徐州廣躍建筑工程有限公司
GuangYue Construction Engineering
帷幕注漿是一種灌漿技術(shù)。灌漿技術(shù)是利用液壓或氣壓將固化后的灌漿液經(jīng)專用灌漿孔按設(shè)計濃度壓入規(guī)定的巖土層中,以填補巖土體中的裂縫或空隙,以提高灌漿對象的物理力學性能,達到滿足各種項目的需要。根據(jù)其功能的不同,可分為防滲灌漿和補強灌漿。防滲灌漿是一種廣泛應用的提高各種地基防滲能力的方法。又稱防滲灌漿,將灌漿注入到合理間距的鉆孔中,使各孔中的灌漿體相互重疊,形成類似于帷幕的混凝土防滲墻,從而切斷水流,達到防滲堵漏的目的。
一、注漿加固方案
注漿順序
1)鉆孔和注漿順序由外圈向內(nèi)圈,同一圈孔由上而下分兩序間隔注漿,一序孔主要按定量注漿原則進行注漿,二序孔主要按定壓注漿原則進行注漿。
2)先注布置在隧道頂板上的注漿孔,后注隧道頂兩側(cè),最后注底板孔。
3)1個孔段的注漿作業(yè)一般應連續(xù)進行直到結(jié)束,不宜中斷,應盡量避免因機械故障、停電、停水、器材等問題造成的被迫中斷。對于因?qū)嵭虚g歇注漿,制止串漿冒漿等有意中斷,則應先掃空至原設(shè)計深度以后進行復注。
4、注漿材料
注漿材料以普通硅酸鹽水泥單液漿為主,以普通硅酸鹽水泥—水玻璃雙液為輔。
5、鉆孔注漿工藝
(1)先用鉆機開深2m,直徑Φ150mm的鉆孔,安設(shè)固結(jié)3mΦ140mm孔口管。
(2)通過孔口管鉆設(shè)Φ90mm注漿孔,鉆到注漿段深度時開始實施注漿作業(yè)。
(3)采取前進式分段注漿工藝進行鉆孔注漿施工,注漿分段長度3~5m。即鉆進3~5m,注漿一次,注漿結(jié)束后再鉆3~5m進行注漿,依次循環(huán),直到結(jié)束該孔注漿。
(4)若鉆孔過程中遇到突水、塌孔,則應立即停止鉆孔進行注漿。
6、注漿結(jié)束標準
1)單孔注漿結(jié)束標準
注漿壓力逐步升高至設(shè)計終壓,并繼續(xù)注漿10min以上;注漿結(jié)束時的進漿量小于20L/min。
2)全段結(jié)束標準
所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件,檢查孔無流泥,成孔好,無塌孔現(xiàn)象、無漏注現(xiàn)象;檢查孔用水量小于0.02L/m.min;檢查孔鉆研取芯,漿液充填飽滿,其固結(jié)物理力學指標符合設(shè)計規(guī)范要求;漿液有效注入范圍大于設(shè)計值。
7、注漿過程控制
注漿過程中必須時刻觀測注漿壓力表,如果注漿壓力上升較快,則停止注漿,檢查注漿設(shè)備及管路,分析原因,排查故障后開始注漿。
主要按照設(shè)計要求進行控制,當注漿量較大時,注漿量達到設(shè)計注漿量的1.5倍注漿終壓還沒有達到設(shè)計終壓,則采取間斷注漿,注漿5分鐘,停止5分鐘,再注漿5分鐘,停止5分鐘…如此反復注漿,總注漿量達到設(shè)計注漿量的2倍后停止本孔注漿;
二、超前注漿施工情況
本循環(huán)注漿投入機械設(shè)備主要由:前期投入兩臺YG-70A全液壓地質(zhì)鉆機,后在施工過程的時效分析,此鉆機對出水量大的破碎巖層鉆進速度緩慢,定孔位及拆卸鉆桿鉆具時既耗時又耗人工,施工效率低下。分析原因后,改用一臺全液壓履帶式Z-GP150多功能鉆機,兩臺地質(zhì)鉆機作為備用鉆機,大大提高了鉆孔速度和施工效率;注漿泵采用兩臺KBY-70/80高壓雙液注漿泵,兩臺黑旋風高壓注漿泵,自制1.2m儲漿桶兩個;漿液拌制由洞口拌合站機械攪拌,由混凝土罐車在鉆好孔后送至施工面;T型混合器4臺,D25mm—Q16Mpa×10高壓注漿管30根等相應注漿設(shè)備。
注漿加固于07月05日注漿設(shè)備進場,09月15日開始鉆設(shè)檢查孔,09月16日檢查孔鉆設(shè)完畢。期間施工做192個注漿孔,2個引水孔,5個檢查孔。施工順序遵循從上到下,先外圈再內(nèi)圈的操作順序,注漿采取以定壓為主,定量為輔的原則進行。
從整個注漿鉆孔的情況來看,掌子面前方圍巖整體較破碎,地下水發(fā)育且地下水位較高,存在高壓突水;該段巖體為灰?guī)r、泥灰?guī)r,巖體破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,地表水下滲較易,受雨天影響時出水量有明顯增大趨勢,存在小溶隙、溶腔。在施作上半段面注漿孔深孔注漿時,掌子面后方十米范圍內(nèi)的拱頂出現(xiàn)滲水、下沉,初支變形剝落掉塊現(xiàn)象。為防止拱頂產(chǎn)生更為嚴重的擠壓變形,并對漿液進行有效的控制,9月07日至9月11日對掌子面后方十米范圍內(nèi)進行徑向加固;徑向加固結(jié)束后再進行前方掌子面的注漿加固。
三、注漿量分布情況
本次注漿從2012-07-05進場,2012-09-16注漿結(jié)束。共完成注漿孔192個,總注漿量為7326.8m3,其中單液漿4270.28m3,雙液漿3056.52m3;從全斷面注漿量分布情況來看,左側(cè)注漿量為3974.5 m3,右側(cè)注漿量為3352.3 m3,下半斷面注漿量為2945.8m3,上半斷面注漿量為4381m3.由注漿量分布情況可以看出,左側(cè)地層相對要破碎,圍巖裂隙比右側(cè)發(fā)育,故需要較大注漿量;先對上半斷面進行注漿后,由于注漿時地層中漿液是由下往上擴散較多,故在上半斷面完成后,下半斷面需要較少注漿量就可完成,能有效提高注漿效率,加快施工進度,控制注漿有效加固范圍。
四、注漿效果檢查
本循環(huán)共設(shè)計5個檢查孔,孔深30米,從檢查孔揭示情況來看,在鉆進過程中無塌孔、卡鉆現(xiàn)象,5個檢查孔終孔出水量均滿足設(shè)計要求,拱頂檢查孔在24米前基本無水,24米后逐漸有裂隙水,終孔水量0.3m/h,左側(cè)檢查孔終孔30米無水,中心位置檢查孔23米前基本無水,23米后逐漸有裂隙水,終孔出水量0.35 m/h,右側(cè)檢查孔21米前無水,21米后逐漸有裂隙水,終孔出水量0.29 m/h,下部檢查孔20米前基本無水,20米后逐漸有裂隙水,終孔出水量1.6m/h。
從檢查孔鉆探情況來看,本次全斷面注漿達到了對地層進行加固的預期目的,各項指標都基本達到了設(shè)計要求。
1、漿液填充率反算
根據(jù)ΣQ =Vnα(1+β)反算出地層填充率。 總注漿量ΣQ=7326.8m3;加固體體積V;n—地層孔隙率,取10%;β—漿液損失率(%),取20%。
計算得漿液填充率α=1.4,超過設(shè)計值。分析原因有兩點:1、地層加固范圍內(nèi)有小溶隙、溶腔,孔隙率較大,為30%~35%;2、有一部分漿液跑出了設(shè)計加固范圍。
五、幾點認識
1、本次全斷面帷幕注漿2012-07-05開始,2012-09-16注漿結(jié)束,歷時71天,鉆孔注漿嚴格按設(shè)計圖紙施工和進行效果檢查,嚴格進行過程控制和管理,對富水破碎泥灰?guī)r的注漿工藝方面進行了大膽的創(chuàng)新和探索,保證了注漿的質(zhì)量。從注漿效果看,掌子面前方28m注漿效果比較理想,基本穩(wěn)定,出水量控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)。
2、通過本循環(huán)注漿,在今后進行全斷面注漿時有必要對掌子面后方一定范圍內(nèi)的地層進行有效的徑向加固注漿,防止注漿過程中出現(xiàn)漿液后串,引起初支變形,影響施工安全,耽誤工期。
3、通過鉆孔揭示的地質(zhì)情況看,地層中存在10cm-20cm不等的較寬的裂縫及50cm不等的小溶隙、溶腔,另外根據(jù)現(xiàn)場施工情況,對于這種地層,注漿有針對性地首先進行堵水,而后對進行加固地層,使得地層具有一定的強度和穩(wěn)定性。
4、注漿材料以普通水泥單液漿為主,普通水泥-水玻璃雙液漿為輔,前期注漿量較大,后期隨著地層被加固擠密、鉆孔較深,注漿量較小,壓力上升很快,特別是在24米后小裂隙發(fā)育較強,由于普通硅酸鹽水泥單液漿的凝膠時間長,漿液結(jié)石率低,在高壓動水作用下的抗水分散性差:普通硅酸鹽水泥-水玻璃雙液漿由于強度低,可注性低,擴散范圍小,漿液在地層中穩(wěn)定性差,故不管采用普通硅酸鹽水泥單液漿還是普通硅酸鹽水泥-水玻璃雙液漿,在后期,注漿效果較差。后期注漿是否應采取超細水泥等其他注漿材料是值得考慮的問題。
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