第二部分 不良地质预报及处理方案

第二部分不良地质预报及处理方案第一章工程地质概况1.1工程地质1.2水文地质第二章设计勘探地质资料分析2.1岩溶不良地质2.2富水不良地质2.3涌水量及水压力2.4长探洞地下水特点2.5长探洞涌水段高压灌浆处理经验第三章超前地质预报3.1超前地质预报项目3.2超前地质预报组织3.3超前地质预报方法3.4拟进行的超前地质预报工作量第四章地下水处理方案4.1地下水处理原则4.2地下水处理注浆类型4.3周边浅孔注浆止水4.4深孔高压注浆止水4.5补充灌浆止水4.6涌泥地段帷幕灌浆4.7不良地质预报及灌浆止水工程量估算4.8钻孔灌浆设备4.9灌浆试验4.10地下水处理施工工艺与方法4.11地下水处理施工组织4.12灌浆备用方案与建议4.12.1沥青灌浆堵水技术4.12.2粘土固化浆液灌浆4.12.3几种外加剂的使用第五章高压突涌水（泥）处理预案第六章地下水超前钻孔及超前灌浆项目报价第七章不良地质处理对工期的影响分析第八章岩爆的预防及处理第九章断层破碎带的超前地质预报和处理第十章高地温及有害气体的处理第二部分不良地质预报及处理方案第一章工程地质概况1．1工程地质辅助洞穿越的地层主要为三迭系中、上统的大理岩、灰岩、砂岩、板岩及少量绿泥岩、绿片岩等。围岩类别以Ⅱ～Ⅲ类为主，不稳定的Ⅳ、Ⅴ类围岩仅局限于薄层砂岩、板岩和断层破碎带通过地段。工程区地质构造主要为一系列近南北向展布的紧密复式褶皱和走向断层，断裂主要表现为顺层挤压和NEE向的逆冲断层性质，为辅助洞线上主要断裂构造，但与洞线近成正交，减少了对工程的影响；其次为近东西向的逆平移或正平移断层，规模虽然较小，却是导水富水构造，对工程安全极为不利。辅助洞线路区未通过区域性大断层，一般均为Ⅲ级或Ⅲ级以下构造，且断层宽度较小。区内几条主要断裂构造在1978年设观测点，经24年后的Ⅰ等高精度水准复测和综合区域稳定分析，已不具备活动性，不会对辅助洞的运行产生危害。1.1.1断层辅助洞线及附近主要断裂构造有：F4（青纳断层）、F5（拉纱沟～一碗水断层）、F6（锦屏山断层）、F8（上手爬断层）、F10（甘家沟～民胜乡断层）、F11（老庄子断层）。这些断层的活动比较微弱，不会危及辅助洞的建设与运行。1.1.2地应力及岩爆锦屏工程区为地应力响对集中地区，有较充沛的弹性能储备，在探洞施工时，出现过岩爆，说明地应力的释放将会导致岩石的破坏，从而影响围岩的稳定性。由于工程区为高地应力区，岩爆是应力释放的主要表现形式，也是造成洞室围岩破坏的主要因素之一，采用弹性力学理论和经验法表明：在辅助洞施工过程中将发生岩爆，其等级以弱～中为主，局部地段可能发生强岩爆，并有岩射现象。在辅助洞施工时要予以高度重视，当穿越埋深较大且无地下水出露的洞段时，可能发生较强岩爆。1.1.3地温和有害气体工程区内的地温场主要受控于地下水渗流场，依据探洞和钻孔内的实测地温成果，可预测隧道在岩性为大理岩的洞段的最大地温应在20℃左右，而岩性为砂质板岩、砂岩等大理岩洞段，地温将有所提高，其地温最高值为30℃左右。深埋隧洞在施工中常会遇到有害气体、有害气体物质及放射性物质，对施工带来危害。因此，在辅助洞的施工中加强通风工作，强化通风措施，确保现场作业人员的身体健康。1.2水文地质1.2.1岩溶发育程度及特点锦屏山属裸露型深切河间高山峡谷岩溶区，主要接受大气降水补给。岩溶化地层和非岩溶化地层呈NNE走向分布于河间地块，其中岩溶化地层主要分布于锦屏山中部，而非可溶岩分布于东西两侧。受NNE向主构造线与横向（NWW、NEE）扭～张扭性断裂交叉网络的影响，构成了河间地块地下水的集水和导水网络。工程区内碳酸盐岩类地层分布广泛（约占70～80%），区内水量丰沛，河谷地带气候炎热，加之区内发育有三级夷平面，具有岩溶发育的地质条件；但未形成广泛的层状岩溶系统；区内较强的岩溶化岩层大多被弱岩溶化岩层或非可溶岩层所包围，抑制了岩溶的发育。辅助洞工程区岩溶发育程度总体较弱，典型的岩溶形态较少。据野外调查和各方面揭示的情况看，本区岩溶发育的阶段性和成层性不明显，以垂向岩溶化带为主，不存在大的层状岩溶管道系统。岩溶形态以垂直向的溶孔、溶蚀裂隙为主，溶洞很少，且规模不大。虽然岩溶发育程度总体微弱，但从5km长探洞所揭露的情况来看，地下水问题比较突出，辅助洞施工将面临压力高、稳定流量大等特点的岩溶地下水，而且地下水沿隐蔽性强的溶蚀裂隙随机分布形成锦屏山地区特殊的地下涌突水特点，高压突水是最主要的问题。1.2.2辅助洞施工的环境水文地质根据大水沟厂址的探洞水、地表沟水及雅砻江水等长期水质分析监测表明，地下水的水化学类型均为重碳酸钙型水。地下水对混凝土无任何腐蚀性，可作为施工拌和和养护用水。根据长探洞施工已经引起的水文地质环境变化，可以预测辅助洞的施工可能产生地面塌陷、地面水径流减少和部分泉水枯竭。但不会对地表植被的生态环境产生重大影响。施工中若能有效地封堵大于20（L/s）的涌水点，则辅助洞的施工对东西两侧的地表沟谷水文地质环境基本不会产生影响或影响甚小。第二章设计勘探地质资料分析2.1岩溶不良地质深岩溶的发育受可溶岩及其埋藏深度、断裂构造和地下水循环深度、排泄基准面控制。锦屏辅助洞在高程1600m左右穿越锦屏山,最大埋深达2375m,多数洞段为可溶岩。从地表岩溶形态、钻探与大水沟长探洞勘探、水化学与水同位素反映的岩溶发育深度表明：辅助洞区岩溶发育总体微弱，不存在层状的岩溶系统。在高程2000m以下，岩溶发育较弱并以垂直系统为主。具体而言，东部盐塘组地层岩溶形态为溶隙型，岩溶发育深度已到了雅砻江高程，在隧洞线高程的岩溶发育程度，为中、小溶隙介质；西部大理岩由于岩溶层组的影响，其岩溶发育程度与盐塘组相似；中部白山组 大理岩岩溶发育受两大泉（磨房沟泉和老庄子泉）地下水循环深度的控制，在高程1730m～1870m以下岩溶发育微弱，为中、小型的溶蚀裂隙介质。设计资料分析认为在辅助洞高程1600m附近的岩溶形态以溶蚀裂隙为主，溶洞很少，且规模不大。2．2富水不良地质锦屏山属裸露型深切河间高山峡谷岩溶区，主要接受大气降水补给。辅助洞穿越的地层主要为三叠系中、上统的大理岩、灰岩、砂岩及少量的绿泥岩、绿片岩等，其中穿越碳酸岩长度约为16.287km，穿越砂板岩等非岩溶性岩段长度1.274km。岩溶化地层和非岩溶化地层呈NNE走向分布于河间地块，其中岩溶化地层主要分布于锦屏山中部，主要表现为溶蚀裂隙和部分溶蚀管道，而非可溶岩地层分布于东西两侧。在区域构造作用下，形成一系列的紧闭复式褶皱。岩层走向与洞轴向近于垂直或大角度相交，倾角变化为30～80°。隧道沿线通过的断层主要有F5、F6、F8、F25和F27。根据以上地层岩性、地质构造分析，锦屏辅助洞可能出现的高压突水部位应出现在富水带的构造发育部位，即高压突水最可能出现在可溶岩的岩溶发育及构造发育部位，以下洞段是高压突水最可能出现部位：⑴在辅助洞的东、西两侧，可溶岩和相对隔水的非可溶岩结合部位的可溶岩侧100m左右，可能是岩溶极其发育部位，此部位可能会有高水压及高压突水灾害出现。⑵紧闭复式褶皱的向斜部位和背斜转折端附近，倾角多变为30～80°，不但富水，而且张裂隙可能较为发育，有利于岩溶管道的发育及地下水的运动，沿层面运动的地下水还可能产生较大的水力梯度，已有的工程实例及经验教训都说明，此部位在隧道的开挖和施工过程中，极易出现高压突水及突泥灾害，可能造成重大的人员伤亡及经济损失。⑶断层破碎带及影响带不但岩体破碎、渗透性好，而且由于导水断层的贯通性，可能连通多个含水层甚至地表，而阻水性断层带的两侧则可能存在着明显的水位差，一旦辅助洞洞身穿越断层部位，导水断层可能将其它含水层以至地表水引入洞内，而阻水断层则可能在高水压及水压差作用下出现突水及涌泥。锦屏辅助洞沿线通过的断层F5、F6、F8、F25和F27等，都可能是潜在的高压突水部位。⑷其它揭露岩溶管道及主径流带的部位。根据设计资料洞区水文地质条件和长探洞的涌水情况进行类比分析,用长探洞内盐塘组的T2y5地层内的涌水点类比白山组的情况,整个盐塘组的涌水点类比西大理岩的情况,预测结果如下:东端单洞突发性涌水点数量预测表涌涌水量点数LL/s位置0.5～５5～1010～2020～100100～10000＞1000涌泥洞口～46788m39/356/54/88/55/41/134678～95500m44/4911/56/712/87/61/1合计83/8417/1010/1520/1312/102/23注:“83/84”表示不考虑封堵的工况和考虑＞20L/s的涌水点进行一次性封堵的工况2.3涌水量及水压力2.3.1涌水量辅助洞线路为北西-南东方向布置，与区域主构造线近于正交，处于高山峡谷型岩溶区，工程部位总体岩溶发育微弱。岩溶发育程度中部相对较强，两侧比中部较弱；上部较强，下部微弱。辅助洞洞线穿越了介质类型、岩溶水结构类型和水动力条件都有很大差异的岩溶水文地质单元和非可溶岩段。辅助洞连续状纯大理岩段长8625m，间层状大理岩段长7430m，非可溶岩段1548m，完整的大理岩基本不渗水，其岩体渗透性和岩溶发育也随埋深增大而减弱，NNE向和NWW向为主的构造网络（断层和大裂隙）的破裂情况和溶蚀开启程度及与岩溶介质上层岩溶水的连通状况控制整个辅助洞的涌水状况。根据长探洞揭露的情况，在不设防渗条件下，单条辅助洞的稳定涌水量为5.90～7.29m3/s，年均6.43m3/s。2.3.2突发性最大涌水量在两条5km长探洞的施工过程中，曾发生十余次流量大于100L/s的集中涌水，其中PD2探洞2845m处的最大瞬间涌水流量达到4.91m3/s，两条探洞稳定涌水量为2～3m3/s。辅助洞最大外水压力约9MPa，与长探洞所承受的外水压力基本相当，因此预测辅助洞最大突水量与长探洞已出现的突水量相当，单点最大突水量为5～6m3/s。2.3.3辅助洞的外水压力长探洞封堵后最大水压力为10.22MPa，在有其它出水孔释放的情况下，1994年11月注浆试验最大涌水压力2.5MPa，95年12月注浆试验最大涌水压力2.3MPa。因此预测辅助洞外水压力一般在9MPa。辅助洞施工将面临压力高、稳定流量大等特点的岩溶地下水，而且地下水沿线随机分布、隐蔽性强的溶蚀裂隙形成锦屏山地区特殊的地下涌突水特点。2.4长探洞地下水特点长探洞位于大水沟厂址，由两条探洞平行掘进，中心距为30m，洞口高程PD1为1349.17m，PD2为1349.33m，洞向N76°W～N64°W。PD1洞长3948m，PD2洞长4168m。开挖过程中除进行了少量的超前钻孔预报地下水试验和地质雷达超前预报外，对地下水未进行任何预先处理，对影响施工大的涌水采取避让、绕道掘进的方式。两条探洞在施工过程中，发生涌水、喷水事件达十余次，综合地层、构造、水化学以及水动态变化等因素可以划出四个出水带（见表2.4-1、图2.4-2）根据涌水的性质与变化，探洞涌水类型可划分为三种：（1）初期涌水衰减涌水稳定涌水枯干（如PD2洞1002.4m）；（2）初期涌水衰减涌水稳定涌水（如PD2洞2845.5m）；（3）初期涌水涌水递增稳定涌水（PD1洞3948m）。随着探洞的掘进，出水类型总体上是由（1）（2）（3）转变，显示地下水的补给条件变化的特性。上述各涌水带和涌水点情况，根据探洞内渗水、涌水特性，对主要的涌水点进一步细分洞段：涌水带边缘部位：渗、滴水洞段顺破碎带或主要裂隙局部渗、滴水；线状渗水洞段沿主要导水裂隙线状渗水或局部冒水喷射。涌水带核心部位：集中涌水洞段各方向组的裂隙均渗水冒水喷射；高压喷水洞段以高压集中喷水为主，一般喷射距离6～15m，个别达20～40m，涌水量大。主要涌水点的特性划分如下表：洞段涌水带渗、滴水洞段（m）线状渗水洞段（m）集中涌水洞段（m）高压喷水洞段（m）Ⅱ带1447涌水点点244Ⅲ带2845涌水点点688Ⅳ带3628涌水点点2455～8长探洞施工过程中，两条探洞在发育3条白云石泥化的构造带，发生“涌泥”现象，具体部位详见表2.4-２白云石泥化构造带情况表编号位置涌泥构造产状性质1PD120055N25°EW∠∠85°白云质大理岩单单层厚800cm,泥化宽10～15ccmPD219666.5N15°EW∠∠85°白云质大理岩单单层厚300cm,泥化宽10～20cmm2PD120333.5N20°EW∠∠85°白云质大理岩单单层厚60～70cmm,泥化宽200cmPD219995N15°EW∠∠84°白云质大理岩单单层厚50～60cmm,泥化宽10～20ccm3PD120778.4N20°ESEE∠78°白云质大理岩单单层厚700cm,泥化宽40～50ccmPD220448.7N15～25°°ESE∠78°白云质大理岩单单层厚800cm,泥化宽50～80ccm2．5长探洞涌水段高压注浆处理经验长探洞掘进过程中多次发生集中涌水事件，其涌水流量一般在0.2～0.7m3/s,最大瞬时流量达4.91m3/s(PD2-2845.5m),岩溶水文地质问题表现得十分突出，施工中进行了注浆试验。注浆试验采用了两种形式：高压超前水泥注浆和高压双液（水泥和水玻璃）注浆，前者是在掘进掌子面上超前钻孔，并进行高压注浆，使水泥浆嵌入裂隙中，封闭涌水通道，从而防止产生高压涌水，并进行开挖验证；后者是对已喷涌水点采用双液注浆的方法封堵涌水点。注浆试验成果可以说明：利用有效半径的概念，在裂隙含水层中通过适当的钻孔设计及布置进行注浆，形成足够体积的锥台式水泥结石和岩石组成结构体，可以有效地隔离地下水，从而保证洞室开挖顺利进行。对于具有良好开启度但宽度不一的喷水构造，当其围岩完整性较好时，注浆效果良好，有效半径可达12m。锦屏地区采用超前预注浆的施工方案是可行的，局部水点被揭露以后，采用双液高压注浆也可以达到较好的堵水作用。对已揭露的较大的出水点采用“分流降压”措施，变动水为静水进行处理，是可以做到的。上述长探洞施工经验对我们如何处理不良地质，尤其是地下水方面，提供了比较系统可行的方案。第三章超前地质预报辅助洞地下水呈高压、突发、大流量的特征，加之岩溶、断层发育，施工必须建立在有效的超前地质预报的基础上。超前地质预报采用长期、中期、短期预报、物探和钻探相结合的综合技术手段，对各种预报手段预测的结果相互对比、印证、分析，综合进行判断，提高预报的准确率，减少预报失误频率。根据工程地质、水文地质条件，结合长探洞施工经验，超前地质预报先采用工程地质法对辅助洞地质问题进行宏观预报，施工全过程采用TSP203预报系统进行长期预报，之后根据掌子面所揭露的地层岩性、岩体结构面的发育程度、岩体的完整性、是否有渗流水存在等，来判断前方可能会出现的情况，进而采用地质雷达等进行短期预报和超前钻孔探测，相互验证，准确预报，建立一套综合的地质预测预报系统，提高预报的准确度，为施工决策提供科学依据。3．1超前地质预报项目根据辅助洞的地质情况，施工期间将主要对以下不良地质状况进行预测预报：岩溶裂隙发育、地下水的赋存及可能出现的突（涌）情况；断层破碎带的位置及地质状况；地应力及岩爆发生可能性；岩层分解面位置及可能引起的不良地质现象；有害气体、高地温等；3.2超前地质预报组织3.2.1成立地质预报组，由地质专家、预报专家及相关技术人员组成，分成测试、外业、内业等小组；详见表3.2-1预报工作组织及相关工作内容。表3.2-1预预报工作组组织及相关关工作内容容地质预报组组织机构人数工作内容专家3～4制定预报方案，指指导预报工工作，分析析预报结果果，提出施施工措施测试组6洞内测试、记录录，掌子面面地质编录录，查看钻钻孔，记录录相关数据据外业组3进行洞外勘察、及及时查明地地面地质情情况及可能能对洞内施施工的影响响内业组4整理内业资料，汇汇总各方面面的信息，发发出预报通通知等3.2.2超前前预报工作作流程见图图3.2--13.2.3制定定预报工作作制度，建建立健全相相应规章制制度，保证证预报工作作及时、正正常、顺利利进行。3.2.4定期期进行工作作总结，及及时总结预预测预报工工作经验，以以便能有效效地解决工工作中存在在的问题，更更准确地进进行地质的的预测预报报。3.2.5及时时与施工作作业人员进进行沟通，以以便在施工工中采取更更有效、经经济的施工工措施，保保证施工安安全。3．3超前地质质预报方法法采用长期、中期期、短期预预报相结合合的综合预预报手段，对对资料进行行系统的分分析，提早早采取有针针对性的技技术措施，可可以有效避避免各种地地质灾害。主主要预报手手段见表3.3--1，超前预预报工作流流程图见图图3.3--1。表3.3-1预报方法法一览表方法项目预报方法钻探及其他方法法物探长期预报地质调查法、地地电阻影像像探测TSP203，一一般1000m一次中期预报地质钻机钻探550～80mTSP203地质雷达达跨孔探测测短期预报钻孔台车钻探112～20m掌子面素描地质雷达声声波反射法法红外线测温仪分析地质情况，制定预报方案进行各种地质预报工作汇总各种预报结果分析判断地质情况发出预报通知指导施工组织施工分析地质情况，制定预报方案进行各种地质预报工作汇总各种预报结果分析判断地质情况发出预报通知指导施工组织施工核对地质情况是否符合预报结果进入下一循环工作分析原因制定改进措施是否图3.3-1超前前预报工作作流程图各种预报方法介介绍如下:3.3.1工工程地质调调查法：①根据工程区所在在的地形地地貌判断地地应力存在在情况，同同时结合提提供的地质质情况确定定施工重点点地段及地地质情况异异常地段。②根据隧道地质图图中已标定定的断层位位置、产状状、规模（破破碎带厚度度）是否准准确，特别别是断层的的位置和产产状，并按按准确的位位置和产状状，主要是是断层倾角角（注意换换算成视倾倾角）向隧隧道投射，得得出断层在在隧道中的的正确位置置和破碎带带宽度③调查由隧道施工工地质图中中有无遗漏漏的规模较较大断层，并并按上述方方法求得与与隧道相交交的位置和和规模。④调查断层出露的的泉水点，特特别是穿过过隧道的断断层的地表表汇水、排排泄条件等等地貌水文文特征，为为断层及破破碎带的含含水性和涌涌水量提供供分析资料料。⑤调查隧道经过的的线路上各各类软弱夹夹层，特殊殊岩层的位位置、产状状等资料，并并按倾向、倾倾角（换算算成视倾角角）向隧道道投射，求求得其与隧隧道相交的的位置。⑥在岩溶发育地区区，要调查查灰岩、白白云岩等可可溶性岩中中的不透水水夹层和与与不透水岩岩层的分界界面的位置置、产状、地地表岩溶情情况等。并并按视倾角角向隧道投投射，求得得其与隧道道相交的位位置。⑦在岩溶发育地区区，还要特特别注意调调查溶洞、暗暗河、岩溶溶陷落柱、淤淤泥带分布布规律及地地表位置，并并结合岩溶溶的分带性性、定位性性、定向性性规律，综综合分析其其与隧道相相交的可能能和具体位位置。地表地质调查是是超前地质质预报的重重要辅助手手段，施工工之前应充充分做好这这方面的工工作。3.3.2地电电阻影像剖剖面探测（RIP法）本方法作为长期期地质预报报地质调查查的方法一一种辅助物物探方法。3.3.2.11原理简介介地电阻影像剖面面探测为电电探法的一一种，本法法系测定地地下地层电电阻剖面，算算出地层电电阻系数模模型，同时时计算出电电阻层构造造情形。地电阻影像剖面面探测(Polee-Pollemeethodd)电极分分为电流电电极及电位电极两两种，固定定电流及电电位极设在在远处，将将直流电送送入形成电电位场于大大地，并不不断地将电电位极以等等间距移动动，量测不不同电流极极与电位极展距之间视电电阻，直至至达到欲探探测深度后后在移动电电位极，获获得不同电电位极位置置之间视电电阻值，经经逆推程序序分析而成成一电阻层层剖面构造造图，由电电阻层剖面面构造图，依依其剖面构构造判释出出地层构造造情形。其其现场施测测示意如下下图所示。C1：移动电流极C2：远电流极P1：移动电位极P2：远电流极3.3.2.22设备探测仪器为日本本OYO公司司制造MccOHM--21155型直流电电探仪。⑴电极：大致可分分为金属棒棒及不极化化电极，一一般来说使使用直流电电探法时则需使用不极极化电极当当作电位极极。⑵电流供输器：包包括能输出出800VV交流电压压输出电流流为1mmA至200mmA间。⑶电压接收器：测测量范围最最大为-66V至+6V，电电阻解析为为0.0001Ω。⑷电源增压器：可可由12VV增压至至800VV，最大输输出电流可可增为0..8A。⑸电源：使用122V蓄电电池作为电电探用电源源，应具有有良好的绝绝缘以免因因漏电干扰测试。⑹多极式电极控制制盒3.3.2.33探测步骤骤⑴展距决定：依据据欲探测的的目标层深深度，决定定电流极与与电位极之之间的最大间距。⑵电极延展的方向向：依据地地表地形及及地下地层层的倾斜方方向，起伏伏状况，决定电极延展的的方向，尽尽可能使电电极布置近近于理论理理想状况。⑶电极展开：将CC2电流极及及P2电位极置置于近似无无穷远处，而而将C1电流极及P1电位极极沿测线排排列成一直直线，电流流极与电位位极分别在在测点的两两侧，量测时C1电流流极与P1电位极之之间距由近近距离逐渐渐量测展开开，以探测测各不同深度的视电阻。⑷电极的使用：用用直流电探探时使用饱饱和硫酸铜铜溶液作为为不极化电电位极，而电流极使用金金属棒，交交流法电探探时，四极极皆使用金金属棒为电电极。⑸电探仪的探测：：①检视各电极接线线状况是好好否。②使用直流电探时时先调整自自然电位补补偿电路。③调整输入适的电电流强度入入电流极。④量测电位极产生生之间电位位差及记录录输入地层层的电流强强度。3.3.2.44电探资料料分析⑴计算各展距之间间视电阻：：将输出电电流强度及及测得电压压，以下述述公式计算该展距之之间视电阻阻。ｖρ＝２πａａ──ＩV＝电位(mmV)I＝电流(mmA)a＝电极展距距⑵地层构造或地地层逆推解解析：依据据等视电阻阻曲线逆推推解析出地地层构造或地层异常处处范围及位位置。3.3.2.55电探报告告依据计算得出等等视电阻构构造图配合合地质调查查资料、钻钻探资料、水水理调查资料或其它探探测试验，综综合解释电电探结果，电电探结果应应包括，探探测线位置图，电探测线线等视电阻阻剖面，地地层构造或或地层异常常处的范围围及位置。3.3.3TTSP-2203超前地质质预报3.3.3.11概况TSP-2033又称超前前地质预报报系统。该该仪器由瑞瑞士来卡公公司制造，是目前世界上最最先进的长长距离超前前地质预报报设备。其其特点：⑴探测系统的现场场配置远离离离工作面面（50mm），与开开挖作业干干扰小。⑵该系统对不同岩岩体或断层层带的分界界面位置、突突水地段、软软硬岩体介介质界面的的预报效果果好。⑶TSP2033有数据自自动自理后后的图像来来客观反映映。⑷预测距离长，有有效解释距距离达1550m，能能满足长期期预报及作作业要求。3.3.3.22基本原理理它的基本原理是是：人工制造一系列列规则排列列的轻微震震源，形成成地震源断断面。这些些震源发出出的地震波波遇到地层层层面、节节理面，特特别是断层层破碎带界界面和溶洞洞、暗河、岩岩溶陷落柱柱，淤泥带带等不良地地质界面时时，将产生生反射波；；这些发射射波信号的的传播速度度、延迟时时间、波形形、强度和和方向均与与相关界面面的性质，产产状密切相相关。依据上述原理，TSP--203系统设置置了反射波波数据采集集系统和分分析系统两两大部分。发发射波采集集系统由传传感器和记记录仪（HUSKKY）组成。传感器设有多种种超灵敏的的加速传真真器，它在在计算机的的监控下，将将反射波数数据传输给给记录仪，经经微机处理理后，储存存起来。分析系统是带有有“软件狗”的笔记本本电脑。当当经过记录录处理、储储存的反射射波数据传传输给它之之后，电脑脑将进行复复杂的数学学计算，最最后形成反反映相关界界面的影象象点图和隧隧道剖面、平平面图，并并显示在屏屏幕上，供供分析人员员解译。3.3.3.33主要技术术指标探测距离：最大大探测距离离可达工作作面前方150ｍ左右。有效解译距离：：一般为工工作面前方方100ｍ。如与与地质前兆兆定量预测测法相结合合，则有效效解译距离离可达工作作面前方150ｍ左右。最大分辨率：11ｍ。探测精度：如与与地质前兆兆定量预测测法结合，不不良地质的的性质判断断可更加准准确；不良良地质的位位置和规模模预报精度度可达90%。3.3.3.44TSPP-2033解译技术术解译技术是TSSP-2003实现高水水平超前地地质预板的的最关键技技术，也是是难度最大大的技术。它它一方面要要求解译人人员具有丰丰富的解译译经验，另另一方面，也也是更重要要方面，要要求解译人人员具有丰丰富的地质质实践经验验。高水平平的TSP--203解译必须须与地面地地质调查、隧隧道内的地地质前兆定定量预测法法紧密结合合才能达到到。3.3.3.55主要操作作方法在测试前首先要要布置炮孔孔和接收器器孔，钻孔孔布置在隧隧道边墙，一一般是2个接收器器孔和18个以上炮炮孔。接收收器孔布置置在两侧边边墙上，距距掌子面约约55m，孔径32～45mm，孔深2..4m，孔孔口距隧底底一般为11.0m左右,向洞口倾倾斜10°，向下斜15°左右（当当地质状况况较简单时时，也可采采用1个接收器器）；炮孔孔布置在隧隧道一侧边边墙上（当当布置一个个接收器时时应与接收收器同侧），距距接收器220m开始设第第一个炮孔孔，孔间距距1.5m，孔径19～45mm，孔深深1.5m,向掌子面面方向倾斜斜10°,向下倾斜15°左右,孔口距隧隧底约1..0m。接收孔打好后，立立即埋没将将接收器套套管，可采采用不收缩缩的快凝砂砂浆，将其其注满钻孔孔，使套管管壁与围岩岩无缝隙，套套管应在测测试开始12h前埋设，最最好能提前前24h。在正式测试开始始前，在记记录仪中输输入隧道的的基本参数数，接收器器孔和炮孔孔的坐标，掌掌子面里程程及地震波波的采集参参数。在准备工作完成成后，即可可开始洞内内测试工作作，测试时时首先将记记录器、接接收器、起起爆器连接接起来，然然后用模拟拟爆炸装置置检验连接接的性能，进进行模拟测测试。然后后即可将炮炮孔装药和和雷管进行行测试，测测试一般接接炮孔顺序序依次起爆爆，所得结结果则记录录于记录器器上，在测测试过程中中同般要求求洞内作业业暂停，以以消除噪音音对地震波波信号的干干扰，整个个测试过程程大约需要要30～40min。3.3.4地质质雷达3.3.4.11地质雷达达的基本原原理向岩体介质发射射一定强度度的高频电电磁脉冲（几几十兆赫兹兹至上千兆兆赫兹），电电磁脉冲遇遇到不同电电性介质的的分界面时时即产生反反射或散射射，地质雷雷达接收并并记录这些些信号，当当其在地下下传播过程程中遇到不不同的目标标体（岩土土体、溶洞洞等）的电电性介面时时，就有部部分电磁能能量被反射射折反射面，被被接收天线线所接收并并由主机记记录，得到到从发射经经地下界面面反射回到到接收天线线的双程走走时t。当地下下介质的波波速已知时时，可根据据测到的精精确t值求得目目标体的位位置和埋深深。再通过过进一步的的信号处理理和解释即即可了解地地下介质的的情况。短期预报采用地地质雷达在在掌子面直直接探测；；中期预报报在掌子面面采用地质质钻机钻孔孔后，用地地质雷达在在钻孔内进进行跨孔探探测。3.3.4.22地质雷达达探测的选选择选择埃德尔公司司的便携式式雷达，该该种雷达携携带和操作作均较方便便，可以根根据不同的的探测距离离选用不同同型号的屏屏蔽天线。其其主要技术术参数如下下：连接界面：IEEEE11284(ECPP),通讯传输速度：：>7000B/s数据传输速率：：在4MB/s时40-4400kkB/s触发方式：距离离/时间/手动电源：外置122VDCC软件：GrouundVVisioon天线兼容性：所所有100,,2500,5000&800MHzRAMAAC/GPPR屏蔽天线线尺寸：310x1880x30mmm重量：1.7kkg探测范围：2～～12m最小分辨率：00.2m3.3.5地质质钻探3.3.5.11断层地段段及围岩破破碎带等重重点的地质质钻探利用西安钻探研研究所MKG--4地质钻机机进行钻孔孔，钻孔直直径为Φ60/775mm，钻孔深深度可达2200m，一一般钻孔深深度安排50～80m，根据钻钻孔情况、岩岩芯、岩屑屑、出水量量分析掌子子面前方地地质情况，可可以判定可可能出现的的涌水现象象，以及是是否存在溶溶洞、破碎碎带等；可可作为中长长距离的超超前预报，这这种方法探探测到的地地质情况与与TSP探测和雷雷达探测到到的地质情情况相互结结合，可以以准确确定定前方地质质情况。也也可作为超超前排水孔孔、注浆孔孔使用。3.3.5.22一般地质质地段的地地质钻探作为短期地质预预报，利用用液压钻孔孔台车进行行钻孔，钻钻孔直径为为Φ42mmm，孔深为12～20m，钻孔时时根据实际际涌水情况况来决定埋埋设孔口管管，根据钻钻孔情况、岩岩屑、出水水量分析前前方地质情情况，决定定施工措施施（爆破进进尺、支护护、注浆参参数）。3.3.6声反反射法（AE法）声反射法主要用用于预报岩岩爆和高地地应力等地地质灾害。3.3.6.11声反射法法预报机理理：在岩爆的形成期期间声反射射法活动由由弱到强，当当接近发生生实质性岩岩爆时，声声反射活动动达到极限限，随后开开始减弱，经经过短暂的的声反射减减弱或消失失期后就开开始发生岩岩爆；用声声反射监测测法预报岩岩爆正是利利用岩爆形形成中的这这一声反射射特征，在在岩爆发生生前利用声声发射监测测仪监测岩岩体的声发发射变化情情况，通过过对变化情情况的分析析就可对岩岩爆发生进进行预报。3.3.6.22声发射法法预报程序序在岩爆地段施工工时，随时时对掌子面面附近的地地应力情况况进行监测测，监测预预报程序如如下：根据有关资料确定可能发生岩爆地段根据有关资料确定可能发生岩爆地段布置监测点监测数据分析岩爆可能发生继续监测结束预防措施分析原因岩爆发生？岩爆治理总结经验发出通知否有否是3.3.7掌子面地地质、地温温观测3.3.7.11掌子面地地温观测工程区内的地温温场，受地地下水渗流流场的影响响，改变了了地温随深深度增加的的正常规律律，开挖揭揭露围岩的的岩温测试试较为容易易，利用地地温状态总总结分析其其规律，则则可反映掌掌子面附近近地下水渗渗流情况，又又可间接反反映产生岩岩爆的可能能性。即测测得地监测测预报程序序温度比正常埋深深地温偏低低，说明了了地下水渗渗流强，地地下水丰富富，产生岩岩爆的可能能较小。测测得地温接接近正常埋埋深地温，说说明地下水水渗流弱，围围岩干燥无无水，但围围岩干燥、完完整则产生生岩爆的可可能性较大大。地温测试方法，采采用红外线线测温仪，直直接测试爆爆破后的新新鲜岩石温温度。3.3.7.22掌子面地地质状态观观测与素描描每次爆破后对围围岩及掌子子面岩石情情况进行观观测，对岩岩石裂隙、节节理、出水水点发育情情况作好地地质素描，并并详细记录录岩性、岩岩石风化程程度、岩层层走向、裂裂隙充填情情况，并根根据地质知知识和地质质工作经验验，对前面面可能出现现的地质情情况做出判判断。3．4拟进行的超前预预报工作量量根据地下水处理理方案设计计，长期预预报采用TSP--203每100mm测一次；；重点部位位增加TSP--203次数并采采用地质钻钻机超前钻钻孔探测。短短期预报采采用钻孔台台车每断面面布设2个超前钻钻孔，探测测孔超前爆爆破孔100m。根据据现有勘探探地质资料料，预测大大于20LL/s的出水点点共25处，把预预测的出水水点作为超超前地质预预报的重点点段，在预预测的出水水点前后各各100mm进行中、短短期TSP探测和钻钻孔探测，每每断面布设设1个钻孔，孔孔深50～60m；东端双洞不良地地质条件预预报及处理理主要数量量如下：TSP-2033超前预报报：80×22=1600次（扣除除洞口段11500mm）L=12mΦΦ42mmm超前探孔:80000m×22×2（扣除洞洞口段15500m）L=60mΦΦ75mmm超前探孔:255×60mm×2=30000m（取取芯）第四章地下下水处理方方案4．1地下水处理原则则根据工程地质、岩岩溶水文地地质条件及及长探洞开开挖、堵水水的施工经经验，结合合工程环境境要求，确确定施工期期地下水处处理原则：：⑴以堵为主，堵堵排结合，限限量排放。⑵以超前注浆为主主，补充注注浆为辅。⑶对地质未预报报到的突发发性涌水，根根据涌水量量大小采取取合适的施施工方案将将动水变成成静水后再再实施注浆浆封堵。⑷注浆处理后，洞洞内任何连连续30mm出水段的的出水量不不大于100L/s。地下水处理工作作程序见图图4.1--14．2地下水处理注浆浆类型洞内出水形式主主要有：渗渗滴水、线线状渗水和和高压集中中涌水三种种形式，均均属溶蚀裂裂隙涌水，地地下水处理理重点是高高压集中涌涌水。结合合辅助洞岩岩溶水文特特征，地下下水采用超超前钻孔预预注浆的方方式处理。4.2.1地下下水处理注注浆概念根据地下水危害害程度洞内内注浆堵水水类型主要要有：超前前注浆、补补充注浆、局局部封堵灌灌浆三种，其其概念和适适用的地段段分别是：：超前注浆：为防防止隧洞开开挖后大量量涌水，在在开挖前对对围岩预先先进行的地质预报有水根据水压、水量确定注浆类型正常掘进全断面深孔注浆涌泥段帷幕注浆地质预报有水根据水压、水量确定注浆类型正常掘进全断面深孔注浆涌泥段帷幕注浆迂回注浆周边浅孔注浆注浆效果检查（有无突水、突泥可能）重复注浆有无开挖出水量检查结束＞10L/s.30m≤10L/s.30m补充注浆4.1-1地下水处理工作程序无水帷幕注浆。补充注浆：在涌涌水段未采采取超前注注浆或超前前注浆处理理后出水量量未达到设设计允许出出水量标准准，而在开开挖后进行行的补充帷帷幕注浆。局部封堵灌浆：：在采取了了超前注浆浆或补充注注浆后，出出水量达到到设计允许许出水量标标准，业主主为辅助洞洞运行需要要，对局部部有股状或或线状涌水水的围岩裂裂隙破碎带带进行的帷帷幕注浆。4.2.2地下下水处理注注浆时机根据出水类型选选择合适的的注浆时机机⑴渗滴水型出水：：因其量少少、水压力力低，不考考虑注浆处处理或在辅辅助洞开挖挖过后再进进行后注浆浆处理，不不影响辅助助洞掘进进进度。⑵线状渗水：一般般出现在断断层、破碎碎带或节理理裂隙发育育洞段，涌涌水压力不不高，视情情况作超前前周边浅孔孔注浆或后后注浆处理理。⑶高压集中涌水段段：涌水量量大、压力力高、突发发性强、危危害性大，一一旦揭露后后再行封堵堵费时较多多。因此对对高压集中中涌水，必必须在涌水水点未揭露露前进行注注浆封堵，即即采用超前前全断面深深孔预注浆浆止水的施施工措施。4．2.3地下水水处理注浆浆方式地下水处理注浆浆方式及注注浆长度见见下表。不同出水点采用用的注浆方方式及注浆浆长度一览览表（单洞洞）出水量L/S注浆方式点数注浆长度m/点点总注浆长度m0.5～10不处理1000010～20超前注浆15812020～100超前注浆1320260100～10000超前注浆1030300>1000超前注浆23060以上合计超前注浆40740补充注浆按超前注浆地段段的50%370涌泥段注浆3501504.3周边浅浅孔注浆止止水根据超前地质预预报，中、长长期地质预预报区段地地下水不丰丰富；即中中期超前地地质钻孔孔孔内出水水水压较低，孔孔内出水量量逐渐减少少；则采用用周边浅孔孔注浆止水水的方法。周边浅孔超前灌灌浆设计见见图4.3--1，适用于于出水量在在10～20L//s的出水点点，共15处。注浆浆段长8..0m，开开挖5.00m，孔口口管为Φ89，长3.00m。注浆量的确定，一一般按下列列公式计算算：Q=A×n×αα(1＋β)Q---注浆浆量A---加固固围岩的体体积n---孔隙隙率α---充填率β---损失系数数钻孔直径：Φ442，周边注注浆孔间距距200ccm,倾角约14°。注浆孔12个，检查查孔2个。注浆孔长：8mm注浆材料：水泥泥—水玻璃双双液浆水灰比：0.55：1～1：1，水泥—水玻璃：：1：1～1：0.6加固范围：开挖挖轮廓外66.0m，隧道断面等效半半径平均取取3.422mA=8πR2==8×3..14×((3.422+6)22=22299m38m浅孔注浆工工程量合计计（单洞）注浆量：Q==15A×nn×α(1＋β)=15×22229×0..03×00.9(11＋0.2))=1083m3注浆钻孔长度：：15×112×8==14400m检查钻孔长度：：15×22×8=2240m4.4深孔高高压注浆止止水根据超前地质预预报，中、长长期地质预预报区段地地下水丰富富；水平地地质超前钻钻孔孔内出出水量大，水水压高，出出水量无减减少趋势或或减少趋势势缓慢时，则则采用深孔孔高压注浆浆止水的方方法。出水量在20LL/s以上的出出水点采用用深孔高压压注浆止水水。据出水水量的大小小分20mm、30m注浆浆两种情况况。注浆方式采用前前进式水泥泥-水玻璃双双液注浆。4.4.1出水量在20～100LL/s的出水点点注浆地段段长20mm,共13处，深孔孔高压注浆浆止水设计计见图4.4--1。注浆孔开孔间距距120ccm，终孔孔间距2445cm，注注浆孔19个；钻孔孔直径Φ65mmm。孔口管管为Φ108，长5.00m。全断断面布置检检查孔3个。注浆材料：水泥泥—水玻璃双双液浆水灰比：0.55：1～1：1，水泥—水玻璃：：1：1～1：0.6加固范围：开挖挖轮廓外66.0m，隧道断面等效半半径平均取取3.422mA=20πR22=30××3.144×(3..42+66)2=55733m320m深孔高压压注浆工程程量合计（单单洞）：注浆量：Q=113A×nn×α(1＋β)=13×55773×0..07×00.9(11＋0.2))=5473m3Φ65注浆钻孔长度：：13×119×200=49940mΦ65检查钻孔长度：：13×33×20==780mm4.4.2出水量在在100LL/s以上出水水点注浆地地段长300m,单洞12处，深孔孔高压注浆浆止水设计计见图4.4--2。注浆孔开孔间距距100ccm，终孔孔间距2000cm，注注浆孔23个；钻孔孔直径Φ65mmm。孔口管管为Φ108，长5.00m。全断断面共布置置注浆孔23个，检查查孔3个。注浆材料：水泥泥—水玻璃双双液浆水灰比：0.55：1～1：1，水泥—水玻璃：：1：1～1：0.6加固范围：开挖挖轮廓外66.0m隧道断面等效半半径平均取取3.422mA=30πR22=30××3.144×(3..42+66)2=83599m330m深孔高压压注浆注浆浆段工程量量合计（单单洞）：注浆量：Q=112×A××n×α(1＋β)=12×83559×0..09×00.9(11＋0.2))=9744m3Φ65注浆钻孔长度：：23×330×122=82280mΦ65检查孔长度：33×30××12=11080mm4.5补充充灌浆在超前灌浆未达达到堵水标标准，需进进行补充灌灌浆。补充充灌浆钻孔孔位置主要要针对具体体出水点设设置。补充灌浆设计见见图4.5--1。补充灌灌浆地段按按超前灌浆浆地段的50%（740××0.5），计,为370mm注浆孔布置：环环向间距1.5××1.5mm，每环15孔，孔深深3.5mm，加固圈圈厚6.00m。采用用手风枪钻钻孔。注浆材料：水泥泥-水玻璃双双液浆，部部分低压大大股水地段段采用聚氨氨脂化学注注浆水灰比：0..5：1～1：1水泥—水玻璃：：1：1～1：0.6单洞补充灌浆工工程量合计计：Φ42钻孔长度：3770÷1..5×155×3.55=129950m注浆量：Q=AA×n×α(1＋β)=370×6××22.778×0..04×00.9(11＋0.2))=21185m33聚氨脂:50tt4.6涌泥泥地段灌浆浆突水涌泥地段全全断面注浆浆设计见图图4.6--1，具体施施工见第六六章突水涌涌泥处理预预案。注浆孔为Φ655，周边孔孔间距755m,终孔间距270,周边孔共30个；内圈圈及中心孔孔共7个，每断断面布置３３7个注浆孔孔，4个检查孔孔。孔口管管为Φ108，长5.00m。每注注浆循环地地段长30ｍ，开挖25ｍ，分两两个注浆段段施作，采采用水泥-水玻璃双双液注浆。Q=A×n×αα(1＋β)=30×π×99.4222×0.11×0.99(1＋0.2))=903mm3每延米注浆量：：31m3/m，每一处处涌泥长度度按50mm计，三处涌泥地段工工程量为（单单洞）：注浆量：50××3×311=46550m3Φ65钻孔长度：3××50÷225×（15×118+222×30）=55800mΦ65检查孔长度：44×30××6=7220m4.7不良地地质预报及及灌浆止水水工程量估估算根据上述注浆方方案设计，以以及出水点点的估计，东东端双洞不不良地质预预报及注浆浆处理工程程量估算如如下，具体体不良地质质条件预报报及处理数数量见附表表-14.7.1TTSP-2203超前预报报80×2=1660次（扣除除洞口段11500mm，其余地地段1000m一次）4.7.2超超前探孔L=12mΦΦ42mmm80000m×22×2=3320000m（扣除除洞口段11500mm）L=60mΦΦ75mmm255×60mm×2=30000m（取取芯,在出水量量大于200L/s地段）4.7.3地下下水处理注注浆钻孔周边浅孔注浆：：Φ42mm注浆孔孔：14440m×22=28880mΦ42mm检查查孔：240××2=4880m深孔注浆：Φ65mm注浆孔孔：（49400+82880）×2=266440mmΦ65mm检查孔孔:（7800+10880）×2=37720m补充注浆地段：：Φ42mm注浆孔孔:122950××2=255900mm涌泥注浆地段：：Φ65注浆孔：55880×2==111660mΦ65检查孔:7220×2==14400m钻孔合计：Φ42mm注浆钻钻孔：28800+259900=2287800mΦ65mm注浆钻钻孔：264440+111160==376000mΦ42mm检查孔孔：4800mΦ65mm检查孔孔：37200+14440=51160m4.7.4注注浆材料超前双液注浆：：（10833+54773+97744）×2=322600mm3补充双液注浆：：21855×2=44370mm3涌泥地段双液注注浆：46500×2=99300mm3双液注浆量合计计：32600+44370++93000=462270m33双液浆液配合比比选择(仅作计算算工程量用用,不代表实实际注浆配配比):双液注浆水灰比比平均取:0..8水泥-水玻璃体积比取取:1::0.6注浆材料合计水泥:46270××0.4445=200590tt水玻璃:462270×00.4955=229904t聚氨脂：50tt4.7.5迂迂回导洞双洞按500mm计，断面面18m2土石方开挖按5500m计计，断面118m2：500××18=99000mm3C25混凝土封封堵4m厚6处：4×6××40=9960m33草袋围堰：70000m334.8钻孔孔注浆设备备4.8.1钻钻孔设备岩石较好地段：：掌子面采采用三臂液液压钻孔台台车涌泥地段：ZZYG-1150液压旋转转式钻机。性性能：开孔孔直径87、115mmm，终孔655mm，钻钻孔深达1150m，倾倾角0～35。超前深孔钻探：：采用MKKG-4钻钻机，其钻钻孔深度可可达2000～300mm，终孔直径75/660mm，钻孔倾角0°～±90°功率22KW，给进能力33KN，可满足10MPPa水压的稳稳定能力，最大扭矩600N.m，整机质量1300kg，主机外形尺寸(长×宽×高)1.80×0.71×1.70m。4.8.2注注浆设备:⑴PH2500全液压注注浆泵，由法国地地基建筑公公司生产，压压力25MPPa,流量为1110L/mmin，功率45KWW,尺寸(长×宽×高)24000×11150×11400mmm,重16255kg。该该种注浆泵泵我公司花花500万够入2台，在北北京地铁项项目成功应应用。该泵泵SINNNUS33E灌浆自动动控制系统统流程图见见图4.8--1该泵系统构成和和特点注浆部分：PH250全液液压注浆泵泵为活塞式式，适用于于纯水泥浆浆液或膨润润水泥浆液液，也可注注双液浆，该该注浆泵的的最大特点点为可变量量注浆，即即通过预先先设定值在在注浆初始始实现低压压大流量，末末期实现高高压小流量量，多管分分别自动调调压。INNUS33E注浆自动动控制系统统：SINNUS3E软件主要要特征：该该系统是一一套实时控控制注浆参参数和注浆浆泵的监控中心监控中心软管压力传感器流量计注浆储浆罐3E系统交换中心注浆泵控制器4.8-1SINNUS3E灌浆自动控制系统流程图现场控制系统，主主要作用是是提高注浆浆质量、效效率和可靠靠性，特点点：可以同时监测4～～16路注浆回回路；直接接控制注浆浆泵；控制制质量；控控制重灌；；自动控制制注浆流量量和压力；；在达到预预先设定的的注入量或或压力时，停停止注浆。硬件组成：Arrc—Sinnnus控制器[含传感器器（电磁流流量计、压压力传感器器）和配电电柜]和计算机机。①Arc—Siinnuss控制器主主要承担采采集、调整整和控制和和作用，能能够控制注注浆泵，确确保注浆的的最佳效果果，可控制制多路注浆浆回路。②传感器：每个注注浆回路包包含一个压压力传感器器和一个电电磁流量计计，用作记记录的工具具。③配电柜：为系系统提供电电力，并能能选择采用用人工或自自动控制方方式控制泵泵的运行。④计算机（控制中中心）是系系统和操作作人员间的的交换界面面。主要功功能：操作作人员可选选择孔号和和阶段进行行注浆；设设定压力和和流量传送送给Arc—Sinnnus控制；将将来自Arc—Sinnnus控制器的的数据显示示出来；存存储数据进进行分析。注浆塞及其它注浆塞为专用注注浆塞，可可实现分段段注浆。另另配备专用用注浆管件件等。⑵ZJB-355高压注浆浆泵，天津津产,95～125LL/minn工作压力力：35MPPa，动力：90KWW⑶ZJB-300A高压注注浆泵，西西安产,60～150LL/minn，压力30MPPa。单液泵泵，可注水水泥浆和水水泥沙浆。钻孔灌浆设备见见下表：钻孔灌浆设备一一览表：设备名称孔径mm流量L/min压力MPa功率KW台数液压钻孔台车42/501852ZYG-1500液压式钻钻机65254MKG-4液压压钻机60/75224PH250液压压注浆泵7011025452ZJB-35高压注浆浆泵95～12535904ZJB-30AA高压注浆浆泵60～150309024.9注浆试试验4.9.1浆液液试验⑴根据要求按照不不同水泥的的不同水灰灰比配置浓浓度不一的的水泥浆，按按照先后顺顺序确定其其以下试验验参数：①浆液配置程序和和拌制时间间；②浆液比重测定；；③浆液流动性；④浆液的沉淀稳定定性；⑤浆液的凝结时间间（初凝时时间和终凝凝时间）；；⑥浆液结石的容重重、强度、弹弹性模量、渗渗透性；⑵水泥浆液的各项项参数确定定之后，再再进行加入入的各种水水灰比的浆浆液的试验验。试验进进行之前，要要对外加剂剂的性能及及参数进行行检测。⑶严格按照浆液的的配比和配配置程序将将外加剂与与水泥浆混混合。然后后对浆液的的各项参数数进行测定定。⑷根据事先确定的的对各种不不同浆液的的要求，将将上述试验验结果进行行列表表示示清楚。在在注浆过程程中根据不不同情况选选用。4.9.2钻钻孔及注浆浆试验(1)根据设计计要求选择择有代表性性的洞段作作为试验洞洞段。(2)根据设计计图纸提供供的地质情情况、现场场观察的地地质情况、出出水情况等等，确定试试验孔的布布置方式、孔孔径大小、孔孔的数量、孔孔的深度，然然后进行钻钻孔。(3)钻孔过程程中，随时时观察钻出出的岩屑及及出水情况况，判定地地质情况；；(4)钻孔完成成后，根据据地质情况况及出水量量情况，根根据浆液试试验列表选选定某一种种参数的浆浆液进行注注浆。在涌涌水段，应应优先选取取浓水泥浆浆或加外加加剂的速凝凝浆液；在在断层破碎碎带，应优优先选取纯纯水泥浆液液进行固结结注浆。(5)注浆过程程中，对浆浆液比例、注注入速率、注注浆压力、注注浆时间、注注浆量等各各项参数进进行详细的的记录。(6)注浆完成成后，按设设计和规范范要求进行行注浆效果果检查，根根据检查结结果，在对对各项参数数进行调整整；这样经经过几个循循环之后，最最后确定不不同地质情情况应该选选用的钻孔孔参数和注注浆参数。4.10地下水水处理施工工工艺注注浆施工工工艺流程注浆工艺流程如如下图4.100-1所示，注注浆工艺和和设备见图图4.100-2插管及注浆机具准备插管及注浆机具准备浆液调配确定原因调整浆液浓度及配比进入下一循环施工进行补充灌浆或封堵灌浆有否埋设空口管钻孔冲洗连接注浆机具压水试验确定初步注浆参数压注浆液检查注浆压力和注浆量有无异常情况继续灌浆按规定标准结束灌浆按规定时间检查注浆情况是否满足规定该段灌浆工作完成图4.10-1注浆施工工艺流程图是回浆B液贮浆桶A液贮浆浆桶阀门注浆管压力表送浆活接头双液注浆泵花管流量表图4.10-2注浆工艺艺及设备示示意图超前灌浆方式采采用前进式式或全孔一一次压入式式：即在钻钻孔过程中中未发现出出水时，就就一钻到底底，全孔一一次压入式式灌浆；在在钻孔过程程中一旦发发现出水，就就停止钻孔孔，采用前前进式灌浆浆，钻—灌循环往往复直至通通过出水点点地段。钻钻孔工艺（1）周边浅孔注浆浆、深孔注注浆钻孔采采用钻孔台台车，补充充注浆采用用手持风枪枪钻孔，涌涌泥地段帷帷幕注浆采采用MKG--4地质钻机机。（2）幕注浆钻孔位置置与设计位位置的偏差差不得大于于10cmm。实际孔孔位有记录录；孔深符符合设计规规定。（3）注浆钻孔必须保保证孔向准准确。钻机机安装必须须平整稳固；钻孔宜埋设孔口口管；钻进进压力适当当。（4）帷幕注浆孔钻进进过程中应应进行孔斜斜测量，发发现偏斜超超过要求应应及时纠正正或采取补补救措施。（5）垂直的或顶角小小于5°的帷幕注注浆孔，其其孔底的偏偏差值不大大于表4..10-11中的规定定。孔深(m)2030405060最大允许偏差值值(m)0.250.500.801.151.50表4.10-1钻孔孔底底最大允许许偏差值（6）顶角大于5°的的斜孔，孔孔底最大允允许偏差值值可根据实实际实际情情况按表44.10--1中规定定适当放宽宽，方位角角偏差值不不宜大于5°。（7）钻注浆孔时应对对岩层、岩岩性以及孔孔内各种情情况进行详详细记录。（8）钻孔遇有洞穴、塌塌孔、掉块或涌水水等问题难难以钻进时时，可先进进行注浆处处理，而后后继续钻进进。（9）钻进结束等待注注浆或注浆浆结束等待待钻进时，孔孔口均堵塞塞，防止漏浆浆。4.10.3钻孔冲洗洗和压水试试验(1)钻孔冲洗洗注浆前对注浆孔孔进行冲洗洗；采用高高压水从孔孔底向孔外外冲洗。(2)压水试试验压水试验在钻孔孔冲洗后进进行，采用用简易压水水试验。压压力为注浆浆压力的80%，该值若若大于1MPa时，采用1MPa；压水20miin，每隔5min测读一次次压水流量量，取最后后的流量值值作为计算算流量，其其成果以透透水率表示示。基岩固结注浆的的检查孔按按规定进行行压水试验验，检查孔孔的数量不不少于注浆浆总孔数的的5%。注注浆..1浆液的制制备（1）制浆材料必须须称量，称称量误差应应小于5%，水泥等等固相材料料采用重量法称量。（2）浆液搅拌均匀匀，并测定定浆液密度度和粘滞度度等参数，做做好记录。（3）纯水泥浆的搅搅拌时间，使使用普通搅搅拌机时，不不少于3minn；使用高高速搅拌机机时，不少少于30s。浆液在在使用前过过筛，从开开始制备至至用完的时时间小于4h。..2注浆要求求（1）注浆压力和注注浆方法a.注浆压力按设计计图纸确定定，注入率率大的孔段段应分级升升压。b.注浆孔基基岩段长小小于6m时，全全孔一次注注浆。大于于6m或有水水时可选用前前进式注浆浆法。c.采用分段注浆时时，孔口无无涌水的孔孔段，注浆浆结束后可可不待凝。但但在断层、破破碎带等地地质条件地地质条件复复杂地区宜宜待凝，待待凝时间根根据地质条条件和工程程要求确定定。（2）浆液水灰比和和变浆标准准a.注浆浆液液应由稀到到浓逐级变变换。注浆浆水灰比采采用1、0.8、0.6（0.5）三个比比级。b.当注浆压力保持持不变，注注入率持续续减少时，或或当注入率率保持不变变而注浆压压力持续升升高时，不不得改变水水灰比。c.当某一比级浆液液注入量已已达到3000L以上上，或关注注时间已达达到30minn，而注浆浆压力和注注入率均无无显著改变变时，应换换浓一级水水灰比浆液液注浆。d.当注入率大于330L/min时，根根据施工具具体情况，可可越级变浓浓。e.注浆过程中，注注浆压力或或注入率突突然改变较较大时，应应立即停止止注浆，查查明原因采采取相应措措施。（3）注浆结束标准准帷幕注浆采用分分段注浆法法，在规定定的压力下下，当注入入率不大于于0.4LL/min时，继续续灌注60miin；或不大大于1L/miin时，继续续灌注90miin，注浆可可以结束。当长时间达不到结束标准时，应与有关人员共同研究处理措施。（4）超前注浆及补补充注浆a.超前注浆浆后未达到到设计允许许的出水量量标准，再再进行补充充注浆，采采用水泥浆浆或水泥浆浆、水玻璃璃双液浆。b.超前注浆浆压力超过过地下水压压2MPaa。c.结束标准准:连续30mm出水段出出水量不大大于10L/s。且经经监理人的的检查应符符合下列标标准：根据据监理人在在该量测洞洞段内布置置2个任意方方向、长度度的钻孔，钻钻孔孔底落落在洞壁径径向6.00m范围之之内,开孔直径径不大于991mm、钻钻孔直径不不大于755mm的钻钻孔，该测测段出水量量增加不超超过20%%。d.超前注浆浆检查安排排在开挖前前进行，超超前注浆效效果经检查查未能达到到上述标准准时，采取取补充注浆浆的方式进进行处理，直直到达到允允许出水标标准为止。4.10.5超前探测测孔及超前前注浆中遇遇到高压涌涌水时的控控制措施在高压涌水段施施工时，钻钻孔及注浆浆的施工应应采取如下下措施：⑴钻孔过程中，有有涌水产生生时应停止止钻进，连连接注浆管管路，启动动注浆泵进进行注浆。⑵分段前进式注浆浆止水。第第一孔钻杆杆退出后，根根据出水岩岩位，第二二孔及后续续孔减少钻钻孔深度，进进行第一段段注浆；第第一段注浆浆结束后，加加深钻孔进进行第二段段注浆，这这样5m、10m、15m分段段注浆，直直至结束。⑶注浆过程中，若若发生水压压力突然增增大浆液回回流，立即即提高注浆浆压力，继继续注浆。4.10.6钻孔和注注浆的质量量保证措施施..1技术措施施⑴一般超前探测钻钻孔、注浆浆孔采用液液压钻孔台台车钻进。较较深的超前前探测孔、注注浆孔等（30～60m），采用用地质钻机机钻进。⑵钻孔前由测量人人员准确测测定孔位，开开孔孔位偏偏差不能超超过设计图图纸规定。钻钻机及液压压钻孔抬车车钻孔前予予以固定，保保证钻进过过程中机具具稳定。⑶钻机钻机过程中中，随时用用孔斜仪检检查孔位偏偏差情况，及及时纠偏，确确保孔底偏偏差在规定定范围之内内。⑷钻进过程中，注注意钻进速速度基本保保持一致，若若突然出现现钻进速度度异常，及及时查明原原因，采取取措施。⑸钻孔完成后，及及时清孔和和注浆，防防止坍孔。⑹注浆前进行压水水试验，确确定透水率率，选定注注浆参数和和浆液的配配合比。⑺注浆过程中，按按照有关规规定，分级级分序对注注浆孔压注注浆液。⑻涌水段超前堵水水注浆时，首首次注浆前前，止浆墙墙采用模筑筑砼，砼的的厚度要经经过计算，满满足注浆压压力的要求求。以后的的超前堵水水注浆予留留上一循环环注浆段的的一定长度度作为止浆浆盘。⑼深孔堵水注浆采采用前进式式分段注浆浆方法，浅浅孔注浆采采用一次注注浆方式。⑽超前堵水注浆，按按规定的压压力和注浆浆量标准结结束注浆。涌涌水段注浆浆结束后，需需进行浆液液待凝，待待凝时间根根据浆液配配合比和涌涌水情况确确定。⑾孔口止浆器的加加工要满足足注浆管的的活动要求求，同时保保证不漏浆浆。⑿涌水段注浆采用用浓水泥浆浆或双液注注浆。⒀注浆所采用的材材料必需经经试验合格格后方可使使用。⒁钻孔和注浆过程程技术人员员进行全程程旁站，出出现问题，及及时处理。..2组织措施施⑴钻孔和注浆组织织专门的施施工队伍进进行施工，同同时成立专专业施工处处理小组。⑵成立专业“钻孔孔和注浆”技术管理理小组和质质量管理小小组，负责责有关施工工技术和质质量管理工工作。⑶每个施工循环开开始前，由由专业技术术人员对已已经完成的的洞段和掌掌子面的地地质情况、出出水情况进进行详细观观察，确定定施工方案案。4.11地地下水处理理施工组织织⑴施工现场应以超超前地质预预报资料作作为施工的的依据，在在施工中应应设专门的的安全员，建建立高压突突水、涌泥泥的预警机机制，配备备灾害出现现过程中预预警的通讯讯设施，制制定抢险办办法，预备备抢险物资资及设备，制制定灾害出出现过程中中的逃生通通道及自救救办法，最最大限度地地减小灾害害中的人员员伤害。⑵一旦出现突水涌涌泥灾害，在在自然不可可抗力面前前，只有先先等涌水及及涌泥量逐逐渐衰减，施施工机械及及人员在能能够保证安安全的前提提下，可先先施工挡水水墙，采用用重型结构构对突水或或涌泥口进进行封堵，然然后通过封封堵墙施工工钻孔，对对其进行注注浆和止水水加固后，再再行开挖。对对于无法封封堵的地下下水，采用用排水设施施进行引排排，当水流流的位置在在隧道上部部或高于隧隧道时，在在适当距离离外，开凿凿引水斜洞洞（或引水水槽），将将水位降低低到隧道底底部位置以以下，再行行引排。⑶以监测资料为依依据，明确确岩溶发育育区外的水水压力是否否可以折减减，分析在在高压水作作用下岩石石的化学损损伤以及水水力损伤的的演化，分分析碳酸岩岩在浸蚀性性水作用下下断裂韧度度的特性，分分清水压力力在围岩加加固圈以及及衬砼之间间的分配，为为加固圈厚厚度的设计计及锚喷支支护的优化化提供依据据。4．12注浆备用方案与与建议上述注浆方案实实施无效或或效果不大大时，下述述注浆备用用方案可为为业主提供供参考，其其方案的实实施必须经经过现场监监理等有关关部门同意意批准。4.12.1沥青注浆浆堵水技术术沥青注浆堵水适适用于高压压水超前注注浆。..1沥青注浆浆堵水技术术简介沥青注浆堵水技技术是一种种用于各种种水下或地地下建筑物物或在渗漏漏条件作业业的工作面面的防渗堵堵漏技术，早早在近一个个世纪前、热热沥青注浆浆技术就得得到了应用用。从那时时起，这项项技术在不不断地提高高和改进，广广泛应用于于各种水下下建筑物及及基础、隧隧道、桥桩桩、围堰等等防渗堵漏漏技术领域域。沥青注注浆堵水技技术的特点点是将沥青青加热，然然后用耐高高温的耐热热泵将热沥沥青泵入能能隔热保温温的注浆管管道，使之之能顺利地地送入渗水水处，达到到堵漏的目目的。使用用本发明，造造价低、工工艺简单，可可以改善水水电站、桥桥桩、隧道道等地下或或水下建筑筑物的施工工条件，提提高工程施施工质量，缩缩短施工工工期。该技技术在止水水、固土方方面是一项项有效、经经济、环保保的好方法法。沥青注浆材料：：沥青注浆浆施工的主主要关键技技术是热沥沥青的输送送技术和输输送管道的的隔热保温温问题，通通过市场调调查和现场场应用，并并经现场试试验验证，在在冬季，输输送管较长长或积水较较深的情况况下要采取取:热沥青的的输送管道道采用保温温软管、充充填保温料料的双层钢钢管、钢管管外套保温温软管等三三种方法是是可行的。在某些条条件下可直直接采用钢钢管输送而而不需保温温。从技术术性能看，100#和60#石油沥青青及水工石石油沥青都都可作注浆浆材料，但但水工沥青青的塑性变变形能力和和粘结力较较其它两种种沥青都强强，在要求求具有较强强的粘结力力或要求有有较好的塑塑性变形能能力的情况况下，可优优先考虑选选用水工沥沥青作注浆浆材料。但但从成本上上考虑，水水工沥青单单价约是100＃道路沥青青的2倍，因此此，综合考考虑，也可可选用100＃道路石油油沥青。通通过对沥青青注浆材料料和施工工工艺的研究究，对解决决水工筑物物各种大渗渗漏的补救救处理，有有了一种又又快又好又又省的解决决方法。当将热沥青注入入水饱和的的介质中时时，与水交交接的界面面迅速冷却却。这时界界面会产生生水汽，沥沥青的粘度度随之降低低。水汽作作用就如同同大气推力力使沥青流流进大大小小小裂缝和和孔洞，但但沥青团块块的内部仍仍然较热，它它继续突破破沥青和水水交界面上上已形成的的冷却层，这这一交界面面上的冷却却层能防止止沥青被水水冲掉，而而在冷却层层内的热沥沥青的特性性就如牛顿顿流体，以以与溶液浆浆材相似的的方式渗透透。热沥青还经常被被注入水泥泥基悬液注注浆液中，主主要是为了了达到如下下的一种或或多种目的的：降低浆液扩散。减少沥青的蠕变变灵敏性。快速冷却沥青，补补偿沥青在在冷却过程程中的热收收缩。增加最终产品的的力学强度度。降低水流速度，利利于水泥浆浆顺利注入入，否则水水泥注浆无无法进行。热沥青可渗入小小至0.11mm的裂裂缝中，并并使沥青、水水泥、岩石石良好粘结结，在较大大的孔洞或或裂隙中，水水泥基悬液液注浆和热热沥青浆液液可形成涡涡流。针对不同的用途途，可根据据沥青的粘粘滞性、流流变性等特特点选择不不同的产品品，高压流流体条件下下的大裂缝缝要求选用用加入聚合合物的粘度度大的沥青青，或注入入大量的水水泥浆，或或低流动性性的大密度度浆液以便便填充收缩缩缝和降低低蠕变。较其它用于止水水或控制水水流的注浆浆材料，尤尤其在水压压较高和水水流速高的的条件下，氧氧化沥青的的最大优势势就是不会会被冲走。它它的外表冷冷却层可使使材料不会会被水冲走走，而低粘粘滞性又保保证了自身身良好的渗渗透性。环境保护问题。美美国加州的的一座水库库（饮用水水）运用氧氧化的吹制制沥青衬砌砌以来，已已40余年。在1987年，华盛盛顿和俄勒勒冈州的野野生动物保保护部门还还使用氧化化的吹制沥沥青进行幼幼鱼繁殖水水池的衬砌砌。美国水水利工程协协会有关材材料滤出物物的标准已已经批准氧氧化沥青可可用于供水水设施上。沥沥青堵水技技术在我国国水利工程程也有一些些实例。..2沥青注浆浆堵水工程程实例⑴美国华盛顿州下下贝克坝，是迄今有记载的最早使用沥青注浆技术阻止坝肩下石灰岩层渗漏的工程，大约在75年前，据记载该措施在短期内非常成功。但由于沥青的蠕变，产生了次生裂缝，导致了进入石灰岩层的土的再次侵蚀。在20世纪50年代和60年代，再次采取了同样的措施，结果相似。1982年，在加拿大注浆专家的指导下，有意识地加入聚氨脂材料，但没有效果。在有80m水头、2200L/s渗漏量的水库基础的帷幕注浆中运用热沥青注浆，再次取得成功。注浆后两周，渗漏减少到只有原渗漏量的2％。⑵加拿大安大略省省斯图尔第第维尔坝，位位于马达沃沃斯卡河上上，建于19488年，高633m，长2488m。基岩岩以石灰岩岩为主。河河床部分斜斜面和节理理有风化的的云母状石石灰岩层。在在这一区域域，库水几几乎从基岩岩直接渗流流到排水廊廊道。热沥沥青加水泥泥浆灌注成成功地封堵堵住了0..370mm3/s流量、466m水头的的渗漏通道道。这一事事例说明，热热沥青加水水泥浆灌注注方法可以以得到高度度的控制，可可以既阻止止渗漏，又又不阻塞基基岩的排水水体系。1983年，决定定继续进行行热沥青加加水泥浆灌灌注。1984年，在大大坝的北半半部下基岩岩中，进行行了类似的的注浆，渗渗漏量由99000LL/s减少到几几乎没有。灌注施工中遇到的一个主要困难是在高速水流条件下、向基岩排水孔内7.5m深处宽度为0．2m的裂缝中注浆，必须有永久性的保证措施使排水孔通畅。热沥青加水泥浆灌注6小时后，渗漏停止但基岩排水孔仍旧畅通无阻。⑶台湾东部铁路新新永春隧道道，位于永永乐站与东东澳站之间间,全长44333m。该该隧道涌水水地段主要要为大理岩岩，19998年10月24日在里程N8+0058处遭遇突突发性大涌涌水，