破碎带水头压力小于0.3Mpa地段，抗渗等级不低于S10，拱墙砼掺加防水剂，仰拱砼掺加高效抗裂防水膨胀剂。拱墙背后设置厚度不小于1.5mm单面自粘式HDPE复合防水卷材。隧道变形缝采用橡胶止水带止水，隧道施工缝采用膨胀橡胶止水条止水。*隧道渗漏水集中在两侧排水沟排出，旱季开挖过后实测渗漏水量较小，但渗点明显。由于隧道岩溶、断层垂直发育，渗水量、水头压力与气候气象、地形条件有直接的关系，地表水下渗是造成雨季渗漏水量和水头压力主要因素，水量和水头压力无法预估。三、水文地质概要*隧道地表水：出口端从ZK93+500开始，沿线路左侧地表有一条溪沟，从出口端ZK94+050处转向线路右侧，流入沟谷，常年有水流，枯水期流量约为12升/s，丰水期0.51 m3/s，暴雨季节13 m3/s；ZK91+440ZK91+640北侧发育岩溶洼地，形成落水洞，两条沟水汇于该洼地，顺落水洞，沿地下暗河向下游排泄。地表水主要为大气降水形成的地表面流，地表径流条件较好，隧道进、出口位于斜坡中部，分布标高较高，但汇水面积大，水量多，地表水对隧道施工仍然有一定的影响，应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用，宜采取截流、疏排措施。*隧道地下水：表层为残坡积粉质黏土、碎石土中的孔隙水、基岩风化带内的裂隙水、构造裂隙水及岩溶水，水量大小受空隙率、溶蚀、裂隙发育程度及季节变化影响，补给来源主要为大气降水下渗补给，由于洞身较长，穿越地层时代较多，各岩性差异风化较明显，且有断裂通过，不同类型的结构面发育，具较强的透水性，地表水顺各结构面渗入地下，成为丰富的地下水水源，使得隧道区地下水较为发育。地下水对隧道施工影响较大；由于受断层、岩性接触带及岩溶的影响，局部形成强透水带，在隧道施工时可能产生突水突泥；地下水对隧道施工具不利的影响，隧道水文地质条件复杂。丰富的地下水将影响隧道的施工，施工时要注意排水、预防涌水。为了有效地排除二次衬砌背后积水，消除二次衬砌背后的静水压力，在初期支护喷射混凝土与围岩面中间径向围岩注浆，以起到堵水作用，同时其环向不设置排水管（或少设），地下水一般通过横向排水管自然渗流进入隧道侧水沟适量排放，这样，一方面适当降低了结构周边静水压力，同时也控制了地下水的过量排放。施工图设计给出平水季节隧道一般涌水量计算结果为27839094m3/d。由于隧道内地下水动态受降水影响，变化较大，雨季施工时隧道涌水量可能有较大的增幅。四、*隧道初期支护径向注浆堵水施工方案根据“全寿命周期成本”“限制排放”的设计理念，为保证隧道排水体系的长效作用和衬砌结构安全，需针对性地对隧道初支后渗水、滴水、管道水进行处理、增加径向注浆设计。1、注浆方式的选择1）局部围岩注浆当隧道喷射砼后，喷层表面裂隙线状出水及面状淋渗水现象，对出水处实施局部注浆。局部围岩注浆常用来处理小片状淋水，注浆的深度根据注浆效果确定。2）围岩径向注浆对断层破碎带、节理密集带等地段，开挖后围岩可自稳地段采用围岩径向注浆措施。当预测地下水压力较大并呈现面状连续渗漏水时，采用小孔深孔径向注浆方案，孔径42mm，深通常35m；地下水压力较小时，采用浅孔径向注浆方案，孔径42mm，孔深13m。2、注浆止水试验段的选定根据长基岭隧道出水情况，选定YK90+112左侧出水点做局部围岩注浆止水试验；选定YK90+130-150段面状连续渗漏水进行全断面径向注浆止水试验。YK90+112左侧出水点3、注浆参数注浆参数主要包括注浆加固范围、注浆压力、注浆量、浆液配比，浆液凝胶时间、浆液扩散半径、注浆速度等，主要注浆参数及注浆工艺见表4-1。表4-1 主要注浆参数及注浆工艺一览表序号参数名称参数值全断面径向围岩注浆局部围岩注浆1纵向注浆加固长度1020m为一加固段点或片2径向加固范围开挖轮廓线外35m初支后5m以上3浆液扩散半径0.51m2m4注浆压力终压控制在0.51.5MPa12MPa5注浆速度510L/min1020L/min6浆液配比普通水泥浆W:C=（0.6：11:1）水泥-水玻璃双液浆W:C=（0.81）:17凝胶时间单液浆30min7h，双液浆30S3min8注浆方式全孔一次性注浆前进式、后退式试验段注浆参数的选定1）YK90+112左侧出水点局部围岩注浆止水试验：采用42*3.5mm热轧无缝钢管，长5m，按100*100cm梅花形布置；注浆半径0.5m；注浆压力12MPa；注浆材料采用水泥水玻璃双液浆，水泥为425普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=0.61.1，水泥浆与水玻璃体积比1:0.05。2）YK90+130-150段面状连续渗漏水全断面径向注浆止水试验：采用42*3.5mm热轧无缝钢管，长3.5m，按100*100cm梅花形布置；注浆半径0.5m；注浆压力0.51.5MPa；注浆材料主要采用单液浆，堵水困难时采用水泥水玻璃双液浆。单液浆水泥为425普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=0.61.1；双液浆水泥为425普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=0.81.1，水泥浆与水玻璃体积比1:0.05。4、施工方法围岩径向注浆工艺流程见注浆工艺流程图配制浆液测量放线、标注径向注浆孔位置NY钻检查孔检查注浆效果确定钻孔方向并钻孔钻具准备就位是否符合注浆结束标准补孔注浆注浆结束注浆施工验孔、安装导水管加工导水管注浆工艺流程图4.1施工方法及要求1)注浆管的制作根据地质及渗水量不同确定，注浆钢管采用外径42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长度35m，钢管前端加工成尖锥状，管壁四周钻8mm压浆孔，尾部1m不设压浆孔； 2)测孔定位A、根据隧道初支后喷射砼表面裂隙线状出水及面状淋渗水范围，搭设工作平台，漏水部位按100cm100cm间距梅花形进行布置，范围为砼表面裂隙线状出水及面状淋渗水范围超12m。B、设计断层、超前地质预报预测断层地段，采用提前10m开始，并延后10m结束全断面径向注浆，搭设工作平台，按100cm100cm间距梅花形进行布置。3)钻孔、扫孔：按方案确定的位置、孔径、孔深钻孔，并钻完全部注浆孔后，进行清孔。4)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，根据实际情况调整注浆参数，取得注浆施工经验，尾部2050cm段作为止浆段，注浆完后，用M30水泥砂浆填塞。A、注浆结束的条件如下：A)单孔结束条件，注浆压力达到设计终压，浆液注入量已达到计算值的80%以上。B)全段结束条件，所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏浆情况。C)注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。B、注浆施工顺序,应符合下列要求:A）、由低到高,由下往上,从少水处到多水处；B）、在多水地段，应先两头，后中间。C、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。D、注浆效果的检查：应在相邻两注浆孔中间用钻机按方案确定的孔位及深度钻孔，然后测定检查孔的漏水量应用小于0.20.4L/min.m。E、特殊情况的处理（1）注浆过程如有外露，可采取嵌缝封堵、降低压力、加浓浆液等方式处理，必要时可掺速凝剂，加速浆液凝固。（2）注浆过程如发现洞壁混凝土开裂、起包、脱落等异常现象，应立即停止注浆，分析、查明原因，以及时采取应对措施。4.2施工策略及注意事项（1）围岩径向注浆策略围岩径向注浆采用“分区、隔断、集中、封堵，一长一短、先浅后深”的原则。分区：根据初支后的渗漏水情况，分段进行注浆。区段长度2040m。隔断：注浆区段确定后，为了确保注浆堵水效果，避免串浆，必须把注浆段与其它区段进行隔断。方法是在注浆区段的两端各打两排5m的深孔，然后进行深孔注浆，以此形成止浆墙。集中：注浆顺序采用由两端向中间、由边墙向拱部的方式进行。根据渗漏水的分布情况将大面积散水集中成一股或几股。封堵：调节浆液配比及注浆压力对股水进行封堵。一般地段通过这种注浆方式即可达到堵水效果，地下水较发育或有高承压水地段需进行特殊设计。一长一短、先浅后深：注浆施工中采用浅孔与深孔结合的方式，浅孔排间距为2m，深度为13m。首先对浅孔进行注浆，注浆终孔压力为0.5MPa。浅孔注浆完毕后再打深孔，深孔孔间距与浅孔相同，深度为35m，位置在浅孔的中间，注浆终孔压力为1.5MPa。（2）局部围岩注浆根据渗漏水成点状、线状、片状等不连续的特征，局部围岩注浆主要采用“钻孔导水，一点一封；散水归股，集中封堵”的原则。钻孔导水：点状分布采用单点或多点注浆。线状首先根据围岩裂隙分布状况钻孔导水，使其成单个或多个出水点。导水孔一般选择在围岩裂隙的下端，方向向裂隙中部倾斜，导水孔下管后作为注浆孔。一点一封：在导水孔内下注浆管，封闭裂隙止浆。散水归股：采取先浅后深的顺序由周边向中间逐孔注浆，使散水归成股水，再对单个或多个出水点进行封堵。集中封堵：散水归成股水后钻孔下注浆管，开始先用低浓度、小流量的单液浆注1015min，若无跑浆现象，可适当加大浓度，调大流量。若有漏浆现象可在浅表层先注双液浆，再钻孔压注单液浆。实践中最难处在于浅表层止浆，多次反复压注止浆才能成功。有了止浆层，其它注浆处理工作都比较简单，很容易达到设计的限排标准。采用高效速凝的注浆材料是浅表层止浆的关键技术。（3）注浆施工时注意事项1)孔口管止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸应与注浆孔径相配；2)在裂隙涌水量较大时，应先钻引水孔泻压，再用棉纱、木楔对裂隙进行封堵处理；3)钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，控制钻进速度，避免夹钻现象。4)注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖较薄部位有无串浆现象，如发现串浆现象，立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。5)在裂隙股状出水点，采取交错斜孔或者直接注浆。6)在裂隙面状出水地点，周边各扩宽0.2m为注浆堵水范围，以堵为主，先堵后排，先期施作外围注浆孔注浆，然后逐步向内圈收缩压浆，直至少量水集中在引水孔排出，漏水量应用小于0.20.4L/min.m，排水需埋管引入隧道纵向排水沟；为防止注浆串孔，采取随钻随注的方式进行。五、质量控制1、质量标准钻孔允许偏差序号项目允许偏差1孔口距50mm2孔深50mm2、检验1)所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能(屈服强度、抗拉强度和伸长率)和工艺性能(冷弯)试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每60t为一批，不足60t按一批计。施工单位每批抽检一次。2)所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。3)注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。检验数量：全检每孔注浆量及注浆压力。3、质量保证措施1)开钻时，先低速低压，待成孔1050cm后，再加速加压。2)注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。六、主要机具设备机械设备配备机械名称规格单位数量备注注浆机BW-250台4电焊机台2砂浆搅拌机台4七、劳动力组织劳动力配备序号工种数量(人)备注1钻孔8122钢管加工33注浆工64修理工25电工1八、安全、环保措施1、安全措施1）施工前对全体作业人员进行培训，增强施工人员安全意识；2）施工时必须选用经检验合格的料具，防止机械事故的发生；3）施工作业平台必须搭设牢固、平整；4)注浆作业人员必须按要求配带防护用品，不得直接接触浆液；5)施工的各班组间，应建立完善的交接班制度，并将施工、安全等情况记载于交接班的记录簿内。工地值班负责人