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(jì)濃度壓入規(guī)定的巖土層中,以填補(bǔ)巖土體中的裂縫或空隙,以提高灌漿對(duì)象的物理力學(xué)性能,達(dá)到滿足各種項(xiàng)目的需要。根據(jù)其功能的不同,可分為防滲灌漿和補(bǔ)強(qiáng)灌漿。防滲灌漿是一種廣泛應(yīng)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(dá)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(jìn)行注漿,二序孔主要按定壓注漿原則進(jìn)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(gè)孔段的注漿作業(yè)一般應(yīng)連續(xù)進(jìn)行直到結(jié)束,不宜中斷,應(yīng)盡量避免因機(jī)械故障、停電、停水、器材等問題造成的被迫中斷。對(duì)于因?qū)嵭虚g歇注漿,制止串漿冒漿等有意中斷,則應(yīng)先掃空至原設(shè)計(jì)深度以后進(jìn)行復(fù)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(jī)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(shí)開始實(shí)施注漿作業(yè)。
(3)采取前進(jìn)式分段注漿工藝進(jìn)行鉆孔注漿施工,注漿分段長度3~5m。即鉆進(jìn)3~5m,注漿一次,注漿結(jié)束后再鉆3~5m進(jìn)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(yīng)立即停止鉆孔進(jìn)行注漿。
6、注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
1)單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓,并繼續(xù)注漿10min以上;注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于20L/min。
2)全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
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(xué)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求;漿液有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值。
7、注漿過程控制
注漿過程中必須時(shí)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(jì)要求進(jìn)行控制,當(dāng)注漿量較大時(shí),注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的1.5倍注漿終壓還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)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(fù)注漿,總注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)備主要由:前期投入兩臺(tái)YG-70A全液壓地質(zhì)鉆機(jī),后在施工過程的時(shí)效分析,此鉆機(jī)對(duì)出水量大的破碎巖層鉆進(jìn)速度緩慢,定孔位及拆卸鉆桿鉆具時(shí)既耗時(shí)又耗人工,施工效率低下。分析原因后,改用一臺(tái)全液壓履帶式Z-GP150多功能鉆機(jī),兩臺(tái)地質(zhì)鉆機(jī)作為備用鉆機(jī),大大提高了鉆孔速度和施工效率;注漿泵采用兩臺(tái)KBY-70/80高壓雙液注漿泵,兩臺(tái)黑旋風(fēng)高壓注漿泵,自制1.2m儲(chǔ)漿桶兩個(gè);漿液拌制由洞口拌合站機(jī)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(tái),D25mm—Q16Mpa×10高壓注漿管30根等相應(yīng)注漿設(shè)備。
注漿加固于07月05日注漿設(shè)備進(jìn)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(gè)注漿孔,2個(gè)引水孔,5個(gè)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(jìn)行。
從整個(gè)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(shí)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(shí),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(yán)重的擠壓變形,并對(duì)漿液進(jìn)行有效的控制,9月07日至9月11日對(duì)掌子面后方十米范圍內(nèi)進(jìn)行徑向加固;徑向加固結(jié)束后再進(jìn)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(jìn)場,2012-09-16注漿結(jié)束。共完成注漿孔192個(gè),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(duì)要破碎,圍巖裂隙比右側(cè)發(fā)育,故需要較大注漿量;先對(duì)上半斷面進(jìn)行注漿后,由于注漿時(shí)地層中漿液是由下往上擴(kuò)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(jìn)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(jì)5個(gè)檢查孔,孔深30米,從檢查孔揭示情況來看,在鉆進(jìn)過程中無塌孔、卡鉆現(xiàn)象,5個(gè)檢查孔終孔出水量均滿足設(shè)計(jì)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(dá)到了對(duì)地層進(jìn)行加固的預(yù)期目的,各項(xiàng)指標(biāo)都基本達(dá)到了設(shè)計(jì)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(jì)算得漿液填充率α=1.4,超過設(shè)計(jì)值。分析原因有兩點(diǎn):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(jì)加固范圍。
五、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)
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(shí)71天,鉆孔注漿嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙施工和進(jìn)行效果檢查,嚴(yán)格進(jìn)行過程控制和管理,對(duì)富水破碎泥灰?guī)r的注漿工藝方面進(jìn)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(jì)要求范圍內(nèi)。
2、通過本循環(huán)注漿,在今后進(jìn)行全斷面注漿時(shí)有必要對(duì)掌子面后方一定范圍內(nèi)的地層進(jìn)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(duì)于這種地層,注漿有針對(duì)性地首先進(jìn)行堵水,而后對(duì)進(jìn)行加固地層,使得地層具有一定的強(qiáng)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(qiáng),由于普通硅酸鹽水泥單液漿的凝膠時(shí)間長,漿液結(jié)石率低,在高壓動(dòng)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(qiáng)度低,可注性低,擴(kuò)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(yīng)采取超細(xì)水泥等其他注漿材料是值得考慮的問題。
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