海底隧道工程超前预注浆堵水施工-方案、方法、措施专项方案

海底隧道工程超前预注浆堵水施工方案、方法、措施专项方案目录TOC\o"1-3"\h\u293671超前预注浆施工方案 1201652断层破碎带透水性分析 3106483超前帷幕预注浆堵水设计 320133.1海域断层破碎带地段超前帷幕预注浆设计 4117153.2陆域浅埋地段断层破碎带地段超前帷幕预注浆设计 648983.3海域强、弱、微风化岩地层地段 7210554局部补充注浆堵水设计施工 7107345注浆堵水标准 9316806注浆堵水施工方案程序 9296567注浆堵水设计参数 1067407.1全断面帷幕超前预注浆堵水设计参数 10133847.2周边帷幕超前预注浆堵水设计参数 13207717注浆检查钻孔的布置原则 14167948注浆施工方法 14178068.1注浆试验 14313208.2注浆施工方法 1761338.3施工工艺 18208278.4施工设备 20235238.5工程质量检查 2440468.6注浆施工安全技术措施及注意事项 25211138.7施工组织 27208139初期支护渗漏水注浆 282075110二次衬砌渗漏水注浆 292218011超前钻探过程中出现高压力、大流量涌水时的处理 293143211.1原孔注浆封堵法 292595911.2引水分流封堵法 313260012隧洞开挖过程中出现涌水、突泥的处理 311824713注浆过程异常情况处理 321超前预注浆施工方案本合同段隧洞施工将要通过陆域段f1-1、f1-2、f1-5、f1-6断层破碎带、海域段f1-3、f1-4、f2-1、f2-2、f2-3等9条断层破碎带（海域断层破碎带水文特征见表2-1）。因此，施工中做好防水、防塌方，是隧道施工的重点，尤其是在海底下断裂破碎岩层中构筑隧道，直接处于水下，其关注及防治的重点是不能让海水泄漏涌入到隧道内，引发塌方甚致造成通天的灾害。表2海域段主要构造破碎带水文地质特征断裂编号岩性特征透水率（Lu）渗透系数（m/d）渗透性等级f1-1岩体以碎裂岩为主，风化严重，多呈散体状，宽度小于2米；两侧影响带宽度可为数米至十多米，差异风化现象较明显，岩体呈弱～微风化残余体夹密实砂砾土状。1～30.01～0.05弱f1-2微裂隙密集，风化严重，岩质极软，宽度仅为数十厘米，影响范围很小。1～30.01～0.05弱f1-3岩体以块（石）碎（石）状镶嵌结构～镶嵌碎裂结构为主，夹有条带状的碎裂～散体状岩体（见碎粒及碎粉），部分岩石中不规则微裂纹密集，岩质软硬不均；裂面多显示张性破裂特征，裂面较粗糙，埋深30米以上岩体裂隙面多被地下水浸染成褐黄色；破碎带内有辉绿岩侵入，辉绿岩比其外围岩体相对完整但抗风化能力较低，强风化底界埋深可超过15米，弱风化底界可超过25米；推测该断裂及影响带宽度大于50米。5～100.05～0.10大部弱局部中等f1-4岩体以块状～块碎状镶嵌结构为主，部分为镶嵌碎裂结构，岩石强度多属较软～较坚硬级，局部夹数毫米～数厘米宽的绿泥石条带（坚硬土状）；节理和裂隙多为密闭型；推测该断裂及影响带宽度大于50米。3～50.03～0.05弱f1-5为压性逆冲断裂，原岩挤压破碎后又被重新胶结，胶结较牢固，岩体呈块状结构～块碎状镶嵌结构，岩质较硬，后期裂隙多为密闭型；宽度约30米，影响带不明显。3～50.03～0.05弱f2-1岩体以块碎状镶嵌结构为主，局部为碎裂结构并夹碎粒和碎粉，部分不规则微裂纹密集，岩块较坚硬～坚硬，裂隙面被地下水浸染迹象明显；断裂旁孔处的岩体基本属块状结构，岩质坚硬，但发育微张～张性裂隙，深度35米以上的裂面多被地下水浸染成褐黄色，张性裂隙发育处渗透性属中等。断裂及影响带宽度小于20米。10～200．13中等f2-2岩体以块碎状镶嵌结构为主，岩块坚硬，局部夹有产状近垂直、宽数厘米的绿泥石化构造错碎物（坚硬土或极软岩状），裂隙多为密闭型，15米以下岩体裂隙面浸染迹象不明显。断裂及影响带宽度小于20米。5～100.03～0.06弱f2-3存在产状近直立、宽度数厘米～十几厘米的绿泥石化错碎物（坚硬土或极软岩状，易软化）；裂隙以密闭型为主，15米以上裂隙面被浸染迹象明显，其下裂隙面浸染迹象不明显。断裂及影响带宽度小于50米。3～60.03～0.06弱根据国外采用钻爆法修建海底隧道的施工经验，日本、挪威等海底隧道及锦屏山交通隧道（锦屏水电站交通洞）、明月山隧道（重庆忠县至垫江高速公路中的一条隧道）曾多次受到断裂、岩溶涌水、坍方给工程及施工人员带来巨大损失，教训是深刻的。为避免隧道施工突水、涌泥、围岩坍塌给工程造成的损失和对周围环境的破坏，和满足设计要求封堵地下水改善结构受力条件的需要，无论隧道陆域、海域地段的断层破碎带和地下水的防治均应采取“以堵为主”的超前预注浆的施工方案。2断层破碎带透水性分析基岩弱风化带多为中等透水性、少数弱透水性，微风化破碎岩体和断裂带大部为弱透水性、部分为中等渗透性，绝大多数微风化岩体为微～弱透水性、局部为中等渗透性。绝大多数地段，埋深20～25米以下岩体的地下水活动迹象或富水程度明显减弱，但局部地段20米以下仍有富水性相对较好的岩体。岩土体渗透系数和破碎带水文地质特征见“表2-2”。表2-2岩土体渗透系数统计表含水岩组渗透系数（m/d）透水率渗透性登记人工填土26.3126.31强透水性基岩弱风化带0.036~0.1500.1083.77~18.0411.50弱~中等微风化破碎岩（含破碎岩石）0.003~0.1440.0390.33~13.453.25微~中等基岩微风化带0.001~0.1340.0320.31~14.773.59微~中等3超前帷幕预注浆堵水设计根据隧道洞身所处地域和不同的围岩情况，施工中分别采用以下的超前帷幕预注浆堵水设计方案，以加固围岩和防地下水的渗漏。3.1海域断层破碎带地段超前帷幕预注浆设计⑴超前帷幕预注浆方案①全断面超前帷幕注浆海域断层破碎带水压较大，围岩破碎、断层岩体风化严重、局部存在断层泥，自稳性较差。因此在施工中，遇到超前地质预报前方围岩破碎、断层岩体风化严重或存在断层泥；超前探水孔单孔出水量大于60L/min；探水孔水压≥0.6Mpa（施工斜井隧道≥0.65Mpa）；V级围岩地段等情况，且隧道通过以上特征长度大于25m（需要两个以上注浆段注浆），除需要注浆对围岩进行固结以外，还需要对可能从隧道周边及掌子面前方出现的渗漏水及用水进行封堵，封堵的结果，就是在即将开挖的隧道的三维空间周边，形成止水帷幕，在这种情况下，就需要进行全断面超前帷幕预注浆进行固结和地下水的封堵，争取在隧道开挖后，做到将地下水的渗漏量控制在《合同文件技术规范》允许渗漏量范围内，或者做到滴水不漏。全断面超前帷幕预注浆设计方案见图7-2-1“全断面超前帷幕预注浆设计方案图”。②周边帷幕注浆若海域隧洞穿越超前地质预报前方围岩比较破碎，岩体风化严重；超前探水孔单孔出水量25L/min～60L/min；探水孔水压0.3～0.6Mpa（施工斜井隧道0.35～0.66Mpa），隧道通过以上特征长度小于25m，能在一个注浆循环范围以内，通过一循环的超前周边帷幕预注浆，实现周边帷幕和隧道前方低渗漏更好级别围岩的共同防御，抵御海水渗入隧道，周边帷幕注浆原理与全断面帷幕注浆基本一致，仅仅取消防御掌子面前方的隧道断面范围内注浆孔即可。③局部断面超前注浆在隧道局部断面围岩节理裂隙较发育或比较破碎，其余部位围岩比较完整；超前探水孔单孔出水量5L/min～25L/min；探水孔水压≤0.3Mpa（斜井隧道≤0.35Mpa）的情况下，根据破碎部位和破碎体与隧道的空间关系，实施局部断面超前注浆。④超前帷幕注浆范围根据目前掌握的地质资料，海域断层破碎带Ⅴ级围岩包括YK3+455～YK3+660及YK4+820～YK4+850两段，根据以上处理原则，分别采用全断面超前帷幕预注浆及全周边超前帷幕预注浆进行处理。图7-2-1全断面超前帷幕预注浆设计方案图3.2陆域浅埋地段断层破碎带地段超前帷幕预注浆设计陆域段隧洞洞身处于海平面以上，目前探明的Ⅴ级围岩断层破碎带为YK2+825～YK2+885，长60m，采用“周边帷幕超前预注浆堵水设计方案”，见图7-2-2“周边帷幕、局部帷幕注浆设计方案图”，即对浅层松软的Ⅳ、Ⅴ级围岩进行加固及防渗漏的注浆。3.3海域强、弱、微风化岩地层地段采用周边或局部帷幕超前预注浆堵水设计方案，见图7-2-2“周边帷幕、局部帷幕注浆设计方案图”。即对较完整、坚硬的Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级围岩进行防渗漏注浆。图7-2-2周边帷幕、局部帷幕注浆设计方案图4局部补充注浆堵水设计施工⑴开挖后初支前或初支后岩面或喷层表面有明显渗漏水，在铺设防水板前对渗漏水处理进行补充注浆，堵漏局部岩层裂隙水。见图7-2-3“局部补充堵水方案设计图”。⑵在二次衬砌完成后出现漏水时进行的堵水注浆，以堵塞因浇筑砼不密实出现的少量渗水。5注浆堵水标准根据设计采用的限排标准，主隧道注浆堵水后稳定水量不大于0.4m3/d.m，隧道围岩注浆后渗透系数小于1.5×10-5cm/s，检查孔涌水量小于0.15L/min.m。注浆后检查达不到此标准则补增钻孔注浆，直至达到允许出水标准。图7-2-3局部补充堵水方案设计图6注浆堵水施工方案程序超前预注浆堵水程序见图7-2-4“超前注浆堵水施工程序图”。图7-2-4超前注浆堵水施工程序图综合超前预测预报综合超前预测预报超前钻探注浆试验确定参数注浆设计全断面帷幕预注浆周边或局部帷幕超前预注浆钻注浆孔钻注浆孔注浆注浆注浆效果评判未达到注浆效果超前补充注浆达到注浆效果开挖开挖后注浆效果评判达至注浆效果初期支护防排水网络系统二次衬砌局部封堵注浆未达到注浆效果补充注浆补充灌浆效果评判达到注浆效果未达到注浆效果7注浆堵水设计参数7.1全断面帷幕超前预注浆堵水设计参数⑴注浆有效范围(帷幕厚度)注浆加固范围为隧道开挖线以外5m。⑵注浆段长度和止浆岩盘厚度注浆段长度设计为30m，开挖22m，预留止浆岩盘8m，第一起始止浆墙厚度采用20cm（C35砼）。⑶注浆压力根据科研课题成果和类似工程经验，裂隙岩体地层注浆设计压力一般需要比静水压力大0.5～1.5MPa；当静水压力较大时，宜为静水压力的2～3倍。海底隧道过断层破碎带超前预注浆终压初步确定为：P=1.5～3MPa。局部径向补充注浆终压为：1～1.5MPa。渗透注浆压力0.5～0.7MPa。回填注浆压力应小于0.5MPa。另外，注浆泵的压力应达到设计压力的1.3～1.5倍。注浆压力可根据现场注浆试验及施工需要逐步调整。海底段封堵涌水时，注浆压力可采用如下公式计算：P=Po+(2～4)MPa式中：P-注浆终压Po-涌水压力⑷注浆孔直径注浆孔开孔直径φ130，终孔直径φ108。⑸注浆范围：隧道开挖线以外5m；⑹注浆材料：注浆隧道结构物的工程材料根据结构类型、受力条件、使用要求和所处环境等因素选用，并考虑其经济性、可靠性和耐久性。主要注浆材料为水泥基浆液。施工时根据工程需要，选择一种合适的注浆材料或几种浆材配合使用。拟选用的注浆材料包括：①普通水泥单液浆；②特制硫铝酸盐水泥单液浆；③超细水泥单液浆；④普通水泥-水玻璃双液浆：水玻璃模数4～3.4，浓度为30～45Be’；⑤孔口止浆：注浆前在止浆墙内埋φ100焊接钢管作为孔口管，孔口管长2m，外露0.2m，并安装防喷装置。如果围岩比较完整，则考虑采用机械式止浆塞。⑥注浆管：φ32×3.25焊接钢管，TSS管，φ80焊接钢管，φ76管棚，φ42PVC管。施工中，根据地质条件进行选用。在地层涌水量较大的地段及海水连通断，采用特制硫铝酸盐水泥浆液，辅以超细水泥浆；对海域断层破碎带或节理裂隙密集带，采用超细水泥浆；对于陆域一般破碎地段，采用普通水泥单液浆，对于已经出露地下水需要对流动地下水进行封堵或注浆量大且压力不上升的地段，采用水泥—水玻璃双液浆。⑺浆液配合比及凝胶时间水泥浆水灰比W/C=0.6～1.2，由试验确定的凝胶时间要求。⑻注浆量：按每孔每延米0.2m3设计，并根据现场实际情况进行调整。⑼孔口管长度及直径：长2mφ100钢管套。⑽注浆结束标准：单孔注浆以定量定压相结合。定量标准：当注浆量达到单孔设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取双液注浆等措施缩短凝胶时间，使压力达到设计终压，结束该孔注浆；定压标准：各孔段均达到设计终压，并稳定10min，且进浆速度为开始进浆速度的1/4或注浆量达到设计注浆量的80%，即可结束该孔注浆。全段结束标准在所有单孔达到注浆结束标准的情况下，按总注浆孔的5～10%设计检查孔，检查孔满足设计要求停止该循环的注浆。每一检查孔每延米涌水量不大于0.15L/min，或局部孔涌水量不大于3L/min，否则补孔再次进行注浆直达设计要求为止（按设计标准0.4m3/d.m计算）。7.2周边帷幕超前预注浆堵水设计参数周边帷幕超前预注浆堵水设计参数中注浆有效范围即帷幕厚度设计为5m。注浆结束标准是：⑴陆地、浅埋段，单管达到设计注浆量或当注浆压力达到设计终压10min后，进浆量仍达不到设计注浆量，均可结束注浆；⑵海域一般地段，注浆达设计终压，且一组检查孔每个钻孔涌水量小于0.28L/min/m，可结束注浆。其余注浆设计参数同全断面帷幕超前预注浆堵水设计参数。7注浆检查钻孔的布置原则超前勘探孔的孔位布置根据超前预报资料进行。原则上沿洞轴线全断面布3～5个孔。超前勘探孔的孔深、孔向与超前灌浆孔一致。对漏水量超标的地段，超前勘探孔又可作为灌浆孔。8注浆施工方法8.1注浆试验为使注浆施工合理、有效，对代表性地质区段采用各种注浆方案进行现场试验，通过注浆机理研究结合室内试验成果分析，得出不同地质地层注浆加固的最优工艺和参数。注浆试验流程见图7-2-5“注浆试验流程图”。⑴试验目的：①不同注浆方案的适用性；②不同注浆材料、浆液配比在本工程断层破碎带的适应性及效果评价；③判断选定的注浆量、注浆压力等参数是否合理；④注浆工艺和注浆设备的配套；⑤确定合理注浆效果的检测和评价方法。⑵注浆试验程序及内容注浆试验程序和内容包括：制定注浆试验方案和实施大纲，编制注浆试验任务书和实施细则；进行注浆材料、浆液和结石的物理、力学和化学性能；按拟定的注浆工艺进行钻孔、冲洗、压水试验和注浆实施；按注浆效果鉴定的标准和方法进行注浆质量检验；对试验资料进行整理，对成果进行分析并编制试验报告。⑶室内试验项目施工放样钻机就位施工放样钻机就位钻孔钻孔完成安装注浆管压水试验钻检查孔钻检测孔安装检测管压水前声波检测浆液配制注浆注浆后声波检测注浆后压水试验开挖分析图7-2-5注浆试验流程图表7-2-1材料室内试验项目表指标材料品种配合比凝胶时间结石率抗压强度渗透性粘结强度耐久性综合性分析普通水泥√√√√√√√√超细水泥√√√√√√√√超细水泥+水玻璃√√√√√√√√硫铝酸盐水泥√√√√√√√√①材料配合比试验，通过对材料的配方试验，确定试验的各试样的配方方案。②凝胶时间试验，通过控制和调节凝胶时间以达到预定的注浆半径和注浆效果。③结石率试验，试验不同的浆液成分的结石效果，以达到较好的加固和抗渗目的。④抗压强度试验，通过材料的强度试验确定材料有使用范围。⑤渗透性试验，检测各种浆液的可注性。⑥粘结强度试验，通过试验被加固体与浆液的粘结程度来确定加固效果。⑦耐久性试验，对各材料配方进行冻融循环试验确认其合格性。⑷现场试验①试验孔的布置现场注浆试验每个孔采用一种材料、配合比、注浆压力。各试验孔之间间距0～5m。当隧道开挖至代表性性质地段后根据情况，选择一处掌子面作为试验断面，为保证注浆效果，先施作一层50cm厚的混凝土止浆墙，注浆过程中采用压力控制和注浆控制相结合的方式。注浆压力以渗透注浆压力和中压劈裂注浆压力两种控制。②现场记录统计计算各孔的注浆量，绘制各孔的流量和压力曲线，通过分析判断注浆效果。③检测孔在各注浆孔两侧1m范围内钻2个声波测试孔，通过测试注浆前后加固体的声波波速和动力参数的变化来评价注浆效果。④现场取芯通过对注浆前后岩样的对比注浆效果，同时利用该孔进行静水触探或轻便动力触探等方法对加固后的岩体力学性能进行对比。⑤压水试验对于加固后的孔进行压水试验测定加固体的渗透性的变化情况。⑥开挖分析利用实际开挖出的岩体观察和分析注浆效果。8.2注浆施工方法⑴超前帷幕预注浆本工程超前帷幕预注浆分为全断面帷幕、周边帷幕、或局部帷幕预注浆，根据本工程的特点，注浆方法采用多种方法相结合，以达到高效、快速的效果。①渗漏水量小，且地层较完整时，一次钻到设计孔深（30m），采用全孔一次注浆法注浆。②风化严重渗漏水量大，且地层较破碎时，采用5～7m分段前进式的注浆方法注浆。③当遇到压力较高、流量较大涌水情况时，处理方法详见“突涌水（泥）处理预案”一节。进行帷幕超前预注浆时，应提前在距帷幕预注浆掌子面10m处修建混凝土止浆墙、按先外圈后内圈钻注注浆钻孔，进行对隧道轮廓周边外设计的加固防渗帷幕注浆。8.3施工工艺工艺流程见图7-2-6“钻孔注浆工艺流程图”。⑴钻孔方法取芯孔采用回转钻进，终孔孔径不小于75mm；不取芯的超前勘探孔和注浆孔可采用风动冲击钻进，终孔孔径不小于45mm。⑵取芯方法在完整的岩石中，采用单管钻具取芯；在风化深槽断层、破碎带孔段，采用孔底反循环或单动双管钻具采取岩芯。岩芯应按顺序统一编号，填牌装箱，芯样拍照并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述。⑶钻孔偏差注浆孔孔位偏差不得大于10cm，因故变更孔位，应征得监理同意。钻孔时尽量采用长钻具以控制孔斜，在钻孔中应进行孔斜测量，一般每10m测斜一次，终孔段必须测斜，发现偏差及时纠正。孔底偏差值不得大于孔深的1/40。图7-2-5钻孔注浆工艺流程图⑷作好钻孔记录钻孔时应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可先进行注浆处理。⑸测水量和水压对涌水部位，均测定钻孔中的涌水流量、涌水压力和静水压力，并以此确定合适的注浆浆液和注浆压力。⑹浆液制备①所有制浆材料必须称量，水泥等固相材料应采用称重法称量，加水采用自动计量器，称量误差不得大于5％。②水泥浆液采用高速搅拌机搅拌，纯水泥浆液的搅拌时间应不少于30s，浆液在使用前应过筛，自制备至用完时间宜小于4h。③本工程设置可在洞内移动的制浆站，制浆站采用高速搅拌机拌制水固比为0.5:1级浓浆，通过输浆泵、输浆管经中转站将浆液输送至注浆工作面，输送浆液流速为1.4～0m/s。注浆所需的特种浆液在注浆工作面现用现配。⑺注浆①注浆时压力控制压力表与压力传感器安装在孔口回浆管路上，记录仪记录压力摆动的平均值，压力波动范围不大于注浆压力的20％。为稳定注浆压力，注浆泵一律配备空气蓄能器。②浆液变换超细纯水泥浆液水灰比采用1：1、0.8：1、0.5：1等三个比级，开注水灰比1：1。特种浆液的选用根据注浆情况现场确定。变浆标准：除大漏水段堵漏注浆外，注浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变。8.4施工设备⑴钻孔设备根据本工程注浆钻孔工作量及难度，钻孔主要采用日本生产的矿研RPD-150C，该设备具有钻孔效率高、移动灵活、操作简单方便等特点，钻机整机见图7-2-6“矿研RPD-150C整机图”。该钻机主要配置技术参数为：①钻头直径65mm～137mm；②实际钻进速度0.1～0.5m/min；③钻孔深度80m；最大钻速80rpm；④最大扭矩8000N-m；⑤打击数2200bpm；⑥打击能750J；⑦推进力0～60KN；⑧发动机111Kw。该配置能很好满足本隧道地质条件。图7-2-6矿研RPD-150C整机图在一台钻孔设备不能满足要求时，再根据实际情况选用国产MK-5或MKD-5S等钻孔设备，以满足注浆钻孔的需要。⑵灌浆设备与工具本工程拟采用中、高压注浆泵、高速搅拌制浆机、立式双桶储浆搅拌机、注浆自动记录系统、注浆塞。①高压注浆泵：选用PH250型自动润的活塞式注浆泵，包括：一液压动力系统，包括油箱和冷却系统；一套电控系统；一套自动润滑系统。PH250型超高压注浆泵主要技术参数如下：电动功率：45KW—1450rpm—280V；外形尺寸：长度：4m；高度：1.4m；宽度1.5m；重量1825kg；最大压力：25Mpa；最大流量：6600升/小时；液压油箱容量：60升。注浆泵整机图见图7-2-7“PH25注浆泵整机图”。图7-2-7PH25注浆泵整机图另外，辅以国产的黑旋风3SNS-A注浆泵、ZJB(BP)-30A和HJB-3型灰浆泵，以满足注浆施工的要求。注浆设备性能参数见“表7-2-2”。表7-2-2注浆设备性能参数表注浆机型号ZJB(BP)-30A3SNS-AHJB-3PH25柱塞直径（mm）456464柱塞行程（mm）100流量（L/min）0～1100～2070～500～110额定工作压力（MPa）30101.525额定功率（kW）5518.5545总重量（t）1.350.930.5818.25外型尺寸（mm）1982×1056×9001800×950×7052400×1400×1500②立式双桶储浆搅拌机：容积为2×200L，搅拌轴转速51r/min。该机装置了密度传感器，可自动测试浆液密度，并与注浆数据采集与监控系统连接，可显示和打印浆液密度值及历时曲线。③高速搅拌制浆机。高速制浆机采用ZJ-800,制浆效率达到每小时6000升。④注浆过程和数据记录系统拟采用“四参数”（注浆压力、注入率、浆液密度、岩体抬动）注浆数据采集与监控系统。该系统配有自动压力和流量显示器，并可按规范要求自动生成所有统计报表及成果图。仪器连接装配见图7-2-8多路灌浆监控系统装配连接图。图7-2-8多路灌浆监控系统装配连接图⑤根据不同的涌水条件和涌水压力，采用灌浆塞和孔口封闭器相结合的方式进行灌浆。所选用的孔口封闭器和灌浆塞的性能如下所述：孔口封闭法灌浆在深孔、浓浆、高压条件下时，极易发生“铸钻”事故，不铸钻孔口封闭器可有效解决这一难题。不铸钻孔口封闭器首次采用表面镀铬技术和高压密封技术，从而解决了高压状态下旋转、漏浆问题。使用此封闭器，孔内浆液在孔内射浆管的强制搅拌作用下始终处于受搅动状态，可有效地防止沉淀、析水，对细小裂隙和夹泥破碎带有更好的穿透能力。同时，免去了降压、活动射浆管的操作，有利于减轻劳动强度。不铸钻孔口封闭器的技术指标为：搅动转速0～300r/min；可上下活动10～40cm；适用深度150m内的灌浆孔。⑥注浆塞注浆塞拟采用YS型系列液（气）压注浆塞及活塞式机械膨胀塞，适用于纯压式注浆，前者主要优点是膨胀率高，封闭可靠，但价格较昂贵。后者的主要优点造价较低，适应地层能力强，缺点是膨胀率稍小。两者均可用在先导孔注浆、压水及检查孔压水，规格有Φ56mm、Φ66mm、Φ76mm和Φ91mm四种，注浆塞见图7-2-9注浆塞示意图。YS型液（气）压灌浆塞活塞式机械YS型液（气）压灌浆塞活塞式机械膨胀灌浆塞8.5工程质量检查注浆效果检查首先是单孔和全部注浆孔均满足注浆结束标准，无漏注现象，然后通过分析法、检查孔法、开挖取样和物探方法进行综合评价。开挖前主要通过检查孔观察法和物探方法进行效果检查，必要时对检查孔取芯。开挖后应采用物探和钻孔取芯检查注浆效果和注浆范围是否达到设计要求。⑴帷幕注浆工程质量应以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料和检验测试资料的分析，进行综合评定。⑵帷幕注浆检查孔应在分析施工资料的基础上在下述部位布置：①帷幕中心线上；②断层、岩体破碎、裂隙发育等地质条件复杂的部位；③末序孔注入量大的孔段附近；④钻孔偏斜过大、注浆过程不正常等分析资料认为可能对帷幕质量有影响的部位。⑶帷幕注浆检查孔应采取岩芯，绘制钻孔柱状图。8.6注浆施工安全技术措施及注意事项⑴注浆施工安全技术措施①制浆前，对于注浆材料的性能、规格应进行测定，不符合技术要求的材料不准使用。②采用双液浆时（水泥水玻璃），每换一级浆液浓度，应测定凝胶时间。③为防止浆液中混入纸片、杂物、水泥硬块等堵塞管路。在搅拌机倒灰口及放浆出口处应设过过滤网。④注浆过程中，必须注意观察注浆压力（泵压及孔口压力表）和吸浆量的变化情况。当注浆泵压力发生巨增，吸浆量迅速减小或不吸浆时，一般是泵的吸水笼头或吸浆球阀堵塞。如果泵压突增，而注浆孔压力上升很慢或不上升，而吸浆能力下降或不吸浆，多为混合器或钻孔发生堵塞，应及时处理。⑤注浆过程中压力突然下降，增大流量仍不回升，属跑浆或超扩散，可采用缩短凝胶时间，增大浆液浓度或低压间歇注浆的方法来解决。⑵注浆施工安全注意事项①每一注浆段都必须按设计要求留够止浆岩盘或筑混凝土止浆墙，防止注浆的反压使掌子面坍塌。②钻进注浆孔时，应尽可能避免坍孔卡钻事故。在换钻具和钻孔时，应采取措施防止水压反射钻杆伤及人身和损坏设备。③在注浆掌子面附近10m范围内，岩壁应加强喷砼层或衬砌，必要时可架设钢支撑，以策安全。并应经常观察附近有无裂缝和跑浆现象。④注浆完成后，确认无浆液凝固后，方可将孔口阀取下，并应将空孔部分用水泥砂浆封填密实。⑤认真遵守钻注机械设备的操作规则，所有注浆人员必须严格执行专项作业的防护要求，尽可能减少或免除浆液和粉尘对人身及机械设备的侵害。严禁湿手操作任何钻注设备及其它带电机具。⑥应设置专门的孔口封闭装置钻机应有足够的推力，遇高压地下水时能够直接与双液（水泥、水破璃）注浆泵相接，进行高压注浆。⑦注输浆管路能承受1.5倍最大注浆压力，注浆设备应配置高压注浆泵，耐蚀注浆阀门，钢丝编织胶管，大量程压力表，其最大标值应为最大注浆压力的2～5倍。8.7施工组织⑴过断层破碎带施工决策由于过断层破碎带施工具有很大的风险性，因此施工中必须做到科学判断、合理决策，将施工风险降到最低。过断层破碎带施工决策流程见“图7-2-10”。图7-2-10图7-2-10过断层破碎带施工决策流程图⑵施工人员组成项目部成立注浆作业工班，工班配备200人，其中管理人员16人，主要负责钻孔、注注浆和支护等工作，每一注浆段需劳动力约106人，若在进行钻孔注注浆时，劳动力不足时，灵活调剂劳动力，以缩短作业时间。劳动力安排见表7-2-2“注浆劳动力计划配备表”。表7-2-2注浆劳动力计划配备表职能组组数（个）每组人数（人）总人数（人）备注钻孔机组21020注浆机组21530制浆机组21632制浆、输浆、配浆排污机组2612辅助机组2612电工、司机、修理工等总计106人⑶施工设备配备机械设备配备见表7-2-3“超前钻孔注浆主要设备表”。表7-2-3超前钻孔注浆主要设备表序号设备名称型号及规格数量（台）备注1多功能钻机RPD-1501注浆钻孔3全液压坑道钻机MK-52注浆钻孔4阿特拉斯凿岩台车353E1注浆钻孔5移动式电动空压机英格索兰2浆液灌注6注浆泵SNS-140/152可注砂浆7输浆泵BW200/418立式双桶储浆搅拌机GJ-4002浆液拌制9中转储浆搅拌机1.5m31序号设备名称型号及规格数量（台）备注10注浆数据采集与监控系统1套13比重称10测试浆液比重14马氏粘度计946ml215旋转粘度计NXS-11218螺杆泵2PNL119高速搅拌机ZJ-4001浆液配置20管床1注浆管路配件加工21车床C620×7501注浆管路配件加工22电焊机15KVA2注浆管路焊接9初期支护渗漏水注浆隧道初期支护后在铺设防水板前，针对局部表面渗水量≥2L/m2·d时，对此处周围不小于2m范围内进行补充注浆，钻注φ56钻孔，孔距为1.5m、深4m的注浆孔，安设孔口管进行注浆，逐孔钻注以形成堵水帷幕。注浆采用单液超细水泥浆或采用双液水泥水玻璃浆，注浆压力0.5～1.5MPa。10二次衬砌渗漏水注浆如二衬施工缝、变形缝和衬砌表面发生渗漏水，此时主要采用预留在衬砌表面的注浆管进行注浆。采用浆液材料超细水泥，注浆压力0.1～0.3MPa。11超前钻探过程中出现高压力、大流量涌水时的处理在超前钻探过程中可能会出现高压力、大流量涌水，这也是注浆堵水工作的重点。遇有这种情况，必须先进行注浆封堵。封堵的方法有原孔注浆封堵法和引水分流封堵法。11.1原孔注浆封堵法原孔注浆封堵法是指在涌水的钻孔中用钻机的机械力将高压注浆塞固定在孔口部位，然后进行双液或单液注浆堵漏。①安设注浆塞：用钻机的立轴钻杆做注浆管，将液压注浆塞通过连接头固定于钻杆上，通过钻机立轴将注浆塞压入涌水孔中。注浆塞长度0.8m，安设在距孔口1～2m的位置，然后用液压泵升压，使注浆塞膨胀，封闭孔口。国内最新研制的液压注浆塞可以承受25MPa的注浆压力，能够满足本工程的承压要求。②注浆压力：安设好注浆塞后要对孔内的静水压力进行测定，以确定合适的注浆压力。注浆压力大于静水压力2MPa。③单液注浆：单液注浆具有工艺简单、易于操作等特点，故应优先选用。但所选用的浆液必须具有以下特点：遇水不分散、流动度低、可以泵送、失去流动性的时间在5～20min、结石有足够的强度等。见“注浆材料”节。施工时，应在现场做浆液试验，以准确控制凝结时间。其凝结时间的长短用吸浆率来控制，吸浆率大则凝结时间控制在5min左右，吸浆率相对较小时则凝结时间相应长一些。每次搅拌的浆液必须在预定时间内注完。④双液注浆：根据具体情况，也可以采用双液注浆。采用水泥-水玻璃双浆液。当进浆量很大、泵压长时间不升高时，凝胶时间取1～2min；当进浆量中等、泵压稳定上升时，凝胶时间取3～4min；当进浆量较小、泵压升高很快时，凝胶时间取5～6min。凝胶时间的控制可以采取以下三种方式：一是水灰比固定，水玻璃浓度不变，调整双液比例；二是水玻璃浓度不变，双浆液比例固定，调整水灰比；三是水灰比不变，双浆液比固定，调整水玻璃浓度。⑤浆液配合比：采用水泥—水玻璃双液注浆，实际配合比根据岩石裂隙情况、注浆压力和浆液扩散半径通过试验确定。⑥注浆结束标准：吸浆率在20～30L/min以下，达到设计终压后继续注浆10min。⑦复注：待凝8h后，重新扫孔进行复注。⑧注浆效果评定与追加注浆孔：注浆结束后应待凝8h，然后再进行下一段的勘探孔钻进。若不再发生涌水、突泥现象，则直到孔深30m为止；若又发生大的涌水，则仍采用上述方法进行处理。涌水处理结束后，应对注浆效果进行检查和评定。其方法是在被注孔一侧0.5m处钻一检查孔，观察并记录其漏水量的变化情况，若漏水量还较大，则作为补孔注浆。11.2引水分流封堵法当涌水压力过大造成膨胀式液压注浆塞无法安设时，在涌水孔一侧打一注浆孔，其孔位布置在受涌水影响较小的位置。钻进角度要通过计算，以保证在富水部位与涌水孔接近，并进入富水构造，见图7-2-10“引水封堵灌浆示意图”。在钻进侧孔时，开孔孔径要大于正常孔径一级，并根据岩石的完整情况开孔1～2m，镶铸孔口管。新开的孔作为注浆孔，涌水孔作为引水降压孔。还可以根据涌水压力情况决定是否增加引水降压孔。注浆工艺与原孔注浆封堵法相同。掌子面掌子面6-2-10引水封堵灌浆示意图12隧洞开挖过程中出现涌水、突泥的处理由于地下水发育的不规律性，尽管采用了超前预测预报、超前探孔等手段对地下水进行探测，但有可能还存在个别盲区，这样在施工中将有可能出现涌水、突泥等情况。这时的堵漏注浆一般应按下列步骤进行施工：⑴钻设若干个与裂隙相交的注浆孔，并镶上孔口管；⑵漏水裂隙凿槽，先用棉纱、麻纱等对缝嵌塞，迫使渗水全部从管中流出，然后再用快凝砂浆将槽填平；⑶对注浆孔进行压力注浆。涌水、突泥现象非常严重，无法用上述方法处理时，应做混凝土止水墙。具体方法如下：根据其喷水、喷泥的距离，先用沙袋施作2～3m围堰，同时根据水量在围堰的外侧施作3～5m厚的混凝土止水墙，并通过钢管将围堰内的水导出止水墙外，同时增加排水能力，启动移动泵站台车排水系统；另一方面在不影响围岩和混凝土止水墙的前提下在围堰中抛填片石。围堰和止水墙须封闭坑道全断面。止水墙施作完成并达到设计强度后，关闭预埋的导水管，同时观测止水墙的稳定性和止水性能。如止水墙的稳定性和止水效果不好，则打开导水管，在止水墙