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高压富水隧道帷幕注浆施工技术

摘要:通过研究隧道断层破碎带的地质、水文性质,对高压富水区采

用帷幕注浆施工技术方案,通过对注浆参数、工艺、结束标注、检测手段的应用

介绍,提出适用该地区相同地质隧道高压富水区注浆方案,每个注浆循环缩短为

12天,且处理效果满足设计、施工要求。

关键词:高压富水,隧道,帷幕注浆,施工技术

1、项目概况

广昆铁路新温泉隧道洞身横穿高原低山丘陵剥蚀区,隧道的最大埋深约

70米,长2165m,属长隧道,隧道净空采用15×12.5m。隧道进口处两侧均有冲

沟发育,据调查,该两沟内常年流水,且降雨后其流量会增大很多,具有暴涨暴

落的特点。在隧道进口至LK42+200地段,F8断层倾向NW,倾角70°~80°,

断层宽度约120m。围岩以全~弱风化泥质粉砂岩、砂岩为主,夹泥岩,受断层

F8影响(图1),岩体风化强烈,岩石极破碎,裂隙极发育。勘察时地质钻孔注

水试验估算正常涌水量约为102.75m3/d,隧道埋深58m~93m,受断层F8影响,

属于高压富水区,对隧道开挖影响很大,尤其在夏季施工,可能造成涌水危险。

注浆处理主要集中在断层破碎带内的高压富水区。

2、帷幕注浆施工技术

由于该段落较长,强~弱风化岩体破碎,且原岩夹泥岩为极软岩,结合

超前地质预报结果,最后经项目部研究决定采用全断面帷幕灌浆技术对

DK1025+950~DK1026+090段围岩进行治堵处理,每循环处理长度为30m,开挖

25m后预留5m作为止浆岩盘,本段落处理分为4个循环,第一次注浆前在掌子

面前喷射30~40cmC30混凝土,用以封闭掌子面周围岩体。

2.1浆液扩散半径及注浆孔布置

根据厚壁筒公式,采用第四强度理论计算,并类比其他工程项目,最终

确定浆液扩散半径为隧道开挖轮廓线外不小于3m。注浆孔环向间距不小于50cm。

(图2)

2.2注浆材料和压力

注浆材料选用超细水泥,由于帷幕段基岩裂隙发育强烈,且帷幕浆液扩

1

散半径不小于3m,所以选用W:C为1.0。注浆压力的大小与岩石的完整性程度、

注浆孔深度、涌水压力、注浆材料等有关。本项目结合部分注浆试验,最终确定

注浆压力不低于2.5Mpa,且随着钻孔的深度加深,注浆压力逐渐增大。

2.3注浆孔径和孔口管埋设

该工程采用钻孔直径108mm的钻头开孔,终孔孔径采用89mm。注浆孔

孔底间距控制在4.0m左右。成孔施工开始关键控制好外插角,也即使钻机成孔

方向和设计注浆孔方向一致。开始段遵循“低压、慢速”原则,当钻孔进尺在

2.5m左右,停止进尺,退出钻杆,预备埋设孔口管。孔口管安装是否妥当是注

浆成败的关键。本处理段由于地处高压富水区,快速安装是关键。孔口管采用¢

108无缝钢管,长度2.5~3.0m,使用机械顺钻孔锚入岩体至少2.0m,孔内涂环

氧树脂锚固剂,增强管体周围的密闭性。与注浆机连接接口部位采用抱箍连结。

(图3)

2.4钻孔注浆

孔口管安装完毕后,继续就位钻机采用¢89进行钻进,钻孔达到设计

深度后开始进行注浆。注浆方式采用前进式,钻一段注一段,每段长度控制在

7~10m,直到完成。钻孔注浆的关键部分:①钻孔位置及外插角纠偏控制;②开

始注浆浆液由稀到稠,注浆量先大后小;③钻孔和注浆顺序应由外向内,同一圈

孔间隔施工;注浆时如遇窜浆或跑浆,采用间隔一孔或几孔注浆方式;周边帷幕

注浆方式应根据围岩性质和涌水量大小确定采用前进式或后退式注浆;一个孔段

的注浆作业一般应连续进行到结束,不宜中断,应尽量避免因机械故障、停电、

停水、器材等问题造成的被迫中断,对于因实行间歇注浆、制止串浆冒浆等有意

中断,应先将钻孔清理至原深度以后再行复注[1]。

3、处理效果检测

3.1注浆完成标准

满足注浆结束的条件可以从注浆量、检查孔涌水量、岩芯浆液充填情况

等方面入手。注浆总量可按下式计算:Q=πR2Lnαη(式中,Q为单孔注浆量,

m3;R为浆液扩散半径m;L为注浆孔长,m;n为地层的裂隙,取2%~4%;α为

浆液在岩石裂隙中的充填系数,视岩石情况取0

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