《小浪底北岸(济源)承压水》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小浪底北岸(济源)承压水（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、小浪底北岸（济源）灌区工程四标段11#隧洞 高位承压水段超前固结灌浆施工方案开封黄河工程开发有限公司 小浪底北岸（济源）灌区四标项目部目 录1、工程概况2、方案编制依据3、工程地质及水文地质4、超前固结灌浆技术方案5、施工组织目 录及资源配置6施工安全及质量保证措施1、工程概况四标11# 隧洞穿越地区属山间多出泉水地段，岩层中地下水丰富，断 层带属富水性构造，局部地段存在高位承压水。F29断层在桩号 14+69015+060区间与11#隧洞轴线基本呈垂直相交，根据初设阶 段工程地质勘察报告提供数据，F29断层带承压水最大水位高程为 330331m，高出洞底约126m。预测施工时隧洞洞室最大涌水
2、量为 0.41m3/s，预测F29断层带宽520m，对洞挖的影响长度范围约为 370m。F29断层高承压水部位在洞挖过程中可能存在严重的突水突泥地质灾害，影响施工安全、居民饮水和周边生态环境，进而导致投资增 加及工期延长。在洞挖期间需提前采用超前固结灌浆的方式对上述部 位进行处理，以保证项目施工中各项控制性目标的按期完成。 根据前期相关科研单位完成的小浪底北岸灌区总干渠11#隧洞施工 F29断层高位承压水处理方案研究报告成果，洞挖段超前固结灌浆 施工范围在桩号14+73014+910之间，长度为180m。计划工期为六个月。开挖现状图隧洞照片1隧洞出水隧洞塌方隧洞涌水2、方案编制依据 河南省水利
3、勘测有限公司2011年编制的小浪底北岸 灌区一期工程初步设计阶段工程地质勘察报告。 河南省水利勘测有限公司2011年编制的小浪底北岸 灌区一期工程总干渠11#隧洞专题报告。 华北水利水电大学与黄河勘测规划设计有限公司2014 年编制的小浪底北岸灌区总干渠11#隧洞施工F29断层 高位承压水处理方案研究报告。 建筑工程水泥-水玻璃双液灌浆技术规程（JGJ211- 2010） 水工建筑物水泥灌浆施工技术规程（DL/T5148- 2012） 本公司洞挖工程施工管理的制度、体系文件、成熟可 靠的技术施工经验及相应的资源配置。3、工程地质及水文地质 3.1工程地质 洞室围岩地层三叠系为椿树腰组（T3c）
4、和三叠系谭庄组 上段（T3t2）地层、下段（T3t1）砂岩、泥岩和页岩，局 部见有煤层，特别是三叠系谭庄组上段（T3t2）所含煤层 最厚达0.5m。围岩为类，岩性以软岩类的泥岩和页岩为 主，局部较破碎，岩体相对完整，山间多出泉水，岩层中 地下水较丰富，断层F29是富水性构造。局部地段存在承 压水，承压水最大水头高程为330m，高出洞底约126m。 岩体具弱中等透水性。 F29断层呈北西325向延伸，场区内该断裂经大洼东、小 岭河、卧河，沿卫福安至卧河冲沟西侧至卫福安西北，同 F59断层相连。断层面倾向东北，为正断层，倾角76。 F29断层带宽度在520m之间，与隧洞轴线基本呈垂直相 交。F29
5、断层与11#隧洞关系图3.2 水文地质工程区内的河流水系均属于黄河流域，主要由黄河支流的蟒河和直接 灌入黄河干流的小支流组成。根据地层分布状况和赋存地下水条件， 可划分为基岩裂隙水、下第三系半成岩的碎屑岩类孔隙裂隙水和第四 系松散岩类孔隙水三种类型。隧洞沿线地下水主要为基岩裂隙水，岩石在各种地质应力作用下 ，形成断层和裂隙（风化裂隙和构造裂隙），在地表水下渗过程中， 形成脉状裂隙水和风化壳裂隙水。这些裂隙水在运动中遇相对隔水层 或地形条件具备时即出露于地表，形成下降泉或少数上升泉。因地形 切割，单斜地层结构特点，设计隧洞线沿线的地下水富水性与联通性 较差，一般没有统一连续的地下水位。基岩裂隙潜
6、水主要以泉的形式 表露出来。其中F29断层带是富水性构造，断层内存在高水位承压水 。断层带、基岩破碎带是地下水和地表水沟通的良好通道，当补给 量大于排泄量时，即为富水构造，隧洞穿越断层带、基岩破碎带及其 附近时存在隧洞突、涌水问题。隧洞突、涌水对工程施工及人员安全 威胁大，处理难度大，是造成投资增加、影响工程进度的重要不利因 素之一。隧洞在富水断层F29附近工程地质与水文地质条件复杂。洞 室涌水量大，易形成次生地质灾害，对工程施工造成影响。4、超前固结灌浆技术方案 4.1高位承压水段整体处理原则依据F29断层前期地质勘察资料及已开挖洞段 涌突水情况，结合前期制订的项目整体施工进度 、质量、安全
7、等控制性目标，同时根据相关方对 隧洞轴线F29断层影响部位确定的“先探后掘、以 堵为主、堵排结合、平行施工”的处理原则。其中 ，超前固结灌浆是整个处理原则的核心内容，其 主要作用如下：通过超前固结灌浆的封堵及加固 作用，对断层及其影响带中的高位承压水提前进 行封堵，同时对相应部位的软弱及破碎围岩体提 前进行加固，最终确保后序洞挖施工的顺利进行 。4.2、超前固结灌浆主要目的 、防止隧洞突水灾害 、保护水环境和生态环境 加固围岩，防止塌方 、缩短施工工期，节省工程投资防止隧洞突水灾害 F29断层影响带受降雨和地下水径流的影响，隧 洞施工渗透水的补给量稳定、充足，局部地下水 具有承压性。据该段岩性
8、特点，地表水与地下水 有较强的水力联系，有较完整的一直水系统，隧 洞施工中易发生突涌水。F29断层影响带基岩节 理裂隙发育，纵横贯通性好，隧洞开挖后将形成 较大的集水廊道，具备了必生涌突水的水源和通 道。发生涌突水灾害时，施工机械和人员根本无 法及时撤退，会造成无法估计的财产损失和人员 伤亡。为防止涌水事故的发生，需要通过超前灌 浆的形式提前进行注浆堵水。保护水环境和生态环境 F29断层影响带为砂岩、泥岩地层，裂隙较 发育，围岩破碎，隧洞开挖后，地表水易 漏失，发生各种涌突水现象。地下水排泄 ，引起水位下降，造成附近居民无生活用 水和生产用水，地表水可能枯竭，造成不 良的社会影响。为实现环境保
9、护的需要， 进行堵水处理，防止地表水漏失，保护水 环境和生态环境。加固围岩，防止塌方。 F29断层影响带多为砂岩、泥岩、夹少量 煤层和断层角砾岩等，岩层破碎，岩体完 整性差，易塌塌失稳。因岩层节理裂隙发 育，该段又位于河谷底部，地下水来源较 丰富，泥岩在开挖过程中，在地下水作用 下，易崩解、软化，强度明显降低，围岩 易失稳。多种不利地质条件组合，隧洞施 工易发生塌方甚至冒顶。开挖前通过注浆 加固围岩，可防止围岩塌方，确保施工安 全。缩短施工工期，节省工程投资 通过超前固结灌浆施工，增强了围岩的自 稳能力，减少了处理洞挖、排水、处理塌 方体、临时支护工作的大量工程量；提高 了洞挖掘进速度，同时减
10、少工程施工总耗 时。最终达到缩短施工工期，节省工程投 资的目的。4.3超前固结灌浆具体实施方案 根据隧洞围岩的工程地质条件，岩体完整 性，岩溶发育情况，涌突水位置、水量、 水压及岩体的综合渗透系数等情况，超前 固结灌浆具体方案拟采用超前导管预灌浆 、超前固结灌浆两种方案相结合。设计灌 浆方案的选择主要是针对四标段11#隧洞复 杂的隧洞岩溶发育地段的不同工程地质、 水文地质情况进行初步选定，施工中根据 超前地质预测预报等措施综合分析的成果 来合理选择灌浆方案。具体实施方案 、对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及 向斜核部预测水压大、极可能产生较严重突水突 泥地段，预测地下水压力3.0MPa并2
11、.0MPa 时，采用超前导管预灌浆方案，预灌浆加固圈固 结范围：正洞为开挖轮廓线外5m。 、对不同年代地层岩层接触带、物探异常区、 预测水压大、可能产生突水突泥地段，预测地下 水压力2.0MPa并1.0MPa时，采用超前固结 灌浆，预灌浆加固圈固结范围：正洞为开挖轮廓 线外3m。具体施工过程中，固结灌浆实施方案应根据超 前地质预测预报及揭示的地质条件及时调整。4.4、超前固结灌浆孔布置形式 超前固结灌浆是通过在掌子面钻灌浆孔， 再向孔内压灌纯水泥浆或者化学浆液，浆 液挤出开挖断面及其周围一定范围内的岩 缝中的水，保证围岩的裂隙被具有一定强 度的浆体充填密实，并与岩体固结成一体 ，达到止水和固结
12、的作用。具体布孔形式 超前固结灌浆孔的布置。根据灌浆范围、灌浆段长、单 个灌浆钻孔的作用范围、岩溶（岩层裂隙）发育情况、含 水层分布情况、毛洞断面大小和钻孔作业要求而定，超前 导管预灌浆、超前固结灌浆钻孔宜长短结合并呈伞形辐射 状布置；全断面径向后固结灌浆钻孔按梅花型布置。超前固结灌浆钻孔段长及止浆岩盘、混凝土止浆墙厚 度的确定根据工程地质、水文地质和钻机的能力（效率） 确定。 在采用5 m帷幕灌浆时止浆岩盘厚度取5 m，在采用3 m帷 幕灌浆时止浆岩盘厚度取3 m。 对于混凝土止浆墙，采用平底型混凝土止浆墙，止浆墙的 厚度在采用5 m帷幕灌浆时为1m，在采用3 m帷幕灌浆时 为0.5 m。4
13、.5、超前固结灌浆施工方案 本方案针对隧洞承压水段开挖时掌子面附 近的具体地质情况，采用超前固结灌浆。 灌浆孔采用孔口管和导管灌浆，钻孔设计 长度30m；孔口管采用直径89mm，壁厚 5.5mm的无缝钢管，作为止浆和孔口保护 装置。每一循环设计长度为30m，在采用5 m固结灌浆时开挖25m，预留5m止浆岩盘 ，在采用3 m固结灌浆时开挖27m，预留 3m止浆岩盘，固结范围：开挖轮廓线外5 3m。4.5.1超前固结灌浆部位及材料 4.5.1超前固结灌浆部位 超前固结灌浆部位确定桩号里程为14+730 14+910段，总长度180m。 4.5.2灌浆材料及浆液配比 采用42.5普通硅酸盐水泥；水玻
14、璃：40Be ；采用水泥浆液和水泥水玻璃类浆液两 种浆液进行灌注。4.5.3 超前固结灌浆工艺流程4.5.4、灌浆单元段长和灌浆孔的布置 根据钻机性能，每循环灌浆段长30米，总 共6个单元。固结灌浆使浆液扩散到灌浆加 固范围内的所有岩层裂隙中，灌浆孔的布 置要以浆液扩散不出现空白为原则，据此 根据设计灌浆孔数量以隧洞中轴为中心呈 伞形布置。灌浆孔布置图固结灌浆剖面图每循环工程量4.5.5、灌浆方式 采用分段前进式灌浆或全孔一次压入式灌 浆。当钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水， 就一钻到底，全孔一次压入式灌浆；在钻 孔过程中遇到泥夹层或涌水，立即停止钻 孔，采取灌一段钻一段的分段前进式灌浆 ，直至终
15、孔。4.5.6、灌浆参数的选择 每灌浆单元长度30m，单孔有效扩散半径1 m，孔底间距不 大于1.8m；灌浆范围为隧道开挖断面外5m跟3m两种。灌浆 方式：如果出水量较小且成孔容易，采用一次性灌浆方式或 分段后退式灌浆；如果成孔困难，则采用分段前进式灌浆。 灌浆压力：灌浆起始压力按静水压力加上0.5MPa控制，灌 浆终压不大于2.5倍的静水压力。施工中根据现场灌浆试验 进行适当调整。 浆液的灌入量：指单孔灌入量，按假设浆液在地层中均匀扩 散公式为：Q=R2Ln 式中：Q-单孔灌浆量（m3）：R-浆液扩散半径（m）取1m ；L-灌浆孔长（m）； n-地层的裂隙（），取24%；-浆液在岩石裂隙中的
16、充填系数，视岩石情况取0.30.9；-浆液消耗率，取1.1。4.5.7止浆岩盘的施工及加固止浆岩盘止浆效果的好坏，将直接关系到固结灌浆 成功与否。施工中根据灌浆段围岩情况预留5m止浆岩盘，这样既确保灌浆效果，又避免每个灌浆 循环浇筑混凝土作为止浆墙这道工序，可以加快施 工进度。 止浆岩盘的施工 当掌子面出现大股涌水时，应采用下面的施工方案：先对 掌子面出水点进行引流工作，清底，浇筑砼止浆墙，砼施 工过程中预埋孔口管与小导管灌浆建造止浆岩盘，最后进 行引流管的关水工作。 止浆墙的设置：根据掌子面围岩及出水情况确定砼止浆墙 长10.5m米，具体施工步骤：在出水点采用260钢管引 水，同时自制“U”形槽放置于引流管下方，使散水归槽， 保证掌子面基底干燥。砼止浆墙施工时在涌水点用模板加 工成木箱形图状，并预留2根108泄水管。在砼浇筑过程 中预留第一环灌浆孔的孔口管，第一段浇筑完后，
