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帷幕注浆

帷幕注浆

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  帷幕注浆是一种灌浆技术。灌浆技术是利用液压或气压将固化后的灌浆液经专用灌浆孔按设计浓度压入规定的岩土层中,以填补岩土体中的裂缝或空隙,以提高灌浆对象的物理力学性能,达到满足各种项目的需要。根据其功能的不同,可分为防渗灌浆和补强灌浆。防渗灌浆是一种广泛应用的提高各种地基防渗能力的方法。又称防渗灌浆,将灌浆注入到合理间距的钻孔中,使各孔中的灌浆体相互重叠,形成类似于帷幕的混凝土防渗墙,从而切断水流,达到防渗堵漏的目的。


  一、注浆加固方案

  注浆顺序

  1)钻孔和注浆顺序由外圈向内圈,同一圈孔由上而下分两序间隔注浆,一序孔主要按定量注浆原则进行注浆,二序孔主要按定压注浆原则进行注浆。

  2)先注布置在隧道顶板上的注浆孔,后注隧道顶两侧,最后注底板孔。

  3)1个孔段的注浆作业一般应连续进行直到结束,不宜中断,应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。对于因实行间歇注浆,制止串浆冒浆等有意中断,则应先扫空至原设计深度以后进行复注。

  4、注浆材料

  注浆材料以普通硅酸盐水泥单液浆为主,以普通硅酸盐水泥—水玻璃双液为辅。

  5、钻孔注浆工艺

  (1)先用钻机开深2m,直径Φ150mm的钻孔,安设固结3mΦ140mm孔口管。

  (2)通过孔口管钻设Φ90mm注浆孔,钻到注浆段深度时开始实施注浆作业。

  (3)采取前进式分段注浆工艺进行钻孔注浆施工,注浆分段长度3~5m。即钻进3~5m,注浆一次,注浆结束后再钻3~5m进行注浆,依次循环,直到结束该孔注浆。

  (4)若钻孔过程中遇到突水、塌孔,则应立即停止钻孔进行注浆。

  6、注浆结束标准

  1)单孔注浆结束标准

  注浆压力逐步升高至设计终压,并继续注浆10min以上;注浆结束时的进浆量小于20L/min。

  2)全段结束标准

  所有注浆孔均已符合单孔结束条件,检查孔无流泥,成孔好,无塌孔现象、无漏注现象;检查孔用水量小于0.02L/m.min;检查孔钻研取芯,浆液充填饱满,其固结物理力学指标符合设计规范要求;浆液有效注入范围大于设计值。

  7、注浆过程控制

  注浆过程中必须时刻观测注浆压力表,如果注浆压力上升较快,则停止注浆,检查注浆设备及管路,分析原因,排查故障后开始注浆。

  主要按照设计要求进行控制,当注浆量较大时,注浆量达到设计注浆量的1.5倍注浆终压还没有达到设计终压,则采取间断注浆,注浆5分钟,停止5分钟,再注浆5分钟,停止5分钟…如此反复注浆,总注浆量达到设计注浆量的2倍后停止本孔注浆;

  二、超前注浆施工情况

  本循环注浆投入机械设备主要由:前期投入两台YG-70A全液压地质钻机,后在施工过程的时效分析,此钻机对出水量大的破碎岩层钻进速度缓慢,定孔位及拆卸钻杆钻具时既耗时又耗人工,施工效率低下。分析原因后,改用一台全液压履带式Z-GP150多功能钻机,两台地质钻机作为备用钻机,大大提高了钻孔速度和施工效率;注浆泵采用两台KBY-70/80高压双液注浆泵,两台黑旋风高压注浆泵,自制1.2m储浆桶两个;浆液拌制由洞口拌合站机械搅拌,由混凝土罐车在钻好孔后送至施工面;T型混合器4台,D25mm—Q16Mpa×10高压注浆管30根等相应注浆设备。

  注浆加固于07月05日注浆设备进场,09月15日开始钻设检查孔,09月16日检查孔钻设完毕。期间施工做192个注浆孔,2个引水孔,5个检查孔。施工顺序遵循从上到下,先外圈再内圈的操作顺序,注浆采取以定压为主,定量为辅的原则进行。

  从整个注浆钻孔的情况来看,掌子面前方围岩整体较破碎,地下水发育且地下水位较高,存在高压突水;该段岩体为灰岩、泥灰岩,岩体破碎,节理裂隙发育,地表水下渗较易,受雨天影响时出水量有明显增大趋势,存在小溶隙、溶腔。在施作上半段面注浆孔深孔注浆时,掌子面后方十米范围内的拱顶出现渗水、下沉,初支变形剥落掉块现象。为防止拱顶产生更为严重的挤压变形,并对浆液进行有效的控制,9月07日至9月11日对掌子面后方十米范围内进行径向加固;径向加固结束后再进行前方掌子面的注浆加固。

  三、注浆量分布情况

  本次注浆从2012-07-05进场,2012-09-16注浆结束。共完成注浆孔192个,总注浆量为7326.8m3,其中单液浆4270.28m3,双液浆3056.52m3;从全断面注浆量分布情况来看,左侧注浆量为3974.5 m3,右侧注浆量为3352.3 m3,下半断面注浆量为2945.8m3,上半断面注浆量为4381m3.由注浆量分布情况可以看出,左侧地层相对要破碎,围岩裂隙比右侧发育,故需要较大注浆量;先对上半断面进行注浆后,由于注浆时地层中浆液是由下往上扩散较多,故在上半断面完成后,下半断面需要较少注浆量就可完成,能有效提高注浆效率,加快施工进度,控制注浆有效加固范围。

  四、注浆效果检查

  本循环共设计5个检查孔,孔深30米,从检查孔揭示情况来看,在钻进过程中无塌孔、卡钻现象,5个检查孔终孔出水量均满足设计要求,拱顶检查孔在24米前基本无水,24米后逐渐有裂隙水,终孔水量0.3m/h,左侧检查孔终孔30米无水,中心位置检查孔23米前基本无水,23米后逐渐有裂隙水,终孔出水量0.35 m/h,右侧检查孔21米前无水,21米后逐渐有裂隙水,终孔出水量0.29 m/h,下部检查孔20米前基本无水,20米后逐渐有裂隙水,终孔出水量1.6m/h。

  从检查孔钻探情况来看,本次全断面注浆达到了对地层进行加固的预期目的,各项指标都基本达到了设计要求。

  1、浆液填充率反算

  根据ΣQ =Vnα(1+β)反算出地层填充率。 总注浆量ΣQ=7326.8m3;加固体体积V;n—地层孔隙率,取10%;β—浆液损失率(%),取20%。

  计算得浆液填充率α=1.4,超过设计值。分析原因有两点:1、地层加固范围内有小溶隙、溶腔,孔隙率较大,为30%~35%;2、有一部分浆液跑出了设计加固范围。

  五、几点认识

  1、本次全断面帷幕注浆2012-07-05开始,2012-09-16注浆结束,历时71天,钻孔注浆严格按设计图纸施工和进行效果检查,严格进行过程控制和管理,对富水破碎泥灰岩的注浆工艺方面进行了大胆的创新和探索,保证了注浆的质量。从注浆效果看,掌子面前方28m注浆效果比较理想,基本稳定,出水量控制在设计要求范围内。

  2、通过本循环注浆,在今后进行全断面注浆时有必要对掌子面后方一定范围内的地层进行有效的径向加固注浆,防止注浆过程中出现浆液后串,引起初支变形,影响施工安全,耽误工期。

  3、通过钻孔揭示的地质情况看,地层中存在10cm-20cm不等的较宽的裂缝及50cm不等的小溶隙、溶腔,另外根据现场施工情况,对于这种地层,注浆有针对性地首先进行堵水,而后对进行加固地层,使得地层具有一定的强度和稳定性。

  4、注浆材料以普通水泥单液浆为主,普通水泥-水玻璃双液浆为辅,前期注浆量较大,后期随着地层被加固挤密、钻孔较深,注浆量较小,压力上升很快,特别是在24米后小裂隙发育较强,由于普通硅酸盐水泥单液浆的凝胶时间长,浆液结石率低,在高压动水作用下的抗水分散性差:普通硅酸盐水泥-水玻璃双液浆由于强度低,可注性低,扩散范围小,浆液在地层中稳定性差,故不管采用普通硅酸盐水泥单液浆还是普通硅酸盐水泥-水玻璃双液浆,在后期,注浆效果较差。后期注浆是否应采取超细水泥等其他注浆材料是值得考虑的问题。


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