圓梁山隧道全斷面注漿技術(shù)工程建筑論文_工學(xué)論

1、.論文范文題目：圓梁山隧道全斷面注漿技術(shù)工程建筑論文_工學(xué)論文編輯：小小簡介： 圓梁山隧道是渝懷線上最長的鐵路隧道，隧道出口掘進(jìn)至PDK355+020時(shí)遭遇巖溶涌水突泥，導(dǎo)致開挖面被淹，嚴(yán)重影響了正常施工，通過地質(zhì)鉆探等綜合預(yù)測預(yù)報(bào)手段并結(jié)合涌出物分析，決定采用全斷面預(yù)注漿技術(shù)進(jìn)行封堵，有效地堵住了地下水，并對(duì)圍巖進(jìn)行了加固，恢復(fù)了正常施工。關(guān)鍵字：隧道 巖溶 涌水突泥 全斷面注漿 1 概述：圓梁山隧道全長11068m，是新建鐵路渝懷線上最長的單線隧道，隧道主要穿越毛壩向斜和桐麻嶺背斜，其中毛壩向斜高壓富水區(qū)總長2200m，向斜翼部最大埋深780m，核部最小埋深550m。該段巖溶和巖溶水異常發(fā)

2、育，巖溶、高壓富水是地質(zhì)難題。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，毛壩向斜段正常涌水量為55000m3/d,，最大涌水量83000m3/d，且洞身處存在4.6MPa的高靜水壓力。毛壩向斜高壓富水區(qū)大量排水將會(huì)引起地下水位大幅度下降，甚至可能被疏干，直接影響居民的生產(chǎn)、生活用水，也可能引起局部地面的塌陷或開裂。為了減少隧道修建對(duì)周圍環(huán)境的影響。針對(duì)圓梁山隧道高壓富水區(qū)采取了“注漿堵水，限量排放”的施工原則。2 開挖面超前地質(zhì)探測及涌出物分析為確保圓梁山隧道的安全優(yōu)質(zhì)、快速順利施工，有效地采取施工方案，選擇合理的注漿方法，在圓梁山隧道施工中采取了多種地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報(bào)手段，如超前探水孔鉆探、紅外線、TSP地質(zhì)雷達(dá)超前地質(zhì)

3、預(yù)測預(yù)報(bào)和地質(zhì)素描等手段，通過對(duì)地質(zhì)預(yù)報(bào)信息的綜合分析，可以比較準(zhǔn)確地判明前方地質(zhì)情況。2.1 探測過程圓梁山隧道出口端平導(dǎo)掘進(jìn)到毛壩向斜高壓富水區(qū)后，獨(dú)頭掘進(jìn)達(dá)7133米，并在PDK355+058處開始進(jìn)行反坡開挖，為了確保施工安全，每30m進(jìn)行一次超前鉆孔，以探明前方地質(zhì)情況，圓梁山隧道出口端平導(dǎo)開挖至PDK355+019時(shí)，于2003年6月27日6點(diǎn)開始在掌子面采用MKD-5S地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行常規(guī)超前探測工作。超前探孔布置如圖1所示。圖1 探水孔橫斷面布置圖2 注漿段地質(zhì)情況示意Fig.1 Layout of water-exploring holes Fig.2 Geologic prof

4、ile of grouting segment在探水孔施作過程中，探1在整個(gè)鉆進(jìn)過程中，巖粉為深灰色顆粒，有白色方解石顆粒，有刺激性氣體逸出；鉆至3m處為破碎巖層，寬度約0.20.3m，鉆孔內(nèi)有水涌出，涌水量為20m3/h，充填有黃泥；840.6m巖粉為深灰色，較堅(jiān)硬，局部有破碎灰?guī)r，發(fā)生卡鉆。探2有少量水，鉆進(jìn)過程巖石破碎。探3孔深30.20米，當(dāng)探水孔鉆至15 m處有0.30.5 m巖溶管道，有巖溶水涌出，充填有泥砂和粘土，并含少量礫石，6月27日測得鉆孔涌水壓力為1.4MPa，全孔涌水量實(shí)測100 m3/h左右。于2003年6月28日結(jié)束探孔。通過探孔情況和地質(zhì)資料分析掌子面前方3m處有

5、一寬度較小的破碎帶，在15m處發(fā)育一小型巖溶管道。由于泥砂太多及停電影響，同時(shí)洞外大量降雨，導(dǎo)致探3#孔涌水量及水壓急劇增大， 7月5日涌水量增大到200 m3/h左右，由于此處反坡開挖，抽水設(shè)施由于泥砂和停電的影響導(dǎo)致掌子面大量涌水不能抽出，引起掌子面淹沒。后加快抽水，將掌子面水用兩路150mm鋼管引出，并在掌子面施作了模筑混凝土封閉掌子面，止?jié){墻厚2m，又因水大混凝土密封困難改為3m。掌子面穩(wěn)定后又進(jìn)行了TSP地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)和紅外線超前探水等探測和驗(yàn)證。根據(jù)以上地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)成果可判定前方地質(zhì)條件大致如圖2所示。2.2 涌出物分析2003年6月29日現(xiàn)場采集涌出物并對(duì)涌出物進(jìn)行篩分試驗(yàn)，測試結(jié)

6、果圖3、圖4示。圖3 涌出物成份比例圖4 涌出物篩分曲線Fig.3 Proportion of gushed-out materials Fig.4 Sieving curve of gushed-out materials由圖3、圖4來看：涌出物中粉砂、中砂占86%，而粗砂和礫石等占13.8%，礫石長約310mm，說明涌出物在巖溶管道中經(jīng)過長期遷移和沖蝕作用下被磨圓和篩選，因而隧道斷面內(nèi)巖溶管道或溶隙最大直徑大于10mm，涌出物累計(jì)篩余百分率曲線比較平緩，可見原地層充填物在未受到壓力水沖出前，其級(jí)配相當(dāng)合理，呈較致密結(jié)構(gòu)。從涌出物86%為中細(xì)砂可以看出，在巖溶形成過程中，由于地下水的溶蝕作用

7、，泥砂被搬運(yùn)填充在灰?guī)r裂隙中，后經(jīng)不斷溶蝕，逐漸形成巖溶管道。一旦超前鉆孔或隧道開挖揭穿巖溶管道容易發(fā)生涌水突泥。2.3 涌水量及水壓測試在超前探測和注漿過程中對(duì)平導(dǎo)掌子面涌水量進(jìn)行了測試和水壓測試如圖5、圖6所示。由圖5可見：在進(jìn)行頂水注漿前平導(dǎo)掌子面處涌水量是急劇增大的，然后逐漸趨于穩(wěn)定，最大涌水量200m3/h；由圖6可見：在封堵掌子面后涌水壓力不斷上升，最后穩(wěn)定在2.4MPa。圖5 掌子面涌水量變化曲線圖6 水壓力變化曲線Fig.5 Curve of water spraying on the face Fig.6 Curve of hydraulic pressure3 注漿設(shè)計(jì)及施

8、工3.1 注漿方案的確立根據(jù)超前探孔過程中涌水狀況，從安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮，結(jié)合該工程實(shí)際情況，針對(duì)前方出現(xiàn)的巖溶管道水，經(jīng)過反復(fù)研究，制訂了“以堵為主”的施工原則，采用了“注漿堵水，封堵巖溶管道，加固破碎地帶”的施工方案。根據(jù)溶洞區(qū)工程及水文地質(zhì)復(fù)雜，選用“深淺孔結(jié)合復(fù)式全斷面注漿” 堵水措施。3.2 頂水注漿和小導(dǎo)管周邊注漿根據(jù)二院要求及現(xiàn)場實(shí)際，在掌子面施作2.53m厚砼止?jié){墻，兩個(gè)探水孔的孔口管預(yù)埋入止?jié){墻，然后對(duì)其進(jìn)行頂水注漿。由于砼止?jié){墻與開挖面周邊密封施做的不夠嚴(yán)密，導(dǎo)致頂水注漿時(shí)周遍跑漿嚴(yán)重，于是決定在止?jié){墻周邊進(jìn)行小導(dǎo)管注漿。如圖7所示。小導(dǎo)管注漿管長L=3m，采用32mm焊接

9、鋼管。注漿管前端加工成圓錐狀并封死。花管部分長2m，在花管段上間隔30mm40mm，按梅花型布設(shè)46mm的溢漿孔。管尾部分采用兩道8mm的圓型鋼筋焊箍，其中一道用于纏上60cm左右的麻絲后用于止?jié){，另一道采用絲扣和注漿管連接。小導(dǎo)管沿隧道開挖輪廓線布置，略向外傾斜，外插角為50100。注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿和HSC漿液，其配比為W:C=0.8:1，C:S=1:1，凝膠時(shí)間為30s3min。超細(xì)水泥MC漿，其水灰比為1:10.6:1，HSC漿液水灰比為1:10.8:1，凝膠時(shí)間為30 min60min。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用定壓結(jié)合定量的原則，注漿終壓為23MPa，單孔注漿量為0.20.4m3

10、。圖7 頂水注漿和小導(dǎo)管注漿布置(單位：mm)Fig.7 Layout of withstand-water grouting and small pipe-grouting3.3 超前預(yù)注漿加固全斷面超前預(yù)注漿是在整個(gè)斷面上布孔，通過注漿形成截水帷幕，并加固周圍巖體，注漿加固范圍為隧道開挖面及開挖輪廓線外5.0m，注漿段長30m，即PDK354+0209DK355+990。注漿設(shè)計(jì)如圖8、9所示。注漿孔采用MKD-5S型鉆機(jī)成孔。開始用大直徑鉆頭鉆進(jìn)2m后安設(shè)108mm無縫鋼管作為孔口管。再改用90mm鉆頭鉆至1530m?？卓诠荛L度150cm，孔口處纏60cm的麻絲。并用HSC漿錨固。鉆孔深

11、度以達(dá)到鉆入巖層23為原則，采用前進(jìn)式分段鉆進(jìn)和注漿工藝。在巖溶管道段注漿是以堵水加固為目的，在巖石破碎帶（少量水）注漿是以加固地層為目的。因此在漿液配置及單孔注漿順序上予以區(qū)別對(duì)待。用引水管將水引出后，封閉掌子面。注漿時(shí)關(guān)閉閥門，形成靜水壓力注漿。對(duì)破碎無水巖層，初始注漿可注入稀漿（1.5:11:1）,因稀漿中的水泥顆粒在脈沖壓力的作用下對(duì)沖開及溝通裂隙能夠起到潤滑劑的作用,一旦裂隙沖開后即進(jìn)入正常的雙液漿注漿。 對(duì)于涌水量較大巖層，凝膠時(shí)間可適當(dāng)縮短，使?jié){液進(jìn)入地層后能較快凝固，避免漿液隨水流失，達(dá)到控制注漿的目的。圖8 超前預(yù)注漿孔位布置(單位:cm) 圖9 超前預(yù)注漿縱斷面布置(單位:

12、cm)Fig.8 Cross section of advanced pre-grouting holes Fig.9 Longitudinal section of advanced pre-grouting3.4 注漿材料注漿材料采用普通水泥單液漿或普通水泥水玻璃雙液漿（CS）。注漿孔無水時(shí)采用普通水泥單液漿，水灰比W:C=0.8:11:1；有水孔則采用單液水泥漿、普通水泥水玻璃雙液漿（CS漿）和超細(xì)水泥漿、HSC漿，根據(jù)水量大小選擇配比和漿液凝膠時(shí)間。涌水量小時(shí)，水泥C漿：水灰比W:C=1. :10.8:1，C:S=1:10.8:1, 水玻璃S漿濃度30Be?？變?nèi)水量較大時(shí)，水灰比W:C

13、=0.8:10.6:1，C:S=1:0.30.6,水玻璃S漿濃度3540Be，當(dāng)雙液注漿壓力上升到3MPa左右時(shí)，開始注入超細(xì)水泥（MC）或HSC漿，直到達(dá)到設(shè)計(jì)終壓7MPa。3.5 注漿工藝采用前進(jìn)式分段注漿工藝，鉆一段，注一段。分段長度根據(jù)鉆孔情況確定，若出現(xiàn)大的涌水或泥砂（Q10m3/h）則按12m分段；若涌水涌泥（砂）較?。≦10m3/h）或輕微卡鉆，則鉆孔注漿段長度可適當(dāng)加大至35m。如無涌水涌泥（砂）和卡鉆的情況發(fā)生，則可采用全孔一次性注漿方式進(jìn)行。以保證注漿質(zhì)量和減少掃孔作業(yè)，增加作業(yè)時(shí)間和效率。3.6 注漿參數(shù)注漿參數(shù)主要依據(jù)設(shè)計(jì)加固范圍和經(jīng)驗(yàn)選定，本段注漿縱向加固長度30m，

14、主要參數(shù)如表1所示表1 注漿參數(shù)表Table 1 Parameters of grouting參數(shù)名稱全斷面深孔超前預(yù)注漿備 注加固范圍掌子面及開挖輪廓線外5m鉆孔深度15m30m漿液擴(kuò)散半徑2m凝膠時(shí)間30s2min30s普通水泥水玻璃雙液漿注漿速度10100L/min注漿分段巖層完整且有水35m、巖層破碎且有水12m根據(jù)鉆孔情況確定注漿終壓69MPa單段注漿量1.13.32m3/m單段注漿量按Q=R2Ln計(jì)算參數(shù)取值n=0.10.3=0.8 =1.13.7 注漿順序注漿順序原則上先施作短孔，再施作長孔，最后施作檢查孔。注漿孔順序按由外到內(nèi)，從下往上分三序孔施工。三序孔的設(shè)計(jì)原則是水平方向上

15、采取跳孔原則（序孔采取跳孔，序孔采取間隔跳孔，序孔為余下孔位），垂直方向上采取隔行跳排原則。同時(shí)結(jié)合涌水水源點(diǎn)位置和水流方向，按由有水孔到無水孔的順序施工，檢查孔施工順序待注漿孔注漿結(jié)束后視現(xiàn)場情況而定。3.8 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用定量定壓相結(jié)合方式進(jìn)行注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)控制，當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量時(shí)，而注漿壓力不上升則調(diào)整漿液配比，縮短凝膠時(shí)間，并采取間歇注漿措施，控制注漿量。或注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，且注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%以上，即可結(jié)束注漿。3.9 效果檢查與補(bǔ)孔注漿根據(jù)現(xiàn)場鉆孔所揭示的地質(zhì)狀況，結(jié)合注漿過程中P-Q-t曲線分析，選擇可能出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行鉆孔檢查。檢查孔初步布設(shè)參見圖9。檢查

16、孔應(yīng)不坍孔、不涌砂，單孔涌水量應(yīng)小于0.2L/mmin。若達(dá)不到效果則將檢查孔作為注漿孔進(jìn)行注漿，注漿結(jié)束后再鉆檢查孔進(jìn)行效果檢查，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。必要時(shí)可取芯檢查。4 注漿效果評(píng)定圓梁山隧道出口平導(dǎo)PDK355+020PDK354+990巖溶管道裂隙段全斷面注漿，自2003年7月6日開始至8月6日結(jié)束，歷經(jīng)30天，注漿完成后，巖溶管道水被完全封堵，堵水效果很好，9個(gè)檢查孔均無水無砂，成孔良好。在隨后的開挖中巖壁干燥無水，溶管水得到有效的封堵，破碎帶得到了明顯的加固。同時(shí)漿液擴(kuò)散較遠(yuǎn)，距離平導(dǎo)30m的8#通道YK0+058處左側(cè)拱頂?shù)囊惶幜严端驳玫搅擞行У姆舛?，為保證迂回導(dǎo)坑和平導(dǎo)順利貫通

17、創(chuàng)造了有利的條件，說明此次注漿堵水和加固是非常成功的。轉(zhuǎn)貼于 rxAG|7qhWNxTLG6DlH?xoU?j?1lycXlfE;elpRB4MgoR:aKA8AmXM06rnd0Bo7PLZ7;C5eCH1f|i5a:AXdHX9_SRynfEW0jMSxaYQx2K9Wv1=pUuBP:asA7Z2e?6ShBNXGyk7pve;pJ:qvz2;:y;vuuYkauV1o4Q:07amWWyHo2SLnv0zPNp:Dt5X7nxRLGn:yJDH?8j|nlcm0GQX1E|sdW=s?aujmStD2mHJZYVmZlF90kGIEPWu3ZFneq8UQOeLG06fwQqS8hYt

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