探讨环向注浆技术在安远公路隧道止水中的应用[公路隧道]

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1、公路隧道 2 0 1 1年第 2期 总第 7 4期 环 向注浆技术在 安远公路 隧道止水 中的应 用 李 生杰 1长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室西安 7 1 0 0 6 4 2甘肃路桥公路投资有限公司 兰州 7 3 0 0 3 0 摘 要隧道施工中涌水是一种常见的地质灾害 而且时常引起比较严重的后果 在施3 g发生较大规模 的涌水 施工会严重受阻 影响工期 本文结合安远公路隧道工程实际 提出了环向注浆技术处理涌水的方法 并 有显著的效果 有效抑制地下水位的下降 减少对生态系统的破坏 关键词公路隧道环向注浆涌水 隧道施工中涌水是一种常见的地质灾 害 而且 时常引起比较严重 的后果 尤其 当隧

2、道穿越 断层 破碎带和松散岩体时 发生几率更大 大部分隧道 在施工中会 出现涌水灾害 一旦发生较大规模 的涌 水 隧道施工会严重受阻 影响工期 同时会有一定 的生命危险 因此选 择合理 的方案来 处理涌水灾 害 对于减少损失具有 非常重要 的工程 实际意义 本文结合安远公路隧道工程实 际 提 出了环 向注浆 技术处理涌水 的方法 并对技术措施和效果进行分 析 对以后同类工程具有一定的参考和借鉴意义 1 工程概况 安远隧道位于 G 3 O 永登至古浪段高速公路 是 该路段 的控制性工程之一 隧道右线 YK2 3 9 7 3 5 2 YK2 4 0 4 2 2 0 全 长 6 8 6 8 m 左线

3、 Z K2 3 9 7 3 5 2 2 4 0 4 2 0 0 全长 6 8 4 8 m 隧道建筑限界净宽 1 0 2 5 m 净高 5 0 m 隧道地质条件较差 围岩以 V 4 8 级为 主 隧道施工至 Z K2 3 9 7 5 1 9及 YK2 3 9 7 5 1 3时 掌子面开始淋水 而后随着掌子面向前开挖 出现 比 较大的涌水 特别是拱顶左侧 出现浑浊泥水 现场 测得 隧 道 最 大 涌 水 量 为 左 线 4 8 l r n 3 h 右 线 6 0 1 m3 h 该段为第 四系冲洪积碎石 亚粘土 弱胶 结状 水浸后崩解 因此极易发生塌方 2 止水方案 根据隧道 涌水状 况 采用 环

4、向注 浆止 水方 案 图 1 注浆小 导管采用长 6 m 外 径 4 2 m il l 壁厚 4 n l m 的钢花管 间距 1 0 0 c m 环 向 2 7 5 a m 纵向 注 浆小导管沿钢拱架外缘 以斜插 角 4 5 打入 围岩 端 部与钢拱架焊接在一起 注浆浆液采用水泥一水玻 璃双液浆 水 水泥 水 玻璃 一1 1 0 0 5 水玻 璃浓度 3 5玻美度 模数 2 4 注浆设计压力 初压 为 0 5 l 0 MP a 终压为 2 0 MP a 塞 墨 鱼 堡 墼 图 1 环向注浆止水方案 李生杰 环向注浆技术在安远公路隧道止水 中的应 用 3 注浆技术实施 3 1 注浆辅助工作 1

5、钻孔 开孔前 搭设施 工平台 通过调整脚手架施工 平 台高度 调整钻机角度 钻孔时控制好钻孔角度 2 小导管安装及封 口 钻孔结束后 进行 清空 然后插人小导管 用快 硬水泥药卷浸水后作为封空材料 将钻孔 口与小导 管之间空隙封堵严实 在小导管口安装止浆阀 3 注浆材料及制浆 1 在浆液类型选择上 既要考虑其结石体的耐 久性 还要考虑控 制浆液 的扩 散程度及分 散程度 浆液类型采用纯水泥浆或水泥一水玻璃浆液 水 泥 选用 P 0 4 2 5级普 通硅酸盐水泥 水 泥细度要求 为通过 8 0 u m方孔筛的筛余量不大于 5 所用的水 泥必须新鲜无结块 每批进场水泥均应有出厂合格 证及检验分析报

6、告单 不合格水泥不能使用 水玻 璃浓度采用 3 0 4 0玻美度 模数为 2 4 3 0 2 凝胶与凝结时间 浆液凝胶的确定一般应采用 C S浆液作压注试 验 当进浆量很大 泵压长时间不升高 时 胶凝时 间 选 1 2 mi n 当进浆量 中等 泵压稳定上升时 胶凝 时间选 3 4 mi n 进浆量较小 泵压升高很快时 胶 凝时间选 5 6 mi n 双液浆的凝胶时间不 同于凝结时间 凝胶时间 较短 是指由流动状态 变为不流动状态 的过程 凝 结是水泥浆体开始失去塑性的时间 施工控制分 3 种情况 水灰 比固定 水玻璃浓度不变 变换双液浆 比 例 当水玻璃所 占比例 由小 到大 凝胶 时间则

7、由长 到短 初 终凝 由快到慢 水玻璃浓度不变 双液浆比例固定 变换水灰 比例 当水灰 比由小到大 凝胶时间由短到长 初 终凝 由快到慢 水灰 比不变 双液浆 比例固定 变换水玻璃浓 度 当水玻璃浓度由高到低 凝胶时间由短到长 初 终凝 由快到慢 3 浆液拌制 采用在 隧道 内现场拌制 拌制好 的浆液通过管 道送至各注浆孔进行注浆 3 2 注浆施工 1 注浆前的准备工作 各注浆孔在施工期间 都必须随时做好注浆前 的各项准备工作 注浆前的准备工作有 注浆材料 到场 机 电设备检修 管路安装及安全检验等 1 水泥 水玻璃 拌浆桶就位 2 注浆管路 系统连接完好 先进行压水试验 无泄漏后进行 3 混

8、合器 三通 离注浆孔尽量缩短距离 4 注浆检查活塞螺丝是否有松动 起转有无异 常 5 注浆完成后或故障停机必须及时清洗管路 2 注浆 由于岩石裂隙的发育情况 地下水渗流速度 止 水封堵的空 间容积及其连通性 的差 异是千差万别 的 要取得好的注浆效果 必须认真地掌握好 控制 好 每一注浆段 的注浆全过程 珍惜每一孔 每一注浆 段的注浆机会 掌握好注浆的几个重要参数 1 注浆时 先 注人清水检查注浆孔是否通畅 然后高速档注 l O mi n左右纯水泥浆对松 散体预处 理检查上浆情况 测定注浆孔吸浆率 再注普通水泥 或水玻璃双液浆 2 注浆出现管 口或局部跑浆 必须采用锚固剂 或喷混凝土进行封堵

9、当出现较大面积的跑浆 可采 用间歇注浆或加大双液浆水玻璃浓度注浆 3 注浆泵量控制 变速手柄 开始注浆时采用 2 3 档 当注浆出水量增大时采用 4档 6 0 L mi n 4 注浆压力 注浆压力是浆液扩散 的动力 是 监测浆液在裂隙中充填扩散过程是否正常的主要依 据 注浆压力系指注浆所承受的全压力 施工过程 中一般将压力表安装在孔 口处 注浆压力与岩层裂 隙发育程度 涌水压力 浆液材料的粘度和凝胶时问 长短有关 目前均按经验确定 设计注浆压力 终压 值 一水压力 P 水 2 MP a 5 浆液浓度变换 岩石注浆一般采用先稀浆 后浓浆逐级加浓 的 原则进行浆液浓度的变换 初始浓度根据岩石单位

10、吸水率确定 一般在裂隙岩层 中注浆连续灌注 3 0 4 0 mi n仍不起压 则 改用浓一级 的浆液 当加 浓一 级 的注浆 压力上升很快 则应立即变稀 回到原来 的 浓度继续灌注 当采用最浓的水泥浆灌注仍不起压 时 则应采用间歇注浆 间歇时间为注浆初凝以后 终凝以前 必要时可采用其它如加速凝剂措施 6 注浆结束标准 注浆结束标准对注浆质量起控制作用 掌握好 注浆结束时机 既可以使注浆达到设计要求 取得 比 较好的堵水效果 又可以节省工程费用 49 公路 隧道 2 0 1 1 年第 2期 总第 7 4期 单孔注浆结束标准 注浆压力逐步升高至设计 终压 并继续注浆 1 0 mi n以上 注浆结束

11、时的进浆 量小于 2 0 I mi n 注浆全段结束标准 所有注浆孔均已符合单孔 结束条件 无漏注现 象 检 查孔涌水 量小于 0 2 I m mi n 注浆后实测涌水量小于 5 m m d 浆液有 效注入范围值大于或等于设计值 3 3 注浆过程技术措施 1 注浆前 掌握浆液充填率 注浆 量 浆液配 比 凝胶时间 浆液扩散半径 注浆终压等指标 2 一个孔段 的注浆作业一般应连续进行直 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 制止串浆冒浆等而有意中断 则应先扫孔至原 设计深度 以后进行复注 3 注浆顺序由外向内 同一圈

12、孔间隔施工 4 岩层 破碎容易造成坍 孔时 采用 前进式注 浆 否则采用后退式注浆 5 当注浆中断时间超过浆液的凝胶时间 应在 浆液凝胶之前把浆液从注浆管路系统 中排 出 用清 水冲洗干净 查 明中断原因 排除故障 处理好 以后 再恢复注浆 6 为保证注浆质量 浆液搅拌每桶时间不得少 于 5 mi n 水泥浆制备到用完时间不得大于 4 h 7 对注浆材料的凝胶时间需进行测定 不符合 技术要求 的材料不得使用 8 为防止浆液中混入纸片及水泥硬块杂物堵 塞管路 在搅拌桶进 口及 出 口处设置过滤筛或过滤 网 9 注浆过程中 必须注意观察注浆压力和吸浆 量的变化情况 当出现异常时 应立 即检查并及时

13、处 理 1 0 注浆中出现注浆压力突然下降 流量增大 属跑浆或超扩散 可采用缩短凝胶时间 增大浆液浓 度或采用低压 间歇注浆方法 及时调整处理 3 4 注浆效果检查 注浆段的注浆孔全部注完后 进行注浆效果检 查和评定 不合格者应补钻孔注浆 对注浆质量的 检查和评定要对注浆过程中的各种记录资料进行综 合分析 分析注浆压力和注浆量变化是否合理 是否 达到设计要求 4 注浆效果分析 5 O 4 1 钻芯取样 为了验证注浆对 围岩特征的改善情况 对注浆 区域进行钻芯取样 钻芯取样图如图 2 所示 并对取 样岩芯进行结石 率和抗压强度测试 试验结果表 明 岩体的结石率达到了 9 5 5 符合有关规 范要

14、 求 岩体的结石率必须达到 9 5 以上 的要求 岩体 2 8 d平均抗压强度达到了 6 7 MP a 符合规范 2 8 d 极限抗压强度不低于 5 8 MP a 要求 图 2 注浆后钻芯取样 图 3注浆后掌子面状况 4 2 掌子面状况 注浆 前 现 场 测 得 隧 道 最 大 涌 水 量 为左 线 4 8 1 m h 右线 6 O l m h 出现比较大的涌水 特 别是拱顶左侧出现浑浊泥水 注浆后 无涌水现象 偶尔拱顶 出现淋水状态 图 3为注浆段 围岩开挖后 的掌子面情况 本工程实例说 明环 向注浆技术对隧 道止水有重要作用 5 结 语 1 结合安远公路隧道工程实际 提 出了环向注 浆技术

15、处理涌水的方法 并通过现场配合 比试验确 定了注浆材料 的配合 比 详细介绍 了注浆方案 2 对注浆后现场钻芯取样 的岩芯结石率和抗 李生杰 环向注浆技 术在安远公路 隧道止水 中的应用 上 接 第 4 3页 5 结 语 三亚绕城公路主线工程凤凰 酸梅隧道 2 6 6 0 m 分别 自2 0 0 9年 7 月 1 8日和 2 0 0 8年 1 1 月 6日开工 在业主 代建 监理和施工各方共 同努力下 2 0 1 0年 1 2月 2 5日已安全完成主体工程 即将转入路面施工 在凤凰 酸梅两座隧道 的模筑混凝土衬砌的施工中 通过试验实践 检测结果表明 公路隧道施工技术 规范 J TG F 6 0 2 0 0 9 将原规范拆除模板 时混凝 土强度 2 5 MP a提高为混凝土强度应达到5 0 MP a 是符合实际 科学合理 切实可行 的 同时补充完善 了以往采用 2 4 1 6 h拆模 的做法 缩短了模筑混凝 土衬砌周期 提高设备利用效率 5 l