某隧道淺埋破碎帶地表注漿加固方案

xx隧道淺埋破碎帶地表注漿加固方案xx公路工程部xx至xx高速XX合同段項(xiàng)目部二〇一〇年五月十二日xx隧道淺埋破碎帶地表注漿加固方案我項(xiàng)目部施工的xx隧道YK5+679～YK10+360(ZK5+676.108～YK10+330.31)進(jìn)出口圍巖破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，其自穩(wěn)能力差，5月5日上午開始管棚鉆孔施工，21#孔開孔10米，存在塌孔嚴(yán)重，鉆至21米斷掉鉆桿5根，沖擊器損害一個(gè)，鉆頭1個(gè),其中鉆進(jìn)時(shí)間為當(dāng)天上午7：00到晚上9：00，時(shí)間長達(dá)14個(gè)小時(shí)；面對(duì)當(dāng)前施工實(shí)際情況，項(xiàng)目部先后在五月6日至11日組織施工人員對(duì)13#、15#、17#、23#、25#、27#孔鉆進(jìn)，出現(xiàn)同樣成孔困難、卡鉆、塌孔現(xiàn)象。針對(duì)我標(biāo)進(jìn)出口埋深較淺，圍巖破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，其自穩(wěn)能力差，難以形成平衡拱效應(yīng)，大管棚施作時(shí)出現(xiàn)成孔困難、卡鉆、塌孔現(xiàn)象，項(xiàng)目部召開了技術(shù)骨干會(huì)研究決定，通過采取預(yù)注漿加固技術(shù)，保證了巖體穩(wěn)定，確保施工安全，具體技術(shù)方案如下。1、工程概況xx至xx高速公路第XX合同段位于xx省xx市的西南部，起點(diǎn)位于xx區(qū)xx鎮(zhèn)xx，終點(diǎn)為xx區(qū)xx鎮(zhèn)與XX相連，呈南北走向，起訖里程YK5+679～YK10+360(ZK5+676.108～YK10+330.31)，為分離式雙洞隧道，左線隧道全長4654.202m、右線里程全長4681m。平面為直線段，隧道右線進(jìn)口端縱坡為1.883％，出口端縱坡左線為1.883％，路面橫坡2％。隧道建筑限界寬10．25m，界限高度5m。設(shè)計(jì)圖左右線進(jìn)出口初期支護(hù)為Φ89×6mm的長32m大管棚，在管棚施工時(shí)成孔困難，卡鉆、塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重，致使施工進(jìn)度緩慢，成為制約全線工期的控制性工程。2、原因分析及采取的措施xx隧道南北走向，屬于低中山地貌，沿線主要地層為中更新洪積層，溝壑縱橫，為丘陵溝壑地形，基巖大多裸露，覆蓋層較少；隧道區(qū)地貌上為帶狀侵蝕～剝蝕大～中起伏中山區(qū)，溝谷多為南北向“V”型和“U”型?？傮w地勢為中間高兩邊低，海拔400～1328.83m，隧道最大埋深532.94m；地層為第四系中更新洪積層，下伏基巖侏羅系凝灰?guī)r、凝灰角礫巖，巖質(zhì)較軟，節(jié)理發(fā)育，表層風(fēng)化嚴(yán)重，受構(gòu)造影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，地下水分為三個(gè)水文地質(zhì)區(qū)，分別為基巖裂隙水、松散巖類孔隙水及碳酸巖類巖溶水。隧道左、右線進(jìn)出口的地形、地貌及圍巖地質(zhì)情況相差不大，左線出口暗洞樁號(hào)：ZK5+716，右線進(jìn)口暗洞樁號(hào)：YK5+699；兩洞口水平凈距約20m，洞口段約161m范圍內(nèi)圍巖都屬v級(jí)淺埋段，其中約40m范圍內(nèi)洞頂埋深1.5—35m,隧道右線進(jìn)口YK5+699～YK5+731(40m)，左線出口ZK5+716～K5＋756(40m),單洞淺埋破碎帶埋深較淺，圍巖為碎石土，或強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，且節(jié)理裂隙發(fā)育，破碎，其自穩(wěn)能力差難以形成平衡拱效應(yīng)。因此，大管棚施作時(shí)成孔困難，如不采取措施，隧道掘進(jìn)時(shí)將會(huì)有更大的施工安全隱患，后經(jīng)分析研究，采用地表注漿預(yù)加固技術(shù)處理。3、地表注漿預(yù)加固技術(shù)處理措施通過分析，采用水泥—水玻璃雙液漿注漿，從其施工作用上看，施工工藝屬于靜壓注漿中的固結(jié)注漿，從注漿理論上屬于滲透注漿。通過注漿管將漿液均勻地注入地層中，利用該種漿液速凝且凝固時(shí)間可控，漿液結(jié)石率高，結(jié)石體早期強(qiáng)度大的特性，在相對(duì)較高的灌漿壓力下，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走碎石土及巖體裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，使雙漿液在劈裂的孔隙或裂隙中混合并迅速凝結(jié)，形成“結(jié)石體”，使原來松散圍巖膠結(jié)成一個(gè)整體，改善隧道成拱穩(wěn)定的條件，從而達(dá)到保證工程安全及順利掘進(jìn)的目的。3．1注漿參數(shù)設(shè)計(jì)注漿采用水泥—水玻璃雙液漿液。設(shè)計(jì)配比水泥漿水灰比1：1(重量比)，水玻璃按水泥重量的5％摻配。其中水泥選用普通硅酸鹽32．5R型水泥，雙漿液中的水玻璃波美度40—45，模數(shù)為2．9～3．1，注漿壓力0～1．0MPa，漿液配合比通過試驗(yàn)確定，注漿漿液的濃度由稀到濃，注漿壓力由低到高。3．2注漿范圍注漿范圍根據(jù)地質(zhì)情況、隧道施工方法等因素綜合考慮。本次地表注漿加固的區(qū)段為：右線進(jìn)口YK5+699～YK5+739(40m)，左線出口ZK5+716～K５+756(40m),單洞長共40m，豎向范圍為開挖輪廓以外至地表1.5米以下，具體的加固范圍如下圖所示。注漿時(shí)，先行鉆孔，鉆孔孔徑為128mm，之后在鉆孔內(nèi)放人89mm的注漿管，注漿管1．5m以下設(shè)置成花管，通過注漿管向圍巖注漿。3．3注漿孔位的布設(shè)在隧道地表注漿的設(shè)計(jì)中，由于地層的不均勻性，漿液的擴(kuò)散半徑是不規(guī)則的，利用公式很難準(zhǔn)確計(jì)算擴(kuò)散半徑。注漿擴(kuò)散半徑與滲透系數(shù)、孔隙率、注漿壓力、漿液的注入能力、漿液的粘度及注漿時(shí)間等多方面的因素有關(guān)。依據(jù)現(xiàn)場巖層情況，注漿擴(kuò)散半徑暫定為1.5米，并通過現(xiàn)場注漿巖層觀察，對(duì)注漿壓力、注漿量和注漿時(shí)間等情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，在最終確定本次注漿的擴(kuò)散半徑。3．4注漿次序及注漿壓力隧道注漿以加固為目的，所以總體注漿順序?yàn)椋河沙隹谙蜻M(jìn)口方向按順序進(jìn)行，注漿時(shí)先外圍后內(nèi)部，并采取同排隔孔錯(cuò)開的注漿方式。每孔又采取分段注漿的方式，每次注漿結(jié)束后及時(shí)清孔，以便保證下次順利壓注。3．5注漿的施工方法及施工要點(diǎn)3．5．1注漿施工方法①清表：清理地表施工現(xiàn)場；②鉆孔：按設(shè)計(jì)鉆孔位置開始鉆孔，鉆孔孔徑為φ128mm；注漿施工方法采用自下而上分段注漿法：將鉆孔一直鉆到設(shè)計(jì)孔深，然后自下而上逐段進(jìn)行注漿。如圖所示。③清孔：采用高壓風(fēng)將孔內(nèi)泥漿雜物吹干凈；④下管：在鉆孔內(nèi)放入φ89mm注漿管，注漿管下半段設(shè)置成注漿花管，將加工好的注漿管插入孔內(nèi)；⑤封孔：為了確保注漿壓力及注漿效果，地表下1．5m孔深范圍用水泥砂漿密封；⑥壓漿：用壓漿機(jī)將配好的漿液注入孔內(nèi)。3．5．2注漿工藝要點(diǎn)(工藝流程如圖所示)水泥漿池水泥漿池注漿泵混合器水泥水稀釋水玻璃水玻璃原液水孔口閥混合膠管止?jié){塞注漿管注漿孔攪拌機(jī)高壓閥①注漿開始前做好準(zhǔn)備工作，包括機(jī)械器具、儀表、管路、注漿材料、水、電等的檢查及必要試驗(yàn)。②注漿過程中，經(jīng)常觀測和記錄注漿壓力的變化情況，掌握注漿量，特別要注意止?jié){盤的變形和飽漿情況，如果止?jié){盤發(fā)生變形，應(yīng)停止注漿，及時(shí)處理。發(fā)生跑漿時(shí)，及時(shí)用填塞棉砂、打木楔和糊塑膠泥或速凝砂漿的方法堵漏。③為使?jié){液在孔內(nèi)一定范圍內(nèi)擴(kuò)散，而不致串漿或冒漿，影響注漿效果，在進(jìn)漿量很大而壓力不上升的情況下，以注漿量控制注漿為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下為0.22m3/m,當(dāng)進(jìn)漿量很小時(shí)，以注漿壓力2MPa來控制。④啟動(dòng)注漿泵，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后關(guān)閉泵口閥門，泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，旋轉(zhuǎn)壓力調(diào)節(jié)旋鈕，將油壓調(diào)在要求的油壓刻度值上，隨著注漿阻力的增大，泵壓隨之增高，當(dāng)達(dá)到調(diào)定值時(shí)，會(huì)自動(dòng)停泵。針對(duì)隧道工程地質(zhì)與水文地質(zhì)狀況和隧道結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況，確定了注漿孔的布設(shè)間距、注漿孔深度，注漿次序及注漿壓力等。為了保證注漿加固質(zhì)量，在注漿實(shí)施過程中，