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1、城陵矶长江穿越隧道南岸沉井底部注浆总结城陵矶长江穿越隧道南岸沉井底部注浆总结一、注浆概况一、注浆概况城陵矶长江穿越隧道南岸竖井注浆施工包括沉井壁后封堵承压水注浆、沉井底部注浆加固、竖井盾构出洞及盲洞土体注浆加固。二、设计及变更情况二、设计及变更情况沉井底部加固注浆采用水泥水玻璃双液浆，在刃脚上部约 1.0m 处预留注浆孔 16 个，原设计孔深 3.81m，底部布设注浆孔 41 个（详情见设计图） 。由于沉井下沉至标高+7.1m 后，下沉极其困难，变更为提前封底，现封底后刃脚距基岩平均约 1.2m（根据预留孔钻孔记录判断） ，原设计刃脚沉入基岩 2.0m，这样给注浆增加了难度，由底部加固注浆变为
2、封堵粉细砂层、角砾、卵石层承压水及加固注浆，因此注浆必须严格按要求操作，否则将会给破底施工带来危险或被迫重新封底注浆造成工期延误及经济损失。由于沉井未进入基岩，预留孔钻孔深度变更 10.0m，孔口间距约 0.8m，并增加破底后补充注浆，其它孔按原设计施作。三、实际注浆施工情况三、实际注浆施工情况（一）（一） 、注浆孔钻设、注浆孔钻设1、钻孔直径及孔口管、钻孔直径及孔口管根据地层情况及水文情况，注浆采用前进分段式，钻孔需要多次扫孔钻进；沉井刃脚砼浇注施工时已预埋 16 个 75mm 预留孔（PVC 塑料管） ，穿透砼保护层后，便有涌泥、涌砂，水囊式止浆塞没有购进的情况下，安装 1.5m 长、70
3、mm 的孔口管（无缝钢管） ，用棉纱封堵砼与钢管之间缝隙止浆，孔口管上焊接法兰盘连接注浆管路注浆。第一段注浆完成后第二段钻孔时，由于孔口管孔径较小，而钻机设备陈旧，精度、功效较低，钻进速度缓慢，为了加快施工进度，改为在预两留孔中间重新破壁钻孔注浆，开孔直径 91mm，穿透砼后钻孔直径73mm；安装 90mm 孔口管进行注浆。沉井封底面共布设注浆孔 4 圈 41 个，开孔（安装孔口管段）直径 91mm，注浆段钻孔直径 73mm。钻孔总深度、分段长度、钻空顺序及数量根据钻孔地质、水文情况进行现场调整，一般钻孔顺序先预留孔后底板孔，先底板外圈孔后内圈孔。2、刃脚预留钻孔、刃脚预留钻孔刃脚钻孔由于注浆
4、孔延长而导致终孔间距增加，注浆扩散半径要求增大，因此刃脚 16 个注浆孔必须全部施作，若检查注浆效果较差，还须补钻注浆，达到设计要求确保矿山法施工安全。根据钻空记录分析判断：预留孔钻至 5.56.5m 分别钻至基岩，基岩强度较高，进入基岩后钻进速度缓慢，且进入基岩后钻孔中涌水量并无增加，说明基岩比较完整密实达到三级围岩标准，现场调整钻孔、注浆参数，预留孔钻孔深度由 10.m 调整为进入基岩 0.51.0m，即钻孔深度为 6.57.5m；钻孔顺序针对刃脚到基岩距离、及沉井过程中发生涌砂情况，先钻距离基岩较浅孔、及发生过涌砂侧注浆孔，即 3#11#孔先钻先注，为了减少钻孔次数和提高钻孔效率，两台钻
5、机分别钻一孔注一孔，利用邻近孔注浆部分扩散浆液，改变原来跳孔注浆原则，依次钻孔，最后集中精力钻 1#2#、12#16#孔，平均每孔扫、钻孔次数 34 次，提高了钻孔、注浆效率。3、底部围岩加固钻孔、底部围岩加固钻孔底板设计共计钻孔 41 个，钻孔顺序先内圈后外圈，根据沉井未进入基岩的实际情况及基岩实际风化破碎情况，调整为先外圈后内圈，先水小砂少侧后水大砂多侧；并将钻孔深度调整为进入基岩 0.51.0m，钻孔分段长度根据涌水、涌砂大小确定，一般分段 0.53.0m，水小、砂少 12 次钻孔到位。根据底板外圈钻孔水文、地质记录分析推测，基岩裂隙较小，整体性较好且风化程度不是很严重，建设单位工期要求
6、十分紧张的情况下，底板内圈不考虑钻孔、注浆，在底板正中间41#钻探水孔检查堵水效果。在底板外圈注完浆后，6 月 11 日，41#钻探水孔检查出水量很小约每小时 12m3，说明基岩裂隙水很小，内圈注浆可以改为开挖有水时小导管补充注浆，提高施工进度，缩短分项工程施工时间，确保施工工期。6 月12 日，注浆薄弱处 12#（未注浆）钻探水孔检查出水量很小约每小时 0.51m3，分析推测砂、卵石层及基岩裂隙水封堵效果较好，可以结束底部钻机钻孔。4、钻孔存在的一些问题及经验教训、钻孔存在的一些问题及经验教训、钻机选型不理想，钻机比较老化笨重，经常出故障检修频繁，移位、定位、复位困难，每台钻机只能等该孔注浆
7、结束后才能移开重新开孔，两台钻机几乎不能同时工作，两台钻机钻孔时间之和约 300 小时，工作效率低，严整影响工期，建议北岸竖井注浆选用轻型水平钻机钻预留孔，可以重新复位，轻型地质钻机钻底板孔，为了保证竖井空气质量，建议采用电动钻机。、钻孔前，清理干净底板淤泥及外卸浆液，保证孔口管安装及封堵孔口质量以免孔口漏浆而增加扫孔次数；或不安装孔口管直接用水囊式止浆塞时，防止泥砂、石子进入孔中，卡钻杆或止浆塞，造成不必要的工期延误及经济损失。、司钻工人应较详细记录钻孔各段地质、及水文变化情况（随时停一下钻机供水观察、记录涌砂涌水情况） ，以便确定钻孔先后顺序，注浆各参数的及时调整，确保注浆效果。、钻孔前应
8、由测量人员准确定位，否则造成布孔间距不均匀，钻孔倾角、水平距离误差较大，从而造成扩散半径不够形成注浆死角，不能满足加固堵水要求。、钻机钻 C30钢筋混凝土速度缓慢，且需用价格昂贵的金刚石钻头，钻进速度约 0.3m/小时，钻 C25素混凝土速度 0.6m/小时，钻细砂层及卵石层速度较快34m/小时，基岩绿泥板岩钻速为 0.8m/小时。（二）（二） 、注浆、注浆1、注水泥、注水泥水玻璃双液浆材料选样试验如下表水玻璃双液浆材料选样试验如下表双液浆试验记录表项目名称水灰比质量比水泥浆：水玻璃波美度Be凝胶时间（s）缓凝剂%备注1：1254101：1304901：11：1355601：0.735390
9、1：1 1：0.3352201：1254801：0.7304304：31：0.3353001：1251142室内试验1：1 1：1305712003 年 4 月 9 日4月 10 日在北岸试验室进行材料试验，水玻璃样品为岳阳产：51Be水泥为 PO32.5R 普通硅酸盐水泥，欢凝剂是 Na2HPO4；水玻璃能满足注将要求。1：1357711：1353001：1423504：31：142430岳阳产水玻璃与作 试验所送样品不符， 不符合注浆要求。 (42Be)1：1355601：135490现场试验1：11：135620长沙生产水玻璃经过多次调试后符合注浆要求。 （42Be）根据试验记录可以得出
10、结论：水泥水玻璃双液浆在一定的范围内随水玻璃浓度降低凝胶时间缩短；水泥水玻璃双液浆在一定的范围内随两者的体积比减小凝胶时间缩短；水泥水玻璃双液浆在一定的范围内随水灰比的增大凝胶时间延长；水泥水玻璃双液浆在掺加 12%的欢凝剂（Na2HPO4）后，凝胶时间延长比较显著；室内试验做了三组双液浆抗压试块，掺加 12%，结果试块抗压强度较低（12Mpa） ，所以注浆施工中没有考虑加欢凝剂；由于岳阳生产的水玻璃性能达不到注浆要求指标，但长沙生产的水玻璃有时又供应不上现场注浆用量，使用岳阳水玻璃给注浆效果造成一定的影响。2、根据钻孔记录推测的注浆加固、堵水地层概况、根据钻孔记录推测的注浆加固、堵水地层概况
11、沉井刃脚附近为一层厚度约 0.60.8m 左右的粉细砂层，含水强度低、失水强度高，容易随水流动形成涌砂；沉井刃脚下部为 1.01.3m 厚的中砂小卵石层，含水丰富、补给充足；卵石层以下为绿泥板岩，板岩风化较严重、但有一定的强度，节理、裂隙含水量不大，未发现破碎带。地层及注浆孔示意图如下：3、注浆参数的确定、注浆参数的确定注浆参数表项目名称水灰比（w：c）水泥浆：水玻璃水玻璃波美度凝胶时间扩散半径分段长度注浆终压（MPa）备注0.8：14h1.5m25（m）0.50.8单液水泥浆1：14h1.5m25（m）0.50.81：11：135（Be）4570（s）2.0m0.53m0.81.2双液浆 1
12、.33：11：140（Be）3045（s）1.5m0.52m0.81.2水玻璃不同注浆加固堵水范围6.58.0m注浆速度3050L/min单孔注浆量50m34、注浆施工、注浆施工4.1 注浆方式根据沉井堵水加固所处地层的水文、地质情况：地下水压力较大、补充丰富，涌水、砂、涌小卵石，成孔非常困难，注浆方式只能采用分段前进式注浆方式。4.2 注浆顺序严格按上述钻孔的先后顺序，钻一段注一段、钻一孔注一孔。即先注预留孔后底部孔；先注底部外圈孔后内圈孔；先注涌水、砂石较小孔，后注涌水、砂石较大孔（先西北侧距基岩较近、后东南侧距基岩较远） 。这样有效利用邻近孔的部分扩散效果，便于钻孔成孔，有效形成地层加固
13、范围的挤压、密实作用，达到注浆目的。4.3 注浆工艺4.3.1 注浆施工场地布置鉴于竖井下场地狭小，同时考虑到施工进度，两台钻机错开钻孔，注浆泵置于套井上双液注浆管路连接示意图如下图（以前进式注浆为例） 。双液注浆管路连接示意图4.3.2 注浆施工准备工作（1）注浆管路连接：单液注浆管路连接方式比较简单，双液注浆管路连接见上图。竖井底部注浆因场地狭小，将注浆机、及搅拌机等设备布置在地面，大部分注浆人员在地面操作，以减少井下钻孔和注浆相互干扰，提高工作效率。（2）根据预计的注浆量，检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求，如不能保证连续注浆要求，则要等补足数量后才能注浆。（3）要对注浆系统进行压水检
14、查，压水压力一般为设计注浆压力的 1.2 倍。以检查各注浆机具的密封性和完好性，同时检查搅拌机运行状况，发现问题立即解决，以避免在注浆过程中因机械故障而造成注浆中断。（4）安装法兰盘或水囊式止浆塞在一般水压的钻孔中，尽可能采用法兰盘作为止浆系统；当静水头很高时，孔口漏水封堵困难时，选用小直径高膨胀水压式栓塞。栓塞的耐压强度应大于7MPa，安装时送入封底砼孔中适当位置，加力膨胀。通过中心管向地层注浆；法兰盘是通过同直径的球阀跟注浆管连接或加工变径接头跟球阀、注浆孔口管相连接。（5）压水试验注浆系统检测合格后，立即转入压水试验。按一个压力阶段进行全孔压水试验，压力零点为静水压力。先观察静止水压，一
15、分钟一次，当连续三次压力变化幅度均小于压力平均值的 1%时，则最后一次即为静水压。然后进行试验，试验时每 2 分钟同时记录一次压入水量和压力值，直至达到稳定，稳定标准为连续 4 次观测值的变化幅度均小于平均值的 1%。压水试验过程应按规定格式详细纪录，根据地层的渗透性能确定注浆配合比。4.3.3 浆液配制（1）单液水泥浆先在机内放入定量清水进行搅拌，后放入水泥，连续搅拌 3 分钟即可。（2）双液浆水泥浆的配制同上，水玻璃浆的配制方法是先在搅拌桶内加一定量的清水，然后再放入一定量的浓水玻璃，搅拌均匀即可。两种浆液通过注浆机在混合器处混合后进入地层。CS 浆中水泥浆越浓，水泥浆与水玻璃浆的体积比越
16、大，则凝胶时间越短，一般在 30 秒到 90 秒；若要缩短或增长凝胶时间，可加入速凝剂或缓凝剂，可调范围十几秒至十几分钟。（3）浆液配制注意事项为保证浆液质量，配料时制浆材料必须计量准确，水、水玻璃可采用体积称量法，水、水泥、水玻璃误差不应大于 5%。搅拌时不得将绳头、纸片等杂物带入搅拌机内，搅拌后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。搅拌时间不得少于规定值，以免浆液搅拌不匀。4.3.4 注浆施工工艺要求（1）对于涌水压力较小的注浆孔，将法兰盘连接在孔口管上，可注单液水泥浆。对于水压力较大的注浆孔，安装水囊式止浆塞，先注部分单液水泥浆后注双液浆。（2）若岩石破碎或因涌砂、水量过大，不能一次成孔时，分段前进式注浆，在该注浆段完成注浆后，扫孔钻进至下一段，然后注浆。如此往复，直到设计深度。（3）注浆压力的控制开泵前旋转压力调节旋钮将油压调在要求的油压刻度上，随注浆阻力的增大，泵压随之升高，当达到调定值时，自动停机，不致于产生超压注
