隧洞突涌松散介質(zhì)注漿加固技術(shù)與效果評(píng)價(jià)

劉俊峰 郝俊鎖 邢 飛

(中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 唐山 064000)

滇中引水工程是中國西南地區(qū)規(guī)模最大、投資最多的水資源配置工程，也是我國在建最大引水工程。隧洞跨越揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)之麗江臺(tái)緣褶皺帶(Ⅰ1)和康滇地軸(Ⅰ2，稱川滇臺(tái)背斜)大地構(gòu)造，具有埋深大、洞線長(zhǎng)、構(gòu)造復(fù)雜等特點(diǎn)，伴隨有活動(dòng)斷裂、軟巖變形、巖爆、有毒有害氣體、突水突泥、高外水壓與水環(huán)境影響等一系列工程地質(zhì)問題[1-2]。施工期間，大型突泥災(zāi)害在該隧洞共發(fā)生3次，其中FⅢ-73斷層第一次突泥后采取φ108管棚注漿加固效果差，導(dǎo)致二次突涌，而注漿加固圍巖是隧洞突泥處理最常用也是首選方案。針對(duì)突涌體的工程物理特征，深入研究不同地質(zhì)條件下注漿加固原理與效果檢測(cè)評(píng)價(jià)是降低隧洞突涌處治后洞挖風(fēng)險(xiǎn)和安全保障的需要。

隧道及地下工程針對(duì)大型突泥常采用全斷面帷幕注漿，其注漿孔布置間距、注漿擴(kuò)散半徑、注漿壓力和材料、注漿量、帷幕注漿厚度等施工參數(shù)是決定地層注漿加固效果的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，而地層的可注性和注漿加固原理是確定工藝參數(shù)的前提。在注漿技術(shù)原理方面，秦鵬飛等[3]從基于裂隙巖體分形幾何和模糊RES-云模型的可灌性分析理論、高聚物和微生物菌液注漿新材料、三維模型可視化和虛實(shí)耦合計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面對(duì)壩基注漿技術(shù)進(jìn)行了闡釋述評(píng)。耿萍等[4]基于顆粒流離散元方法，研究圍巖注漿對(duì)富水地層隧道開挖的影響，通過對(duì)巖體注漿過程進(jìn)行細(xì)觀動(dòng)態(tài)模擬，研究不同注漿壓力和注漿孔布設(shè)方式下的注漿效果，從而為優(yōu)化注漿方案提供參考。張慶松等[5]考慮砂層滲透注漿過程中滲濾效應(yīng)所造成的水泥顆粒滯留空間的不均勻性，針對(duì)平面徑向流滲透注漿形式建立注漿加固體強(qiáng)度的定量計(jì)算公式，揭示注漿加固強(qiáng)度的空間衰減特征?？茖W(xué)合理選定注漿方案是達(dá)到理想效果的手段，而注漿效果評(píng)價(jià)是注漿工程質(zhì)量檢驗(yàn)方法。俞文生等[6]應(yīng)用注漿參數(shù)分析、檢查孔分析、鉆孔雷達(dá)探測(cè)技術(shù)和數(shù)值計(jì)算等方法全面評(píng)估了斷層突水突泥注漿治理效果。陳衛(wèi)忠等[7-8]以檢查孔觀察法、檢查孔取芯法、涌水量分析法及檢查孔P-Q-t曲線法對(duì)帷幕注漿效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。王曉蕾等[9]詳細(xì)闡述了五種注漿效果評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述與分析，指出注漿效果評(píng)價(jià)存在的問題，針對(duì)存在的問題，提出了未來需要的注漿效果評(píng)價(jià)方法以及定量性指標(biāo)。目前，隧道突涌災(zāi)害治理采用的帷幕注漿技術(shù)已日趨成熟，但針對(duì)不同突涌致災(zāi)介質(zhì)堆積體的注漿加固機(jī)理、施工工藝研究和工程實(shí)踐驗(yàn)證案例較少。同時(shí)，注漿屬于隱蔽工程，注漿效果評(píng)價(jià)具有重要工程意義，但注漿效果評(píng)價(jià)尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒，單一方法對(duì)于注漿效果分析評(píng)價(jià)可靠性差。

本文依托滇中引水工程獅子山引水隧洞向斜構(gòu)造凝灰?guī)r夾層、FⅢ-71斷層構(gòu)造破碎帶突涌處治中帷幕注漿加固的實(shí)踐，根據(jù)突涌堆積體工程特性結(jié)合工程地質(zhì)構(gòu)造等，提出了巖石碎屑高壓噴射灌漿與泥質(zhì)介質(zhì)滲透性注漿加固技術(shù)，并對(duì)不同致災(zāi)介質(zhì)堆積體注漿加固機(jī)理、帷幕注漿加固方案和施工工藝、注漿材料和注漿效果多種綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了深入研究論證。

1 工程概述

滇中引水大理Ⅱ段施工3標(biāo)位于賓川縣境內(nèi)，輸水線路為獅子山隧洞1號(hào)施工支洞至4號(hào)施工支洞控制段(DLⅡ28+884.761～DLⅡ50+056.698)，長(zhǎng)度約為21.172km。隧洞設(shè)計(jì)流量125m3/s，凈斷面采用馬蹄形。沿線出露古生界至新生界地層，巖性以沉積巖、巖漿巖為主。其中，隧洞穿越D1k、P1可溶巖地層，巖溶發(fā)育中等至強(qiáng)烈；D1k主要以碎屑巖為主夾泥灰?guī)r，巖溶發(fā)育微弱。隧洞涌突水問題主要發(fā)生在穿越大箐村巖溶水系統(tǒng)、大營鎮(zhèn)巖溶水系統(tǒng)、斷層破碎帶含水體以及烏龍壩向斜儲(chǔ)水構(gòu)造。

2 突泥災(zāi)害簡(jiǎn)述

2.1 DLⅡ30+738處突涌情況

DLⅡ29+916～DLⅡ31+570段隧洞穿越烏龍壩向斜核部。該段巖性為弱風(fēng)化致密狀玄武巖。按Ⅲ類圍巖掘進(jìn)至DLⅡ30+735處，掌子面右側(cè)拱肩位置發(fā)生崩塌?；靥罘磯汉蟀储躅惾_(tái)階法開挖，DLⅡ30+737～DLⅡ30+738段上臺(tái)階鋼支撐安裝作業(yè)時(shí)，出現(xiàn)拱部圍巖掉塊，70min之后DLⅡ30+738處發(fā)生突泥涌水，突泥推移范圍約125m，測(cè)算突水突泥總量約8000m3，突泥量3500m3，突水約4500m3。掌子面約8m被滿堵，穩(wěn)定涌水量80～90m3/h。

2.2 DLⅡ40+147處突涌情況

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)推測(cè)DLⅡ40+125～DLⅡ40+147.7洞段為FⅢ-71斷層構(gòu)造破碎帶，地層巖性為斷層角礫巖、凝灰質(zhì)角礫巖、斷層泥，受構(gòu)造擠壓作用，斷層帶巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。開挖掘進(jìn)至DLⅡ40+147處拱部掉塊，觀察監(jiān)視37h后發(fā)生突涌，突涌總量約3000m3，突泥約1200m3，突涌體長(zhǎng)度約54m。采用@=0.3m、L=22.5m的φ108超前大管棚注漿處治方案，對(duì)DLⅡ40+147～DLⅡ40+152.3段損壞的鋼架進(jìn)行拆除及更換，當(dāng)拆換至DLⅡ40+147.6時(shí)，掌子面出現(xiàn)了第二次突泥涌水，突涌體總量約5200m3，突泥約2800m3，突水約2400m3，突涌長(zhǎng)度約124m(見圖1)。

圖1 突泥現(xiàn)場(chǎng)情況

3 突涌體特性分析

DLⅡ30+738處突涌潰口位于玄武巖與凝灰?guī)r層間接觸破碎帶，突涌體以玄武巖、蝕變凝灰?guī)r巖石碎屑成分為主；DLⅡ40+147處突涌潰口位于FⅢ-71斷層，突涌體以斷層泥、凝灰質(zhì)角礫巖等為主?，F(xiàn)場(chǎng)取樣烘干篩分可知：DLⅡ30+738處突涌體具有碎石土特征，顆粒粒徑不大于5mm的占55.3%，大于5mm的占44.7%；DLⅡ40+147處突涌體以泥質(zhì)為主，顆粒粒徑不大于5mm的占83.7%，大于5mm的占16.3%(見表1)。

表1 突涌介質(zhì)烘干篩分情況

4 巖石碎屑高壓噴射灌漿加固技術(shù)

4.1 注漿工藝選擇

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果[10]：隧洞突涌段為向斜構(gòu)造巖層接觸破碎帶，突涌物來源主要為DLⅡ30+720～DLⅡ30+732段12m的凝灰?guī)r夾層?；贒LⅡ30+738處突涌體為凝灰?guī)r碎屑，塌方體成孔率不高；前進(jìn)式灌漿、后退式灌漿耗時(shí)過長(zhǎng)，工效低；純壓式、孔內(nèi)循環(huán)式灌漿工藝固結(jié)范圍不可控，砂質(zhì)夾層在高外水壓環(huán)境易滲透失穩(wěn)。因此，采用常規(guī)的鉆孔壓漿方式固結(jié)效果較差。為提高凝灰?guī)r碎屑體固結(jié)效果，實(shí)現(xiàn)固結(jié)范圍可控，選擇高壓噴射注漿工藝施工。

4.2 高壓噴射注漿加固機(jī)理

采用水平定向鉆機(jī)打設(shè)水平孔，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，拔出鉆桿，且同時(shí)通過水平鉆機(jī)、鉆桿、噴嘴以大于35MPa的壓力將配制好的漿液噴射到周圍松散巖體內(nèi)，借助流體的沖擊力切削軟弱巖層(凝灰?guī)r)，高壓射流就可以破壞地層形成空腔并將土顆粒通過高壓噴射漿液進(jìn)行攪拌形成強(qiáng)度較高的加固體。同時(shí)，高壓噴射水泥漿液能沿著地層的縫隙滲透擴(kuò)散，尤其在涌水量較大的地層中，水泥漿液擴(kuò)散填充縫隙后起到止水的效果。其技術(shù)特點(diǎn)如下：?強(qiáng)度高：因?yàn)樵诟邏簢娚渥{過程中，軟弱巖體或土體與水泥漿充分混合，從而形成一種類似混凝土的固結(jié)體，其強(qiáng)度要比一般的水泥漿體高；?均勻性：在注漿過程中，高壓水泥漿噴射流，可以將渣體充分與水泥漿液混合，形成水泥漿液與土體較均勻的混合體；?可控性：高壓噴射注漿漿液擴(kuò)散區(qū)域在渣體或軟弱巖體破壞范圍內(nèi)，漿液注入部位和范圍可以控制，可通過調(diào)節(jié)注入?yún)?shù)(切削土體壓力、固化材料注入速度與配比、注入量等)獲得滿足設(shè)計(jì)要求的固結(jié)體。

4.3 超前預(yù)固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)

DLⅡ30+725～DLⅡ30+755超前預(yù)固結(jié)灌漿共設(shè)計(jì)28孔(見圖2)。

圖2 DLⅡ30+725～DLⅡ30+755超前預(yù)固結(jié)灌漿縱斷面、平面示意圖(單位：mm)

上臺(tái)階(起拱線以上)共設(shè)兩環(huán)10孔(D環(huán)孔：D-1…D-5；E環(huán)孔：E-1…E-5)。D環(huán)孔于Ⅲ1開挖輪廓線內(nèi)1m進(jìn)行布孔，環(huán)向孔間距為2m，垂直于掌子面鉆孔，外插角度為0°；E環(huán)孔于Ⅲ1開挖輪廓線內(nèi)2m進(jìn)行布孔，環(huán)向孔間距為2m，垂直于掌子面鉆孔，外插角度為0°；中臺(tái)階共設(shè)6排18孔，按照左右兩側(cè)各三排孔進(jìn)行布孔(A環(huán)孔：A-1…A-6；B環(huán)孔：B-1…B-6；C環(huán)孔：C-1…C-6)，由內(nèi)向外外插角度分別為9°、12°、14°。施工工藝參數(shù)：鉆桿回撤速度15～25cm/min；鉆具旋轉(zhuǎn)速度12～20r/min；旋噴壓力35～40MPa；水泥漿液流量50L/min；水泥漿配合比0.5∶1(水灰比)。

5 泥質(zhì)介質(zhì)滲透性注漿加固技術(shù)

5.1 泥質(zhì)介質(zhì)注漿加固機(jī)理

突涌泥質(zhì)介質(zhì)類似砂土，是由許多相互連通的網(wǎng)狀孔隙而形成的導(dǎo)漿系統(tǒng)。相關(guān)研究資料表明[4，11]：類砂土介質(zhì)地層當(dāng)注漿壓力p<2.0MPa時(shí)，漿液以注漿孔為中心向外擴(kuò)散，孔中心漿液聚集對(duì)土體形成壓密作用；孔外漿液以滲透形式擴(kuò)散到孔隙，其運(yùn)動(dòng)形式是滲透—擴(kuò)散—膠凝，擴(kuò)散范圍約1.0m，最終將松散的固體顆粒膠結(jié)成整體；當(dāng)2.0MPa≤p<3.0MPa時(shí)，砂土內(nèi)出現(xiàn)劈裂，劈裂縫基本沿應(yīng)力薄弱面產(chǎn)生，漿液仍以滲透為主；當(dāng)p到達(dá)3.0MPa時(shí)，劈裂的范圍擴(kuò)大，土體內(nèi)部形成了縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀漿脈，劈裂灌漿達(dá)到最佳效果。注漿壓力和擴(kuò)散半徑、漿液黏度、松散巖土的顆粒直徑和形狀、級(jí)配等因素有關(guān)。

5.2 帷幕注漿加固方案

TRT6000+鉆探綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果顯示：DLⅡ40+139～DLⅡ40+149段為突涌垮塌區(qū)，泥質(zhì)填充。鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)掌子面右側(cè)圍巖較硬，裂隙發(fā)育，裂隙水量較大，最大出水量11m3/h；掌子面拱部左側(cè)為突涌潰口位置，堆積體松散，鉆孔塌孔嚴(yán)重，成孔困難。

根據(jù)超前預(yù)報(bào)成果結(jié)合泥質(zhì)介質(zhì)注漿加固機(jī)理和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，DLⅡ40+123.5～DLⅡ40+153.5段采取帷幕注漿加固方案，縱向加固長(zhǎng)度30m(含止?jié){墻)，徑向加固范圍邊頂拱開挖輪廓線外5m，隧底以開挖輪廓線為界(見圖3、表2)。

表2 注漿參數(shù)

圖3 DLⅡ40+153.5處鉆孔縱斷面、平面布置(單位：m)

該突涌段存在高水壓、復(fù)雜地質(zhì)、泥質(zhì)介質(zhì)等特殊環(huán)境條件，為了解決帷幕注漿泥水體膠結(jié)差與復(fù)合地層強(qiáng)度低的技術(shù)難題，提出分區(qū)處治、多工藝復(fù)合注漿技術(shù)。通過先改善地層，后注漿排水?dāng)D密、劈裂擴(kuò)散形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)膠結(jié)骨架，形成具有一定強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的復(fù)合地層。

5.3 多工藝復(fù)合注漿技術(shù)

根據(jù)類似地層注漿施工經(jīng)驗(yàn)，采用前進(jìn)式分段注漿、鉆桿后退式分段注漿和水平袖閥管束分段注漿相結(jié)合的注漿施工工藝。通過跳孔前進(jìn)式分段注漿，逐步推進(jìn)加固堆積體；回填改善地層后，在拱部左側(cè)及拱頂采用鉆桿后退式定點(diǎn)注漿；待地質(zhì)進(jìn)一步穩(wěn)固之后，采用水平袖閥管束分段加壓注漿擠密固結(jié)地層。具體施工工藝概括如下：?前進(jìn)式分段鉆孔注漿工藝：由孔口向孔底分段實(shí)施注漿，首先安裝孔口管，再通過孔口管分段向孔底鉆進(jìn)，分段長(zhǎng)度5～8m或在鉆孔過程中涌水量大于5m3/h時(shí)停鉆，然后開始注漿，鉆孔一段，注漿一段，逐段推進(jìn)，直至設(shè)計(jì)孔深；?鉆桿后退式分段注漿工藝：一次性鉆孔到設(shè)計(jì)孔深，然后通過鉆桿注漿，分段后退，分段長(zhǎng)度一般為3m，直到注漿從孔底推到孔口加固位置；?水平袖閥管束分段注漿工藝：袖閥管采用φ25無縫鋼管制作，采用鉆機(jī)一次性鉆孔至設(shè)計(jì)深度，下入1～3根TSS管至薄弱地層，注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓，并維持5～10min，以提升漿液分布均勻性。

5.4 注漿材料復(fù)合使用

注漿材料以普通水泥-HPC單液漿為主，普通水泥-水玻璃雙液漿、普通水泥單液漿為輔。該段注漿量合計(jì)513.2m3，其中普通水泥-水玻璃雙液漿92.7m3，普通水泥單液漿138.7m3、普通水泥-HPC單漿液281.8m3。漿液配比參數(shù)及用途見表3。

表3 漿液配備參數(shù)及用途

6 注漿效果檢測(cè)方法與效果評(píng)價(jià)

隧道及地下工程帷幕注漿效果的評(píng)價(jià)方法[12-13]可分為資料分析法、檢查孔法、開挖取樣法和物探測(cè)試法。隧洞突涌處治過程設(shè)置止?jié){墻、泄水管和注漿鋼管等對(duì)物探影響較大。本文主要對(duì)DLⅡ40+147處注漿效果評(píng)價(jià)進(jìn)行闡述，選擇常規(guī)資料分析法、檢查孔法、開挖揭示觀察等結(jié)合孔內(nèi)成像技術(shù)手段形成注漿效果綜合評(píng)價(jià)方法，全面檢查評(píng)價(jià)注漿效果，預(yù)防因注漿加固質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的塌方或二次突涌，并為突涌洞段開挖方案確定提供技術(shù)支撐(見圖4)。

圖4 鉆孔出水橫斷面

6.1 資料分析法

6.1.1 出水量分析

根據(jù)注漿孔和檢查孔鉆孔記錄，對(duì)各個(gè)注漿孔按照鉆孔先后順序繪制鉆孔出水量橫斷面圖，從圖4可知，出水量較大位置主要在右側(cè)，左側(cè)鉆孔出水量相對(duì)較小。注漿結(jié)束后，檢查孔出水量應(yīng)小于2L/(m·min)。

6.1.2 注漿量分析

以施工過程各注漿孔單孔注漿量繪制成注漿量橫斷面分布圖(見圖5)，由圖可知，左側(cè)注漿量相對(duì)右側(cè)偏大。

圖5 設(shè)計(jì)孔注漿量橫斷面分布

6.1.3 典型注漿p-q-t曲線分析

根據(jù)本循環(huán)鉆孔注漿施工過程，注漿量和注漿壓力隨注漿時(shí)間變化情況繪制p-q-t曲線，主要表現(xiàn)為3種形式(見圖6)。

圖6 p-q-t曲線

圖6(a)為本循環(huán)注漿前期注漿施工過程表現(xiàn)出來的p-q-t曲線。注漿孔注漿過程中，鉆孔坍方段地層破碎，因此初始注漿時(shí)以較小的注漿壓力對(duì)地層進(jìn)行填充，初始流量約為69L/min，地層吸漿量較大。隨著注漿過程的進(jìn)行，地層逐漸被填充密實(shí)，但因地層還有壓縮空間，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)1.5m倍注漿量后，調(diào)節(jié)漿液凝膠時(shí)間，停止注漿。

圖6(b)為本循環(huán)注漿中期注漿施工過程表現(xiàn)出來的p-q-t曲線。注漿孔注漿過程中，通過前面的注漿施工，地層已得到填充，逐漸變得密實(shí)，地層吸漿能力明顯減弱，表現(xiàn)為初始?jí)毫?.4MPa，當(dāng)?shù)貙颖粩D壓到一定密實(shí)度后，壓力上升注漿流量下降形成劈裂效果對(duì)地層進(jìn)一步擠密，劈開后壓力下降注漿流量上升，地層空隙被填充完成后，注漿流量隨注漿壓力上升迅速減小，注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值結(jié)束注漿。

圖6(c)為本循環(huán)注漿后期注漿施工過程表現(xiàn)出來的p-q-t曲線。注漿孔注漿過程中，通過前期注漿孔回填、劈裂擠密注漿，地層較為密實(shí)，壓縮空間較小，吸漿能力明顯減弱，表現(xiàn)為初始?jí)毫?.5MPa；繼續(xù)注漿對(duì)地層進(jìn)一步劈裂擠密，表現(xiàn)為注漿壓力短時(shí)間內(nèi)上升、下降、上升，注漿流量下降、上升、下降，最終注漿壓力上升至6MPa后趨于穩(wěn)定，結(jié)束注漿。

通過上述注漿p-q-t曲線變化情況可以看出，隨著注漿工作的進(jìn)行，地層由填充密實(shí)至反復(fù)劈裂擠密，壓力上升過程逐漸縮短，地層無繼續(xù)壓縮空間，注漿效果達(dá)到要求。

6.2 檢查孔法

6.2.1 檢查孔布置

檢查孔的作用是根據(jù)出水孔位、單孔注漿量來判斷加固區(qū)域的薄弱位置，其布置見圖7?，F(xiàn)場(chǎng)檢查主要內(nèi)容如下：?現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)出水量，檢查注漿加固后孔內(nèi)出水量是否符合標(biāo)準(zhǔn)[2L/(m·min)]；檢查方法為：現(xiàn)場(chǎng)使用5L量杯或23L量桶實(shí)測(cè)出水量，并使用秒表記錄時(shí)間，以此測(cè)出出水量，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較；?記錄現(xiàn)場(chǎng)排渣渣樣數(shù)據(jù)，根據(jù)排渣渣樣分析檢查孔位置的地質(zhì)情況；?通過孔內(nèi)成像技術(shù)觀察檢查孔內(nèi)圍巖加固情況；?通過取芯芯樣分析地質(zhì)及加固情況。

圖7 檢查孔布置示意圖

6.2.2 取芯評(píng)價(jià)

巖芯獲得率與巖體完整程度正相關(guān)，巖芯獲得率指標(biāo)能反映巖體完整程度，巖芯獲得率70%～90%，說明巖體較完整[14]。巖芯獲得率按下式計(jì)算：

(1)

式中q——巖芯獲得率，%；

L0——巖芯長(zhǎng)度(統(tǒng)計(jì)中計(jì)入了可拼湊成柱狀的巖芯長(zhǎng)度)，m；

L——鉆孔取芯的總長(zhǎng)度，m。

J3孔鉆取的巖芯以斷層泥夾雜大量漿液結(jié)石體為主，巖芯獲得率為78%，突涌堆積體注漿后巖體評(píng)價(jià)為較完整。

6.2.3 沖擊鉆孔檢查

J1、J2、J3、J4、J5、J6孔采取沖擊鉆孔，收集渣樣(見圖8)。渣樣中砂、碎石、泥與水泥漿顆?；祀s，加固區(qū)渣樣較為干燥，滿足加固要求。對(duì)檢查孔施作全過程跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)檢查孔完整，無塌孔，未產(chǎn)生突水、涌泥現(xiàn)象。同時(shí)，檢查孔放置2h后，仍未出現(xiàn)突水、涌砂等不良情況。因此，初步判定注漿效果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

圖8 檢查孔J3典型渣樣

6.2.4 孔內(nèi)攝像

所有檢查孔單孔出水量均滿足小于2L/(m·min)要求，從孔內(nèi)成像觀察(見圖9)成孔完好，漿液充填痕跡明顯，不塌孔，圍巖穩(wěn)定性好，地層得到了有效加固。

圖9 檢查孔內(nèi)攝像

6.2.5 檢查孔壓水試驗(yàn)

對(duì)檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，單點(diǎn)壓水壓力取1.0MPa。在穩(wěn)定壓力下每隔3min讀取壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于1L/min時(shí)，該檢查孔壓水試驗(yàn)即可結(jié)束。計(jì)算透水率小于5Lu，則判斷注漿效果理想。透水率按下式計(jì)算：

(2)

式中μ——試段透水率，Lu；

Q——壓入流量，L/min；

p——作用于試段內(nèi)的全壓力，MPa；

L——試段長(zhǎng)度，m。

在1.0MPa壓力下，每米試驗(yàn)長(zhǎng)度每分鐘注入水量為1L時(shí)，則μ=1Lu。

壓水試驗(yàn)結(jié)果顯示：DLⅡ40+123.5～DLⅡ40+153.5段透水率均小于5Lu。

6.3 開挖揭示觀察

開挖揭示觀察突涌體注漿達(dá)標(biāo)要求：掌子面被有效劈裂注漿填充加固且基本達(dá)到無水狀態(tài)，分部短進(jìn)尺開挖圍巖自穩(wěn)性較好[15](見圖10)，以注漿孔為中心形成清晰注漿網(wǎng)絡(luò)，有效地保證了施工安全。

圖10 突涌體注漿后開挖揭示情況

6.4 綜合效果評(píng)價(jià)

本次注漿施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)注漿方案進(jìn)行，采用分析法對(duì)注漿效果進(jìn)行分析評(píng)定，綜合幾種評(píng)定分析結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：?注漿量區(qū)域分布及單延米注漿量變化符合地層填充擠密規(guī)律，注漿孔注漿壓力均能達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，地層得到有效加固，達(dá)到了注漿加固的目的，滿足開挖施工要求；?注漿p-q-t曲線規(guī)律符合地層加固機(jī)理，滿足開挖需求；?由注漿效果綜合分析可知，DLⅡ40+123.5～DLⅡ40+153.5段突涌體地層經(jīng)注漿回填、擠密后，較為穩(wěn)定，已達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)注漿加固目的。

7 結(jié) 論

通過對(duì)滇中引水工程獅子山引水隧洞DLⅡ30+738處向斜構(gòu)造凝灰?guī)r夾層、DLⅡ40+147處FⅢ-71斷層構(gòu)造破碎帶突涌采用帷幕注漿治理，對(duì)突涌地段地層實(shí)現(xiàn)了注漿加固，形成了穩(wěn)定的復(fù)合承載帷幕體，保證了掌子面施工開挖安全，并得到以下結(jié)論：

針對(duì)DLⅡ30+738處突涌體為凝灰?guī)r碎屑類似富水卵石土地層的特點(diǎn)，提出選擇高壓噴射注漿技術(shù)治理突涌災(zāi)害，DLⅡ30+725～DLⅡ30+755段30m超前預(yù)固結(jié)灌漿共設(shè)計(jì)28孔，在隧洞四周用高壓噴射漿液進(jìn)行攪拌形成厚約5.0m強(qiáng)度較高的固結(jié)體，治理效果明顯；針對(duì)DLⅡ40+147處突涌體類砂土介質(zhì)地層和掌子面左右地層軟硬不均的特點(diǎn)，提出了多種工藝與漿液復(fù)合使用的帷幕注漿加固技術(shù)，采用前進(jìn)式分段注漿、鉆桿后退式分段注漿和水平袖閥管束分段注漿相結(jié)合的注漿施工工藝，根據(jù)用途不同選擇普通水泥單液漿、普通水泥-HPC外加劑單液漿和普通水泥-水玻璃雙液漿，先注漿改善地層，后注漿排水?dāng)D密、劈裂擴(kuò)散形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)膠結(jié)骨架，形成具有一定強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的復(fù)合地層。

注漿質(zhì)量效果評(píng)價(jià)采用綜合評(píng)價(jià)方法，選擇常規(guī)資料分析法、檢查孔法、開挖揭示觀察等結(jié)合孔內(nèi)成像技術(shù)手段全面檢查評(píng)價(jià)注漿效果。注漿效果評(píng)價(jià)采用定性與定量相結(jié)合方法，并通過開挖揭示觀察驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果可靠性高。