关角隧道突水机理及处治技术1概要.ppt

未开挖段掌子面单孔涌水量：40m3/h ，断层破碎带 ，全断面帷幕注浆 帷幕注浆前后对比图 已开挖段单孔涌水量5～40 m3/h,且出水点众多，出水段落较长 ，径向注浆 已开挖段边墙或拱部单孔涌水量：40m3/h，对施工进度、运营排水有较大影响 ，围岩较好, 涌水主要为溶隙水 ，局部顶水注浆 4、浆液的选择及配合比选择 根据隧道突涌水特点，裂隙-溶隙及溶腔等情况，采取不同的注浆堵水材料，具体如下： 掌子面突涌水，水压较高、水量较大，采取帷幕注浆，注浆材料采取水泥-水玻璃浆液，普通水泥42.5水泥、水玻璃双液浆（水：水泥：水玻璃 =1：1：0.6~0.7） 洞身裂隙水，水压较小，水量较大，采取径向注浆，注浆材料采取马丽散堵水材料（树脂：催化剂=1:1），膨胀系数为3～25倍左右（无水时膨胀系数大于3，有水时膨胀系数大于10） 5、施工方案、工艺及实施 由于涌水面多存在集中出水点水压较大，孔口管施工难度大及围岩较破碎，封水施工难于控制，为确保安全，不能进行扩孔及加强支护，因此在不存在搭接注浆段落施工止浆墙，在施工过程中，预埋端部带法兰盘的孔口管。止浆墙设计厚度3m，采用C25混凝土浇筑，嵌入隧道开挖周边轮廓1m。采用架立钢模板，脚手架加固，输送泵泵送混凝土施工。在长距离持续注浆段落除出现特殊情况，影响注浆施工及安全情况下补做止浆墙外，其余均预留5m作为下循环注浆止浆岩盘。 止浆墙及预埋孔口管施工 止浆墙施工完成后，在周边及拱部局部出现涌水，故在止浆墙出水部位钻孔后安装端部带法兰盘的孔口管，孔口管采用锚固剂及棉、纤维、木楔等物固定于钻孔内，并安装阀门。安装完成后进行封闭止浆墙注浆施工，注浆材料采用水泥、水玻璃双液浆，水灰比1：1，水玻璃浓度35Be，模数3.2，水泥浆与水玻璃体积比1：0.7，保证浆液的胶凝时间在20s之内。注浆封闭效果达到孔口管阀门关闭时，止浆墙整体不能出现渗水、漏水现象。 孔口管埋设及止浆墙封闭 止浆墙埋设孔口管及封闭 钻机钻孔及前进式注浆 采用C6钻机通过预埋孔口管间隔钻孔，先钻最外圈的注浆孔，考虑注浆扩散半径对注浆效果的影响，一次性钻孔长度为8m，然后进行注浆，待浆液基本凝固后，再次对原注浆孔进行钻孔注浆，直至达到设计长度。按照上述前进式注浆施工工序，依次完成三环超前帷幕注浆孔的钻孔及注浆施工。为了保证浆液的扩散半径、强度及耐久性。 采用C6钻机根据标记的钻孔位置及设计角度在止浆墙上钻孔，钻孔深度控制2.5~3m，然后安装端部带法兰盘的Ф100孔口管，并对孔口管进行加固处理。 注浆效果检查 浆液经24小时后基本达到强度，施工注浆效果检查孔，检查孔根据注浆前现场的出水情况重新钻孔进行检查（不可利用既有注浆孔），施工8个检查孔，检查孔深度22m，沿斜井方向钻孔，钻孔结果显示没有出现较大的出水。 施作检查孔 掌子面开挖掘进及补注浆处理 探孔完成后，没有发现探孔内出现较大的涌水后，掌子面开始开挖掘进。由于止浆墙与掌子面交接处属帷幕注浆薄弱部位，止浆墙开挖到2m时，采用长度4m的超前小导管进行注浆加固，确保掌子面开挖安全稳定。为减小对围岩的扰动，爆破开挖时采用“短进尺、弱爆破”的原则，且掘进长度每循环不能超过2m，确保预留5m长岩盘作为下循环超前周边帷幕注浆的止浆墙。 如开挖施工后掌子面周边继续出现较大的涌水，则再次对掌子面进行周边补注浆；如开挖后在拱墙范围出现较大的集中出水点，则对此点进行局部顶水注浆；如开挖后在拱墙范围出现大面积出水，且水量较大时，则进行大范围的径向注浆堵水 六、结束语 关角隧道通过突涌水机理分析，确定了地下水类型为基岩裂隙水和岩溶裂隙水，溶腔构造不发育，对施工基本无影响。施工中根据裂隙-溶隙型掌子面突涌水、构造带型掌子面突涌水和季节变动带洞身突涌水模式的机理，制定了针对不同突涌水模式的注浆处理方案，以“以排为主、以堵为辅”的原则，采用超前全断面帷幕注浆的方法实现封堵，实施超前帷幕注浆预留的安全岩盘厚度根据理论计算结果选取注浆圈厚度不超过6m、围岩渗透系数与注浆圈渗透系数比值不超过4时，注浆止水效果最显著，实现了超前探水、突涌水防治与处治技术相结合，顺利快速通过富水区段施工。 谢谢大家！ 中铁十六局集团有限公司西格二线工程指挥部 钱富林 一、摘要 二、突涌水机理分析 三、突涌水模式 四、隧道突涌水处治技术 六、结束语 一、摘要 本文立足于关角隧道建设实践，研究关角隧道突涌水灾害的发生机理，分析突涌水的形成条件、类型，提炼突涌水的水文地质概念模型和突涌水模式；采用理论分析、数值模拟、经验总结等方法，归纳总结了一套突涌水处治技术，包括超前地质预报方案、注浆方案、地表导流，针对不同的突涌水模式采取相应的处治方案。 在关角隧道施工过程中，穿越了长大段落岩溶富水区域，涌水压力基本