秀山隧道全斷面帷幕注漿固砂止水技術(shù)研究

陳先智 韓銀利

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北燕郊 065201)

1 隧道水文地質(zhì)概況

秀山隧道穿越里山背斜和五里箐向斜兩個(gè)地質(zhì)構(gòu)造單元，并下穿庫(kù)南河;預(yù)測(cè)全隧正常涌水量15.65×104m3/d，最大涌水量23.5×104m3/d。PDK35+770～PDK33+900段為里山背斜翼部—核部—翼部，核部為震旦系上統(tǒng)陡山陀組(Zbd)白云巖、砂巖、泥灰?guī)r夾頁(yè)巖，巖石節(jié)理裂隙、發(fā)育，從本段地層組合和多處的低阻變化，反映該段較為富水，碎裂發(fā)育。由于大斷裂和裂隙大面積發(fā)育，發(fā)育多條剪脹裂隙，造成段內(nèi)裂隙水連通性好，加之隧道埋深較大，不排除發(fā)生大規(guī)模涌水突砂石的可能。根據(jù)設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料，PDK33+900～PDK33+000段為五里箐向斜翼部—核部—翼部。五里箐向斜段有出現(xiàn)大規(guī)模涌水、突泥的風(fēng)險(xiǎn)，該段采用局部或全斷面帷幕注漿，其余地段按“以排為主，防、排、截、堵結(jié)合，綜合治理”的原則實(shí)施各項(xiàng)工程措施。

2 帷幕注漿相關(guān)參數(shù)

2.1 施工工藝

工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 帷幕注漿施工工藝流程圖

2.2 注漿孔的布置及孔深

平導(dǎo)3號(hào)迂回導(dǎo)坑帷幕注漿里程Y3K0+033處，注漿分三環(huán)實(shí)施，第一環(huán)長(zhǎng)10 m，第二環(huán)長(zhǎng)19 m，第三環(huán)長(zhǎng)30 m，全斷面布孔47個(gè)(見(jiàn)圖2)。

2.3 注漿設(shè)計(jì)參數(shù)

1)注漿方式及方案。注漿方式采用超前帷幕注漿、開(kāi)挖后全斷面徑向注漿、局部注漿、補(bǔ)注漿四種方式相結(jié)合。a.超前帷幕注漿:每一循環(huán)長(zhǎng)度為30 m，固結(jié)范圍為開(kāi)挖輪廓線外3 m。b.開(kāi)挖后全斷面徑向注漿，固結(jié)范圍為開(kāi)挖輪廓線外3 m。c.局部注漿:分局部超前預(yù)注漿，開(kāi)挖后局部注漿等幾種，根據(jù)綜合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)探明的局部巖溶實(shí)際分布及開(kāi)挖后地下水滲流狀態(tài)分別采用。d.補(bǔ)注漿為按上述三種注漿方式實(shí)施后，仍未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況選擇上述注漿方式一種或多種進(jìn)行補(bǔ)充注漿。2)注漿擴(kuò)散半徑:1.5 m。

圖2 超前帷幕注漿孔位布置圖

2.4 導(dǎo)向管埋設(shè)和止?jié){墻施作

1)注漿鉆孔前，埋設(shè)φ100導(dǎo)向管:導(dǎo)向管是一端焊有法蘭盤(pán)的鋼管，長(zhǎng)度根據(jù)需要確定，一般不小于2 m。測(cè)量鉆孔出水壓力及涌水量;安裝注漿栓塞。根據(jù)設(shè)計(jì)布置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位安裝。2)止?jié){墻厚2 m，采用C20混凝土全斷面澆筑。導(dǎo)向管按設(shè)計(jì)參數(shù)布置，預(yù)埋于止?jié){墻中。

2.5 鉆孔

1)鉆機(jī)就位。測(cè)量技術(shù)人員根據(jù)導(dǎo)向管在止?jié){墻上用紅油漆標(biāo)出孔號(hào)。鉆孔方向控制:根據(jù)止?jié){墻預(yù)埋導(dǎo)向管的角度，在鉆孔過(guò)程中也要及時(shí)檢查校正鉆桿方向。2)鉆孔。施鉆過(guò)程中，單孔出水量小于30 L/min，繼續(xù)施鉆;單孔出水量大于30 L/min，立即停鉆進(jìn)行注漿。

2.6 注漿施工方法

一般地段采用純水泥漿，水灰比 0.5∶1 ～0.8∶1(必要時(shí)采用TGRM漿液)。水壓高、水量大時(shí)采用雙液漿。

純水泥漿配制:先在攪拌機(jī)內(nèi)放入定量清水進(jìn)行攪拌，待全部溶解后放入水泥，繼續(xù)攪拌3 min即可。向孔中注漿:巖石破碎難以鉆進(jìn)或遇大量涌水時(shí)，要立刻注漿加固圍巖或堵水，然后掃孔鉆進(jìn)、注漿，如此往復(fù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度完成全孔注漿為止。如鉆孔過(guò)程中水量不大，可鉆進(jìn)8 m～10 m，注漿，再掃孔鉆進(jìn)8 m～10 m，注漿，直至設(shè)計(jì)深度完成全孔注漿為止。

預(yù)注漿終壓:設(shè)計(jì)注漿壓力(終壓值)=水壓力P水+2 MPa。

3 注漿機(jī)配置

1)2TGZ技術(shù)數(shù)據(jù)表見(jiàn)表1。

表1 2TGZ技術(shù)數(shù)據(jù)表

2)注漿中經(jīng)常出現(xiàn)的故障及排除和預(yù)防的方法見(jiàn)表2。

表2 注漿中常見(jiàn)故障及排除和預(yù)防方法

4 帷幕注漿參數(shù)

4.1 雙液漿配合比

由于該過(guò)程的涌水量大，速度快，水壓力大，因此經(jīng)過(guò)比較論證決定采用純水泥漿配合雙液漿注入，根據(jù)注漿對(duì)漿液凝膠時(shí)間的要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了有效的漿液配合比試驗(yàn)，不同配合比的漿液凝膠時(shí)間如表3所示。

表3 水泥、水玻璃、液態(tài)速凝劑雙液漿凝膠時(shí)間Vc∶Vs或 Vc∶Vz(水玻璃 36 Be'、液態(tài)速凝劑 DM-8B)

4.2 漿液的滲透能力

滲透能力又稱滲透性，指漿液注入巖層的難易程度。對(duì)于懸濁液，滲透能力取決于顆粒大小。注入系數(shù)計(jì)算K=D/d(≥3)，D為砂性土空隙直徑;d為漿液顆粒直徑。根據(jù)試驗(yàn)砂性土空隙直徑必須大于漿液顆粒直徑的3倍以上漿液才能注入。

5 結(jié)語(yǔ)

采用全斷面帷幕注漿施工技術(shù)對(duì)于較大的涌水整治有了較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，防止了地下水資源的流失，保護(hù)了周圍的環(huán)境，圍巖的穩(wěn)定性得到了提高。但由于巖溶裂隙連通性好，而全斷面帷幕注漿鉆孔數(shù)量較多，因此注漿孔布置和數(shù)量的優(yōu)化是值得探討的一個(gè)問(wèn)題。

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