《高压富水深埋充填型溶洞注浆施工工法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压富水深埋充填型溶洞注浆施工工法（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高压富水深埋充填型溶洞注浆施工工法中铁隧道集团有限公司: 邹 翀 石新栋 李治国 张民庆一、前言高压富水深埋充填型溶洞是隧道施工的世界性难题，前期地质不易探明，在开挖时极易引发岩溶突水、突泥、涌砂等地质灾害。为了克服这一难题，确保渝怀线如期建成，经建设、设计、施工、监理各方共同努力，对施工中的技术难题进一步作科研立项和攻关，最终解决了工程中出现的各项困难，建成了渝怀线圆梁山隧道。圆梁山隧道是渝怀铁路线上最长的隧道，其穿越的毛坝向斜地质构造被国内外地质专家和隧道工程专家誉为“隧道设计和施工禁区”。在隧道的开挖施工过程中，揭示了五个深埋充填型溶洞。1#溶洞位于正洞DK354+255+280。当隧道
2、开挖到DK354+235时，揭示出一直径为23m的大型岩溶管道，最大涌水量10000m3/d，稳定涌水量为1000m3/d。受DK354+235岩溶管道水量泄出影响，1#溶洞填充介质受水的影响不大，有一定的自稳性，填充介质主要为淤泥质粉质粘土，夹杂部分漂石和砾石，测试地层含水率为33.3%。2#溶洞位于正洞DK354+460+490。下导坑施工时，由风钻探孔揭示了该溶洞。探孔直径为42，孔内射出远达30m的高压水，水呈铁锈色，含大量粉细砂。随后，采用MKD-5S地质钻机超前探孔时，钻孔（90）内射出高压水和粉细砂，将钻杆顶出8m，瞬时涌水量达到860m3/h。持续6小时后由于粉细砂淤积，水量减
3、小到40m3/h。此后，在该溶洞下导坑施工时，多次发生涌水涌砂。在全溶洞开挖施工及初支完成后，又突发涌水涌砂。通过水压监测，该溶洞测试水压值超过3.0MPa。3#溶洞位于正洞DK354+879。仍由下导坑施工揭示了该爆喷型溶洞，洞内填充的硬塑软塑状粘性土瞬时喷出，塞满DK354+879+635长244m的下导坑空间。随后，涌泥至DK354+550才基本稳定。4#溶洞由岩溶裂隙带构成，位于DK360+800+960。隧道开挖时，分别于DK360+873、+875、+890、+950揭示出出水点。随后，随着降雨先后发生5次大规模涌泥涌砂。5#溶洞位于DK361+764。隧道开挖到DK361+764
4、处在掌子面左下方突发大规模涌水涌砂。受降雨影响，施工中多次发生大规模涌水涌砂。施工中，通过采用普通水泥单液浆、普通水泥水玻璃双液浆（简称CS双液浆）、超细水泥单液浆、超细水泥水玻璃双液浆（简称MCS双液浆）、TGRM浆和HSC浆作为注浆材料；采用预注浆和后注浆两种注浆方式；（预注浆包括全断面超前预注浆、局部超前预注浆和顶水注浆；后注浆包括径向注浆、局部注浆和补充注浆。）采用合金钻头、MK-5型钻机钻进成孔；采取前进式分段注浆技术；现场针对各溶洞的不同特点采取不同的注浆施工方案，成功地解决了圆梁山隧道高压富水深埋充填型溶洞的注浆堵水和加固，在不断完善、发展和总结的基础上形成了本工法，保证了隧道开
5、挖衬砌的安全顺利完成。二、工法特点1、采用物探、超前钻孔、地质素描等综合地质预测预报技术，超前探明前方的溶洞地质，为修正设计和制定施工方案提供依据，将地质预报作为正常工序纳入施工管理。2、根据地质预报资料，分别采用帷幕注浆、超前预注浆、小导管注浆、开挖后径向注浆和补充注浆等多种手段对地层进行加固。3、针对各溶洞不同充填物的性质，分别采用普通水泥单液浆、普通水泥水玻璃双液浆、超细水泥单液浆、超细水泥水玻璃双液浆、HSC浆和TGRM浆等五种浆液作为注浆材料，采用长短结合的复式综合注浆技术，有效地加固地层，力求取得良好的堵水效果。4、采用水囊式止浆塞或袖阀管后退式分段注浆工艺来保证困难地质条件下的注
6、浆效果。5、采用TSS管补充注浆技术进一步加固溶洞体，最大限度地减小注浆盲区。三、适用范围适用于高压富水（水压14.5Mpa、涌水量1.2104m3/d以上）和深埋充填型溶洞地层等复杂地质条件下的铁路、市政、公路、水工、电力等地下隧道工程的注浆加固堵水与施工。也适用于其它不良地层下的工程有相关技术要求情况。四、工法原理依靠超前地质预测预报，准确判析出前方溶洞的具体地质特征、地层的自稳力和涌水量，详细设计注浆和超前支护方案。针对于深埋充填型溶洞的具体地质特征、堵水要求、注浆加固方案要求注浆体永作为久性支护结构的一部分等方面综合考虑进行注浆材料选择。在超前管棚的防护下，在洞体及周围被充分注浆加固并
7、能达到注浆方案要求的止水条件下，视不同情况分别采用全断面、台阶法和CRD法开挖支护，衬砌和内部结构施工紧跟开挖工序。在整个施工过程中，对工程进行各种状态的监控量测、分析和信息反馈，确保施工全过程处于安全可控状态，使工程质量最终全面达到设计标准。五、工艺流程（一）总体工艺流程（参见图1）图1 总体施工工艺流程图（二）分项工艺流程1、 综合超前地质预报工艺流程（参见图2）提出预报方案预报策划是否研究区域地质资料地质素描，掌握开挖地质情况TSP202或TSP203长距离宏观探测红外探测，短距离有无水的预报初步分析、提出是否需要钻探超前钻探，可短可长距离验证以上预报结果地质综合判析，提出结论性意见图2
8、 综合超前地质预报工艺流程图2、全断面深孔超前预注浆施工工艺全断面深孔超前预注浆采取前进式分段注浆施工工艺，即在施工中，实施钻一段、注一段，再钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。每次钻孔注浆分段长度35m。前进式分段注浆可采用水囊式止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆。全断面深孔超前预注浆施工工艺流程见图3。图3 全断面深孔超前预注浆施工工艺流程图3、全断面TSS管超前预注浆施工工艺针对填充型溶洞体，采取超前预注浆方案能达到整体性的注浆加固效果，保证施工中不会产生大范围的涌泥、涌砂、涌水和坍塌。但要减小注浆盲区，提高注浆效果，保证开挖施工的安全稳定性，还应进行TSS管补充注浆方案。这样形
9、成“长短结合复式注浆方案”。TSS管补充注浆方案包括上半断面的TSS管超前预注浆方案和下半断面的TSS管垂直注浆方案。上半断面TSS管超前预注浆方案在是在深孔超前预注浆方案实施后进行。它主要是对上半断面开挖轮廓线外进行补充注浆加固，以保证注浆效果达到安全施工的目的。下半断面TSS管垂直注浆方案是在上半断面开挖一定距离后，施作水平混凝土止浆墙，垂直布设TSS管，然后进行后退式分段注浆，从而对下半断面进行补充注浆加固。TSS管补充注浆施工采取后退式分段注浆施工工艺。TSS管采用42mm、=3mm焊接钢管加工制作。TSS管前端加工成尖锥状并封死，在TSS管周体垂直钻设68mm的溢浆孔，然后采用洗刀在
10、溢浆孔位置洗出1012mm的台阶孔，采用胶粘剂将贴片粘在溢浆孔的洗孔位置，这样形成单向袖阀管，从而满足后退式分段注浆施工工艺要求。进行TSS管后退式分段注浆施工时，首先将TS-D止浆塞及其它配套装置放入TSS管中，对底部一个注浆分段段长进行注浆施工，第一分段注浆完成后，反时针旋转芯管上的TS-C顶杆螺母，使止浆塞恢复到原状。将芯管后退一个分段长度进行第二分段注浆，如此循环，直到将整个注浆段完成。进行后退式分段注浆施工，注浆分段长度宜取0.6m1m。全断面TSS管超前预注浆施工工艺流程如图4所示。图4 全断面TSS管超前预注浆施工工艺流程图4、径向注浆施工工艺根据超前地质预测预报方案，当判析前方
11、地层自稳性较好，只是存在着裂隙水，而裂隙水的总涌水量基本可以确定，能保证开挖施工安全，并确定在开挖施工完成后能够对涌水量进行控制时，可采取开挖后径向注浆方案。对于填充型溶洞地段，除进行超前预注浆方案进行施工外，同时还应实施径向注浆补强措施。径向注浆加固范围35m。径向注浆采用注浆花管进行全孔一次性注浆。注浆管采用42mm、=3mm焊接钢管加工制作。径向注浆施工工艺流程如图5所示。图5 径向注浆施工工艺流程图在开挖过程中，以及开挖完成后，针对局部的涌流水可采取局部注浆方案。局部注浆按定压标准进行控制。局部注浆施工应根据现场出水情况采用孔口管或钻设注浆孔下入注浆管方式进行。针对填充型溶洞，对基底进
12、行地基改良注浆十分重要，它对保证工程完工后的运营安全起到重要的作用。底部注浆加固改良可采取梅花型垂直布置钢管桩结构。钢管桩采用75mm、=6mm的无缝钢管加工制作成TSS管。注浆管布设间距：环向纵向=0.6m0.6m，深度应进入基岩。若底部填充型溶洞体较深时，对加固深度应通过计算确定。5、孔口管施工工艺孔 口 管 加 工前端灌注水泥砂浆封堵1020cm标 注 钻 孔 位 置钻130钻孔长1.4m放 入 锚 固 剂放 入 孔 口 管（后端加连接件）将钻杆和连接件相连接边旋转钻机边顶进孔口管结 束图6 孔口管施工工艺流程图在高压富水条件下进行注浆堵水，需快速牢固地安设安全、可靠、方便的孔口管。孔口
13、管施工工艺参见图6。6、高水压富水岩溶隧道施工工艺流程（参见图7）否是超前地质预测预报水平深孔钻探地质素描测水压涌水量物探TSP202或TSP203红外线探水地质雷达其他物探方法综合判断分析 提供地质预报资料动态设计（调整支护结构参数）一般地质破碎带或充填溶洞全断面帷幕注浆补充注浆检验注浆效果长管棚或小管棚超前支护台阶法或CRD法开挖支护抗水压衬砌埋设监测元器件封堵泄水通道全断面开挖支护径向注浆抗水压衬砌埋设监测元器件长期监测当水压超过初期支护抵抗能力时，泄水降压图7 高水压富水岩溶隧道施工工艺流程图六、操作要点（一）超前地质预报1、研究区域地质资料研究区域地质资料包括可溶岩分布情况、构造发育情况、地表水系发育情况、当地最低侵蚀基准面标高、岩溶大概发育几层、每层大概标高、哪一层对工程影响最大等。通过对这些资料的分析和把握，制定超前地质预报方案。如已有资料不全，或研究中发现问题，则需进行初期补充探测。
