扎西隧道袖閥管注漿加固試驗(yàn)方案(最終)

1、新建成都至貴陽(yáng)鐵路樂山至貴陽(yáng)段站前工程CGZQSG-10標(biāo) 扎西隧道袖閥管注漿加固試驗(yàn)方案 新建成都至貴陽(yáng)鐵路樂山至貴陽(yáng)段（D1K284+173.95D3K317+262段）扎西隧道袖閥管注漿加固試驗(yàn)方案編制： 復(fù)核： 審核： 審批： 中鐵一局成貴鐵路10標(biāo)項(xiàng)目部二一五年九月目 錄1.編制依據(jù)12.工程概述12.1工程簡(jiǎn)介12.2主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)12.2.1原設(shè)計(jì)情況12.2.2變更設(shè)計(jì)情況23.施工準(zhǔn)備23.1施工現(xiàn)場(chǎng)、技術(shù)、安全準(zhǔn)備24.資源配置及進(jìn)度計(jì)劃34.1人員及機(jī)械設(shè)備配置34.2進(jìn)度計(jì)劃35.試驗(yàn)施工35.1試驗(yàn)?zāi)康?5.2注漿加固試驗(yàn)范圍45.3試驗(yàn)施工參數(shù)45.3.1注漿管4

2、5.3.2注漿參數(shù)46.袖閥管注漿加固施工56.1袖閥管注漿原理56.2袖閥管注漿施工特點(diǎn)56.3注漿要求66.4施工工藝流程66.5施工工藝66.5.1鉆孔66.5.2制備、置換套殼料76.5.3安裝袖閥管86.5.4固管止?jié){86.5.5止?jié){料待凝86.5.6注漿86.5.7注漿效果驗(yàn)證97.質(zhì)量控制98.安全措施99.環(huán)境措施10扎西隧道袖閥管注漿加固試驗(yàn)方案1.編制依據(jù)1.1新建鐵路成貴鐵路CGZQSG-10標(biāo)段扎西隧道施工設(shè)計(jì)圖紙；1.2高速鐵路隧道工程施工技術(shù)規(guī)程（Q/CR9604-2015)；1.3高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10753-2010）；1.4鐵路混凝土工程施

3、工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10424-2010）；1.5鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程（TB10304-2009）；1.6成貴施隧技通知（10標(biāo)）-072.工程概述2.1工程簡(jiǎn)介扎西隧道位于云南省威信縣，屬中低山地貌，進(jìn)出口地形較緩，坡度520，植被發(fā)育，多為旱地，洞口附近有民居分布，進(jìn)出口端附近均有公路能過，交通較方便。隧道進(jìn)口段D1K284+630D1K284+720為新建氣象站。扎西隧道進(jìn)口D1K284+652+700段地表為人工雜填土層，以粉質(zhì)粘土、角礫土和碎石土為主，局部夾塊石，分布不均勻，粉質(zhì)粘土以硬塑狀為主，局部呈軟塑狀，角礫土和碎石土，潮濕狀，未壓實(shí)，為松散到稍密狀，厚512m。2.2

4、主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)2.2.1原設(shè)計(jì)情況扎西隧道進(jìn)口段地質(zhì)為砂質(zhì)泥巖、泥巖夾砂巖和頁(yè)巖，弱強(qiáng)風(fēng)化層。D1K284+652D1K284+677段長(zhǎng)25m采用c型復(fù)合襯砌，按照成貴施隧附01-24、25、35圖施工；超前支護(hù)采用108大管棚支護(hù)，環(huán)向間距40cm，共38根，每根長(zhǎng)30m；加強(qiáng)支護(hù)采用工20b全環(huán)型鋼鋼架，縱向間距0.6m。D1K284+677D1K284+730段長(zhǎng)53m采用c型復(fù)合襯砌，按照成貴施隧附01-24、25、35圖施工；超前支護(hù)采用42注漿小導(dǎo)管支護(hù)，毎環(huán)38根，每根長(zhǎng)4m，縱向間距2.4m；加強(qiáng)支護(hù)采用工20b全環(huán)型鋼鋼架，縱向間距0.8m。D1K284+652D1K28

5、4+730段長(zhǎng)78m，屬于淺埋隧道，最大埋深約15m。在D1K284+670線路右側(cè)16m有一地方在建氣象站場(chǎng)坪及其兩級(jí)漿砌片石防護(hù)堡坎，堡坎下方無(wú)建筑。氣象站場(chǎng)坪為26m26m。2.2.2變更設(shè)計(jì)情況施工單位2015年5月份進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)發(fā)現(xiàn)扎西隧道進(jìn)口D1K284+652D1K284+690段地質(zhì)為粘土層、局部為建筑垃圾回填，與設(shè)計(jì)砂質(zhì)泥巖、泥巖夾砂巖和頁(yè)巖強(qiáng)風(fēng)化層不相符。設(shè)計(jì)單位于2015年8月完成該段的地質(zhì)復(fù)勘，復(fù)勘結(jié)果顯示隧道進(jìn)口D1K284+652D1K284+700段長(zhǎng)48m地表為當(dāng)?shù)匦藿庀笳緯r(shí)形成的人工填土層，厚度為510m，下伏為基巖，與原設(shè)計(jì)地質(zhì)不相符，進(jìn)洞時(shí)極易造成塌方，存

6、在安全隱患。其中D1K284+652D1K284+685段長(zhǎng)33m，人工棄土侵入隧道洞身。2015年9月1日參建各方現(xiàn)場(chǎng)會(huì)勘后，形成變更設(shè)計(jì)會(huì)審紀(jì)要201537號(hào)，確定了處理措施，其中D1K284+652+690段地表采用袖閥管注漿。D1K284+652+690段地表采用50 PVC袖閥管注漿加固雜填土層，布置形式采用1 m1 m梅花形布置，袖閥管伸入基巖弱風(fēng)化層以下1m（隧道范圍內(nèi)至上臺(tái)階），橫向范圍為隧道中線兩側(cè)各12m。注漿材料為水泥漿和水泥砂漿，其中四周外圈兩排注漿孔注水泥濃漿，其余注漿孔注水泥砂漿。漿液水灰比暫定（水泥砂漿0.40.8，水泥凈漿0.60.8），注漿壓力暫定0.52.0

7、MPa，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿實(shí)驗(yàn)優(yōu)化參數(shù)。3.施工準(zhǔn)備3.1施工現(xiàn)場(chǎng)、技術(shù)、安全準(zhǔn)備(1)詳細(xì)分析、研究設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)條件，考慮所需的設(shè)備、器材人員配備和可能出現(xiàn)的問題及處理辦法。 (2)按施工需求配備施工人員，相關(guān)部門按要求對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)及下發(fā)相關(guān)技術(shù)、安全交底，并要求施工人員嚴(yán)格按交底要求施工。 (3)現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量放樣，定出孔位，進(jìn)行內(nèi)部核對(duì)后報(bào)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)復(fù)核。測(cè)量后的每一個(gè)孔位采用標(biāo)識(shí)樁做好標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)隱蔽障礙物及時(shí)清理。 (4)現(xiàn)場(chǎng)備齊各種注漿施工用料。(5)施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)區(qū)域、材料堆放區(qū)等場(chǎng)所，按照規(guī)定配備足夠的各類有效防火器材，并經(jīng)常檢查器材的使用狀態(tài)是否有效。(6)設(shè)置沉淀池，泥漿

8、污水、廢水通過排水措施經(jīng)過沉淀池沉淀，未經(jīng)處理禁止排入下水道。廢漿和淤泥使用封閉的專用車輛進(jìn)行運(yùn)輸。(7)進(jìn)行各項(xiàng)安全檢查，安裝水源、電源、搭設(shè)臨時(shí)設(shè)施，規(guī)劃施工場(chǎng)地使用布置。 (8)施工機(jī)具進(jìn)場(chǎng)須經(jīng)過安全檢查，安裝完成后，要進(jìn)行安裝驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方能進(jìn)行開機(jī)操作，操作員應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定持證上崗，禁止無(wú)證人員操作。4.資源配置及進(jìn)度計(jì)劃4.1人員及機(jī)械設(shè)備配置表4.1 機(jī)械設(shè)備及人員配備表工程名稱班組或工種人員配置（人）設(shè)備配置及數(shù)量備注設(shè)備名稱數(shù)量（臺(tái)）扎西隧道出口隊(duì)長(zhǎng)1MXL-150D2鉆機(jī)1帶班2BW-250泥漿泵1技術(shù)負(fù)責(zé)人1BW-250砂漿泵1技術(shù)員2KBY90-16注漿泵3鉆孔班6

9、ZJ-400A制漿機(jī)1注漿班8ZJ-200A制漿機(jī)1司機(jī)3自卸車24.2進(jìn)度計(jì)劃扎西隧道進(jìn)口袖閥管施工計(jì)劃從2015年9月22日施工，11月25日結(jié)束。5.試驗(yàn)施工5.1試驗(yàn)?zāi)康脑谟写硇缘牡囟芜M(jìn)行袖閥管注漿加固試驗(yàn)，論證注漿加固設(shè)計(jì)方案及相關(guān)施工參數(shù)的合理性，以指導(dǎo)本工程的施工，確保滿足設(shè)計(jì)要求。5.2注漿加固試驗(yàn)范圍在注漿區(qū)域選取46排注漿孔選取60個(gè)孔，按66cm步距分段注漿進(jìn)行試驗(yàn)。第一區(qū)段采用水泥砂漿為0.40.8的配合比進(jìn)行試驗(yàn)，第二區(qū)段采用水泥凈漿為0.6:1配合比進(jìn)行試驗(yàn)，第三區(qū)段采用水泥凈漿為0. 8:1配合比進(jìn)行試驗(yàn)，第四區(qū)段采用水泥凈漿為1:1配合比進(jìn)行試驗(yàn)。每個(gè)注漿區(qū)段

10、有15個(gè)注漿孔，從左到右，前7個(gè)注漿孔采用0.52Mpa注漿壓力注漿，后8個(gè)孔采用1.53Mpa注漿壓力注漿。試驗(yàn)段區(qū)域選定如下圖3.1所示。5.3試驗(yàn)施工參數(shù)5.3.1注漿管注漿管采用50PVC袖閥管，袖閥管深入基巖弱風(fēng)化層以下1m（隧道范圍內(nèi)至上臺(tái)階），布置形式采用1m1m梅花形布置，注漿管單節(jié)長(zhǎng)度50cm，節(jié)與節(jié)之間采用絲口連接。5.3.2注漿參數(shù)注漿漿液采用水泥凈漿和水泥砂漿兩種，水泥砂漿采用0.4:1,0.6:1,0.8:1三種配合比進(jìn)行試驗(yàn)注漿。水泥凈漿采用，水泥漿采用水泥：水為1:1、1:0.8、1:0.6三種配合比進(jìn)行試驗(yàn)注漿，注漿壓力為0.5MPa1.5MPa、1.5MPa2

11、MPa兩種壓力。注漿所用水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥。6.袖閥管注漿加固施工6.1袖閥管注漿原理袖閥管注漿工法是預(yù)埋注漿管法的延伸和改進(jìn)，很好的解決了松散地層注漿管封閉止?jié){的難題。采用該工法可以解決松散地層的注漿加固、防滲、堵漏等工程難題。袖閥管注漿工法是在漿液經(jīng)過注漿泵加壓后，通過連通管進(jìn)入注漿管，聚集到袖閥管注漿管段，然后通過鉆有直徑為6mm 的泄?jié){孔的PVC管(即袖閥管)，在內(nèi)壓力的作用下，將包裹在PVC外的橡膠圈脹開和套殼料擠碎。當(dāng)壓力逐漸增大到一定程度，被加壓的漿液就會(huì)沿著地層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生充填、滲透、壓密、劈裂流動(dòng)，此時(shí)由于供漿量小于進(jìn)入量，壓力會(huì)自動(dòng)回復(fù)到平衡狀態(tài)，續(xù)后的漿液

12、在壓力作用下，使得劈裂裂縫不斷向外延伸，漿液在土體中形成固結(jié)體，從而達(dá)到增加地層強(qiáng)度，降低地層滲透性的目的。逐次提升或降低注漿內(nèi)管即可實(shí)現(xiàn)分段注漿。橡膠圈的作用是當(dāng)孔內(nèi)加壓注漿時(shí)橡膠圈脹開，漿液從泄?jié){孔進(jìn)入地層，停止注漿時(shí)橡膠圈在袖閥管外部漿液的作用下封閉泄?jié){孔，阻止泥土和地下水逆向進(jìn)入袖閥管內(nèi)。套殼料的作用是在袖閥管周圍形成具有一定強(qiáng)度的保護(hù)層，注漿時(shí)漿液在袖閥管有孔的部位擠碎套殼料，而上部和下部的套殼料仍具有一定強(qiáng)度，可以阻止?jié){液的上下流動(dòng)。這樣漿液就只在很小的范圍橫向流動(dòng)，以增加地層加固半徑。而雙塞管的作用是增壓，當(dāng)漿液通過注漿內(nèi)管進(jìn)入雙塞管后，漿液從內(nèi)管上的4cm長(zhǎng)的出漿孔流出。當(dāng)漿液

13、進(jìn)入袖閥管和雙塞管中間時(shí)，在壓力作用下，橡皮帽被頂起，隨著漿液的聚集，壓力達(dá)到一定程度后，袖閥管外側(cè)的橡膠圈被脹開，套殼料被擠碎，從而漿液被擠壓到地層中。6.2袖閥管注漿施工特點(diǎn)（1）一般用于50m以內(nèi)的地表注漿，垂直和水平注漿均可；（2）具有上下兩個(gè)阻塞器，能將漿液限定任何區(qū)段內(nèi)進(jìn)行注漿，可達(dá)到分段注漿的目的；（3）阻塞器可在袖閥管內(nèi)自由移動(dòng)，可根據(jù)需要在注漿區(qū)域內(nèi)反復(fù)注漿；（4）可根據(jù)地層特點(diǎn)，在同一袖閥管內(nèi)采用不同的注漿材料，選用不同的注漿參數(shù)進(jìn)行注漿；6.3注漿要求(1)注漿前應(yīng)進(jìn)行地表修整及排水處理。根據(jù)原有地形，對(duì)注漿區(qū)地表進(jìn)行整平，并進(jìn)行簡(jiǎn)單夯實(shí)，地表坡腳施做截水天溝，確保地表排

14、水通暢。(2)注漿前應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)情況核對(duì)，對(duì)加固區(qū)域按每10 m一處進(jìn)行土體取芯，對(duì)雜填土體厚度、成分進(jìn)行核對(duì)，并對(duì)其物理力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)，掌握加固體的孔隙率和含水率。根據(jù)分析結(jié)果為注漿工藝性試驗(yàn)及注漿參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。(3)注漿順序：遵循先外圍后內(nèi)圈，先單號(hào)后雙號(hào)間隔跳注，單孔采用先下后上的順序分段式注漿，注漿步距66cm（2節(jié)袖閥管長(zhǎng)度）。注漿過程中，每段注漿完成后，向上移動(dòng)一個(gè)步距的芯管長(zhǎng)度。(4)結(jié)束條件以達(dá)到注漿終壓并持壓10 min控制。6.4施工工藝流程測(cè)放孔位鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)深度注入套殼料下入袖閥管安裝止?jié){環(huán)，注入固管止?jié){料待凝下入芯管，開環(huán)注漿自下而上進(jìn)行，分段間歇注漿全孔段注漿

15、完成，沖洗袖閥管保護(hù)好袖閥管，必要時(shí)進(jìn)行后備注漿。6.5施工工藝鉆孔注漿前應(yīng)進(jìn)行地表修整及排水處理。根據(jù)原有地形，對(duì)注漿區(qū)段進(jìn)行整平，并進(jìn)行簡(jiǎn)單夯實(shí)，地表坡腳施作截水天溝，確保地表排水通暢。6.5.1鉆孔(1)孔位布置注漿孔按1mx1m梅花形布置，孔徑為50PVC袖閥管，袖閥管伸入基巖弱風(fēng)化層以下1m（隧道范圍內(nèi)至上臺(tái)階），橫向范圍為隧道中線兩側(cè)各12m。由于洞口段已施作大管棚，對(duì)于注漿孔位受大管棚位置干擾的區(qū)域，可適當(dāng)調(diào)整孔位和孔深，并做好相應(yīng)記錄，待隧道開挖后采取洞內(nèi)超前注漿對(duì)該區(qū)域進(jìn)行加固。(2)鉆進(jìn)方法 采用MXL-150D2型履帶式高舉升錨固鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，孔位確定后，鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位，應(yīng)

16、使鉆機(jī)底部平整穩(wěn)固，在開鉆前利用吊錘鉆頭和鉆孔的垂直度進(jìn)行檢測(cè)，并在鉆進(jìn)2m時(shí)及以后每加一節(jié)鉆桿均需對(duì)鉆機(jī)調(diào)平校正，要求鉆孔的傾斜度 1% 。(3)鉆進(jìn)深度要求D1K284+652D1K284+700段地表為人工雜填土層，以粉質(zhì)粘土、角礫土和碎石土為主，局部夾塊石，分布不均勻，粉質(zhì)粘土以硬塑狀為主，局部呈軟塑狀，角礫土和碎石土，潮濕狀，未壓實(shí)，為松散到稍密狀，厚512m。設(shè)計(jì)要求袖閥管深入基巖弱風(fēng)化層以下1m（隧道范圍內(nèi)上臺(tái)階）。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)通知單中所示斷面圖，初步確定鉆孔深度，鉆進(jìn)過程中根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)速度及鉆進(jìn)情況結(jié)合設(shè)計(jì)斷面圖確定鉆孔已深入基巖弱風(fēng)化層以下1m（隧道范圍內(nèi)上臺(tái)階）。6.5.2

17、制備、置換套殼料套殼料一般由粉煤灰、膨潤(rùn)土、水泥加水?dāng)嚢瓒?。主要用于封閉袖閥管與鉆孔孔壁之間的環(huán)狀空間。防止灌漿時(shí)漿液到處流竄，在橡膠套和止?jié){塞的作用下，迫使在灌漿段范圍內(nèi)擠破套殼料而進(jìn)入地層。鉆孔至設(shè)計(jì)深度并采用清水沖洗孔后，立即通過鉆桿將套殼料置換孔內(nèi)泥漿，方法是將通過循環(huán)泥漿的管接到擠壓式注漿機(jī)上，在注漿壓力的作用下，通過鉆桿將孔內(nèi)泥漿置換成套殼料。套殼料在壓力的作用下，通過鉆桿進(jìn)入鉆孔底部，隨著套殼料的進(jìn)入，泥漿從地面孔口置換出來(lái)，置換出來(lái)的泥漿通過鉆孔口的泥漿溝排到泥漿循環(huán)池。在發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中含有套殼料時(shí)，停止置換。套殼料澆筑的好壞是保證注漿成功與否的關(guān)鍵，它要求既能在一定的壓力

18、下，壓開填料進(jìn)行橫向注漿，又能在高壓注漿時(shí)，阻止?jié){液沿孔壁或管壁流出地面。套殼料要求其脆性較高，收縮性要小，力學(xué)強(qiáng)度適宜，即要防止串漿又要兼顧開環(huán)。6.5.3安裝袖閥管在套殼料置換完成后要立即插入袖閥管。袖閥管插入前根據(jù)深度要進(jìn)行連接，連接一定要保證質(zhì)量，連接緊密、不得有斷開現(xiàn)象，要求袖閥管上口露出地面20cm。第一節(jié)袖閥管安裝好尖底堵頭，再對(duì)管中注入清水，克服孔內(nèi)浮力，減小袖閥管的彎曲直。袖閥管每節(jié)連接好后，依次下放到鉆孔中，直到孔底，下放時(shí)盡量保證袖閥管的中心與鉆孔中心重合。用高壓水對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行清洗，減少孔內(nèi)沉渣和泥漿比重。6.5.4固管止?jié){在袖閥管外花管與孔壁之間的環(huán)狀間隙處下入注漿管，在

19、孔口上部2米孔段壓入止?jié){固管料，直至孔口返止?jié)鉂{為止。止?jié){固管料采用速凝水泥漿，水：水泥=1：1.5?？刹捎盟ＡЩ蚵然}做速凝劑。6.5.5止?jié){料待凝要求孔口段止?jié){料凝固后才能灌漿。待凝時(shí)間控制在25天以內(nèi)。6.5.6注漿注漿材料為水泥濃漿，遵循先外圍后內(nèi)圈，先單號(hào)后雙號(hào)間隔跳注，單孔采用先下后上的順序分段式注漿，注漿步距按2節(jié)袖閥管長(zhǎng)度控制。注漿過程中，每段注漿完成后，向上移動(dòng)一個(gè)步距的芯管長(zhǎng)度。結(jié)束條件以達(dá)到注漿終壓并持壓10 min控制。注漿結(jié)束后，用20水管插入袖閥管內(nèi)，泵入清水把袖閥管內(nèi)殘留水泥漿沖洗干凈，在注漿管上口蓋上悶蓋，以便于復(fù)注或補(bǔ)注施工。注漿參數(shù)及步驟為：a、水泥凈漿配

20、合比為水泥：水為1:1、1:0.8、1:0.6三種配合比進(jìn)行試驗(yàn)注漿；水泥砂漿配合比為0.4:1,0.6:1,0.8:1。b、注漿壓力為0.5MPa3.0MPa。c、注漿方法：采用分段、分序、間歇、重復(fù)注漿的方法，每次注漿段長(zhǎng)度為0.66m（2節(jié)袖閥管長(zhǎng)度）。 d、注漿次數(shù)：由于袖閥注漿一次性注漿難以均勻，據(jù)實(shí)際施工情況而定次數(shù)，一般23次。e、注漿設(shè)備：BW-250 型注漿泵。 f、在注漿過程中，應(yīng)觀察相鄰注漿孔的排氣、返水、串漿、冒漿等情況，及時(shí)做好記錄。若周圍注漿孔有冒漿、串漿時(shí)，應(yīng)停止注漿，12 小時(shí)后重新注漿。若周圍注漿孔仍沒有反應(yīng)，注漿量過大并超過本身的容積時(shí)，應(yīng)采取“間歇定量分序注漿法”注漿，以控制漿液流失過大。g、注漿時(shí)在達(dá)到注漿壓力后漿液無(wú)法注進(jìn)時(shí)，方為注漿完成。6.5.7注漿效果驗(yàn)證 加固施工完成14天后，要求在不同位置鉆孔取芯試驗(yàn)，至少作3組以上試驗(yàn)，每組不小于3個(gè)鉆孔取芯。 加固改善土體力學(xué)參數(shù)要求：變形模量不小于1.2GPa；粘聚力大于0.1MPa，泊松比0.4. 注漿加固達(dá)到以上土體力學(xué)參數(shù)要求后方可進(jìn)行暗洞施工，否則要求優(yōu)化注漿工藝，漿液濃度配比等進(jìn)行地表補(bǔ)注漿。7.質(zhì)量控制(1)做好各種施工