帷幕注浆技术（共7篇）
帷幕注浆技术 篇1
对地下水害的治理, 历来采用以排为主, 由于地下水量骤增, 随之引发地表塌陷, 损害农田, 破坏地下水资源等环境问题, 逐步使人们认识到除疏干法以外, 还可选择另一种行之有效的治理地下水害的方法, 即:帷幕注浆堵水。本文以广东省花都赤坭镇竹洞石场矿坑的经验谈谈帷幕注浆堵水的技术。
1 帷幕注浆堵水技术特点
岩溶充水矿床由于地质条件复杂, 其具有防渗帷幕深度大、钻探工程量大、注浆材料消耗多、施工难度大, 周期长、注浆帷幕造价高等特点。同时, 帷幕建造时应坚持幕址的详细水文地质、工程地质勘查和岩层注浆的试验工作, 以确定幕长、幕深和含水层的可注性;这已为大多数建设方所接受, 而因工程规模大, 一次性投资多, 在矿产资源开发中应考虑成本效益, 这也是帷幕注浆堵水工程又一大特点。
2 注浆孔注浆方式
堵水帷幕注浆孔注浆方式关系到帷幕堵水效果和经济效益, 历来受到施工部门的高度重视。
2.1 全孔分段注浆法
根据钻孔各段的钻进和注浆的相互顺序, 分以下几种方法:
(1) 自上而下分段注浆:就是自上而下逐段钻进, 随段位安设注浆塞, 逐段注浆的——种施工方法。这种方法在下述情况下适宜采用:
①岩石破碎、孔壁不稳固、孔径不均匀;
②竖向节理、裂隙发育;
③渗漏情况严重。
施工程序一般是:钻进 (一段) →冲洗→简易压水试验→注浆→待凝→钻进 (下一段) 。
此法注浆优点是:
①由于注浆塞安设在已注段的底部, 易于堵塞严密, 不致产生绕塞返浆;
②随着注浆段位深度的增加, 能逐段加大注浆压力;
③压水试验成果准确;
④计算注入的干料量准确;
⑤注浆质量比较好。
此法注浆缺点是:
①每段注浆后常需要待凝一定时间;
②钻孔与注浆两个工序交替进行, 互相等待, 费时较多。
(2) 自下而上分段注浆:将钻孔一直钻到设计孔深, 然后自下而上逐段注浆。
此法适宜采用的条件下:岩石比较坚硬完整, 裂隙不很发育, 渗透性不大。
自下而上注浆优点是:
①工序简化, 钻进、注浆两个工序各自连续施工;
②无需待凝, 节省时间, 工效较高。
自下而上注浆的缺点是:
①注浆压力的增高, 受到一定程序的限制;
②压水试验成果和单位注入量数值不准确;
③孔段裂隙在钻进过程中易受岩粉堵塞, 影响注浆质量, 段位愈上, 影响愈大;
④在竖向裂隙发育或孔径不均的孔段, 常因注浆塞难以塞堵严密, 会使浆液绕塞上流, 容易造成埋塞事故, 如果绕塞返浆严重形成孔口冒浆, 则上部待注的注浆质量也将受到影响;
⑤由于岩石破碎或孔径不均等原因, 致使注浆塞堵不严, 常需上下移动注浆塞位置, 操作不便, 且多次提塞, 致使注浆段过长, 影响注浆质量。
(3) 综合分段注浆法:即白上而下与自下而上相结合的分段注浆法。
在上部岩层裂隙多, 又比较破碎, 地质条件差的部位先采用自上而下分段注浆法, 其后再采用自下而上分段注浆法。
(4) 小口径钻孔、孔口封闭、无栓塞、自上而下分段注浆法。
把注浆塞设置在孔口, 自上而下分段钻进, 逐段注浆并不待凝的一种分段注浆法。
优点:全部孔段均能自行复注, 工艺简单, 免去起下塞工序和塞堵不严的麻烦;不需要待凝, 节省时间;发生孔内事故可能性较小。
缺点:全孔多次复注, 孔内占用水泥量较多;各段压水试验成果和单位注入量值的准确性稍差。
采用此法注浆应注意:①孔口管埋入岩石中的深度不得小于2 m;②可采用较小的口径钻孔;③适用于采用较高的注浆压力条件;④对结束标准要求严格;⑤在地面应设置一定厚度的混凝土盖层。
3 关于帷幕厚度等参数的设计
在帷幕注浆设计中, 厚度计算是一个十分重要的环节, 所设计的帷幕厚度值要求能够在长期高水头作用下保持良好的阻水效果。一般是依据灌浆材料所容许的渗透比降J0和帷幕所承受的最大水头H来确定:
T=H/J0
式中:H——灌浆帷幕可能承受的最大水头差 (m) ;
J0——灌浆材料容许的渗透比降;
T——灌浆帷幕厚度 (m) 。
试验表明:“对于普通水泥而言, Ca (OH) 2结晶溶出1%, 强度降低1%, 溶出16%时, 强度损失20%, 当石灰溶出50%时, 强度丧失殆尽。可想而知, 随着帷幕中结石的不断被侵蚀, 透水性增加, 结石与岩面之间的缝隙亦随着增大, 渗水相应加大, 渗水增多又会加剧结石的溶蚀。如此破坏性循环, 必然会使帷幕逐渐丧失阻水功能, 最终导致帷幕失效。
4 注浆结束标准
严格的注浆结束标准是保证注浆质量的重要条件, 现将实际注浆工程中执行标准提供如下:
从注浆过程分析, 吸浆量会随着注浆时间的延长而逐渐减少, 但减少到什么程度才认为可以, 目前尚无统一标准。我们认为, 吸浆量小于50 L/min, 可以初步确定为注浆结束标准, 但延续时间岩溶裂隙含水体与溶洞含水体应有所区别, 溶洞含水体应大于岩溶裂隙含水体。但最后进行压水检查时, 其单位吸水率应小于0.05 L/min·m, 方可结束注浆。
5 防渗标准设计
防渗标准是指对地层经注浆处理后应达到的防渗要求, 是工程为了减少渗透流量、避免渗透破坏、降低渗透压力提出的对地层的渗透性要求。它直接影响工程量、工程进度、工程造价等。由于工程性质、注浆目的和要求、处理对象的条件各不相同, 同时又受到检测手段的局限, 所选用的防渗标准是否能够满足工程需要, 也是一个难以量化的过程。
(1) 根据水文地质数值法电算结果, 在帷幕厚度为10 m时, 要达到堵水率80%的设计要求, 帷幕体设计的渗透系数为0.08 m/d (考虑到工程的重要性和复杂性, 结合本工程实际, 为满足堵水80%的要求, 设计单位吸水率不大于6 Lu) 。
防渗帷幕设计标准, 也要根据建幕目的所有区别。用于保护水资源的帷幕, 要求高些, 而用于防止地面塌陷, 要求可以低些。
6 保证帷幕钻孔施工质量技术措施
由于目前注浆钻孔设计深度已超过700 m, 钻孔的倾斜精度要求较高, 为确保钻孔施工质量, 使钻孔弯曲不超过设计的规定, 成为钻探施工上一大难题。为实现一步到位、一次成孔, 从而为压水、注浆创造良好的条件, 据此, 我们提出以预防为主, 纠斜为辅的方针。
6.1 预防钻孔弯曲措施
(1) 严把安装关:
根据以往施工经验, 导致钻孔弯曲的主要因素是安装、开孔、换径、扩孔钻进参数的使用等。首先, 钻机、钻塔必须安装在坚实的地基上, 安装要牢固水平, 并保证天车、立轴、孔口中心三点在同一直线上。
(2) 开孔关:
开孔时钻具要直, 选用锋利的钻头, 主动钻杆要直不能有偏摆, 同时使用钻机上下卡盘夹持, 钻进参数要适当调整, 压力要均匀, 随钻孔的加深及时逐步加长岩心管, 孔口管要上正下牢。
(3) 换径、扩孔关:
换径和扩孔时, 必须使用带导向的粗径钻具, 导向部分必须与粗径钻具同心, 换径带外导向, 扩孔带内导向 (引向) , 换径前孔内不得有脱落的残留岩心。
(4) 钻进工艺:
开孔及表土层采用合金钻进, 其余岩层均选用金刚石绳索取心钻进方法。
(5) 合理选择钻进参数:
转速应根据钻孔口径、岩层完整情况合理选择。完整性好的地层, 可用较高转速、较低钻压、润滑性能良好的冲洗液钻进;松软破碎地层, 泵量要减少, 及时用优质泥浆护壁, 以免冲垮孔壁, 防止超径等。
(6) 增强钻具的导正性和稳定性:
选用长、刚、直、粗的防斜钻具, 可减少粗径钻具与孔壁的间隙, 使轴线不能倾斜或倾斜角度尽可能小, 采用ϕ71 mm的绳索取心钻杆, 粗径长度4 m～5 m。另外, 为减少钻杆的波浪式弯曲, 可在钻杆上加稳定器等, 以增加钻具回转时的稳定性。
(7) 使用数字化测斜仪 (防磁) :
每进尺10 m～20 m测斜一次, 掌握钻孔实际弯曲与设计值的偏离情况, 及时采取纠斜措施。
(8) 加强管理, 健全规章制度:
进场施工前, 组织施工人员进行专门技术培训, 提高施工人员的整体技术水平。根据不同地层条件, 制定具体的防斜措施, 做好技术交底工作, 提高钻孔工程质量。
6.2 纠斜措施
通过测斜, 发现钻孔弯曲超差、立即停钻、分析原因, 用连续纠斜器或螺杆钻具纠斜, 纠斜钻具结构应是短、重、细、柔, 使钻具轴线方向容易发生变化。纠治孔斜过程中, 要及时加密测斜, 指导施工。
7 帷幕注浆效果检查
帷幕注浆效果最直接的检查方法是通过抽 (放) 水试验, 得出坑内水量变化数值, 计算出堵水率;通过幕内外观测孔水位测量, 求得两侧水位差。堵水率越高, 水位差值越大, 说明注浆效果越佳。除此之外, 还可进行以下工作:
(1) 提前打好帷幕内外水位观测孔, 在注浆过程中, 不断观测和研究水位流场变化, 可以及时发现地下水主要通道, 得以加速、加强该通道的注浆工作, 提前得知注浆效果。湖南铜山岭矿, 湖北大红山矿均据此受益。
(2) 将最终质量控制, 改为过程质量控制, 即上道工序不合格, 不能转为下道工序, 关键工序要列为重点管理。
(3) 做好资料的综合整理, 下面推荐《大坝基岩注浆》一书中提出的“帷幕注浆资料整理程序图””’ (见图1) 。
(4) 打检查孔, 通过压水试验检查帷幕体的渗透性能。通过岩心裂隙检查, 有无水泥结石, 综合分析浆液扩散范围和注浆质量, 检查孔的总数应为注浆孔总数的10%。
(5) 用地球物理勘探方法, 检查帷幕注浆前和帷幕注浆后岩石弹性波速的变化。
参考文献
[1]杨相茂.大红山矿帷幕注浆防治水技术初探[J].岩土工程, 2006, (10) :52-54.
[2]方仲实.穿黄勘探试验洞安全问题研究[J].海河水利, 2000, (4) :113-116.
[3]孙钊.大坝基岩注浆[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.
帷幕注浆技术 篇2
浅埋暗挖隧道施工渗水以地表示为主,浅埋隧道土体工程性差,含水率高,开挖时土体无自稳能力,土体通过渗水浸泡可形成流沙、涌泥等危险。隧道开挖时超挖较大,封闭不密实,造成隧道初支背后空洞加之地层失水从而引起地表塌陷等工程事故。尤其是城市地下工程为减少地层失水对地表植物、建筑物以及管线的影响,在设计方向已明确规定不允许排水。针对以上难题城市地下工程可通过帷幕注浆施工止水,以改善土体性质,加固地层提高土体自稳性能和抗压强度,并起到加快施工进度的效果。
1 工程概况
莞惠城际铁路GZH-6标暗挖区间隧道设计起点里程DK33+022.303,终点里程DK33+835.447。本隧道为Ⅵ级围岩,隧道拱顶埋深为8~10m,勘测期间地下水水位埋深1.30~9.0m,隧道开挖掌子面岩层分层明显,依次为素填土层、淤泥层、流沙层、全风化混合片麻岩层、强风化混合片麻岩层。线路穿越城市主干道、废旧鱼塘等,道路周围地下管线密集,种类繁多,道路处于两镇交界处,车流量较大,为减少地层失水对地表影响,隧道以堵为主,不设计排水。隧道设计全断面帷幕注浆止水,注浆材料为水泥—水玻璃双液浆。
2 施工重点与难点
2.1 施工重点
隧道内全断面帷幕注浆采用水泥-水玻璃双液浆,控制注浆时的压力、浆液凝固时间、注浆量是注浆施工的重点。
2.2 施工难点
隧道掌子面岩层复杂多变,依次为素填土层、淤泥层、流沙层、全风化混合片麻岩层,其中粘土层与沙层分层明显,且地下水丰富,沙层涌水量较大,选用的注浆方式、浆液配比、注浆压力等均不相同,合理选用适合地层的注浆方案是帷幕注浆成败的关键也是施工的难点。
3 全断面帷幕注浆施工准备
3.1 隧道掌子面封闭施工
隧道开挖施工前必须封闭掌子面首先进行全断面帷幕注浆止水施工,封闭掌子面封闭方式采用钢筋网片+锚管+横(纵)压筋+C20喷射混凝土,施工时在掌子面上打入3.0m的Ф42.5mm钢管,梅花型布置,间距2.0m,打入角度为掌子面斜下45°,锚管外露25cm,布置图见图1。
在锚管上方安放单层钢筋网片与钢管焊接,钢筋网片规格采用Ф8mm钢筋,网格150mm×150mm,网片之间搭接1个网格,网片与网片之间使用电焊焊接,网片与围岩留置40mm厚保护层。网片安装完毕后设置横向和纵向压筋,横向压筋每隔2m设置,纵向每隔2.0m设置,布置图见图1。
压筋采用Ф22钢筋,所有压筋必须与打入的锚管进行焊接后方可喷射C20混凝土,混凝土喷射厚度为200mm厚。待掌子面混凝土达到设计强度后方可进行超前隧道全断面注浆施工。
3.2 全断面帷幕注浆孔位标示
封闭掌子面完成后测量人员按照图纸文件放样孔位,全断面共计77孔位,放样图见图2。
4 全断面帷幕注浆施工施工技术
莞惠城际铁路GZH-6标暗挖区间隧道以水泥-水玻璃双为液浆进行注浆加固,注浆就是在一定的压力下,将可凝固的液体压入地层和结构物空隙内,填充凝固,从而达到改良地层和结构物性能,起到加固、止水的目的。浆液注入土体中,一般先是渗透,当通道被阻,浆液渗透困难,即对周围地层进行压密,当压力继续升高,在土体中产生劈裂现象,浆液顺裂缝进一步扩散。在浆液渗透、压密、劈裂的作用下起到了提高土体完整性和强度以及降低地层渗透系数和含水率的作用。因本隧道的注浆布孔方式使各孔中注浆体相互搭接以形成一道类似帷幕的防渗墙,以此截断水流,从而达到防渗堵漏的目的,因此称这样的注浆方式为帷幕注浆。注浆加固范围为隧道开挖掌子面及隧道一下断面开挖轮廓线外3.0m范围,注浆沿隧道掘进方向每10m一循环段,一个注浆段完成后留1.0m作为下一循环的止浆岩盘。施工时多功能钻机携带双液浆钻杆采用二重管双液浆注浆法一次性完成成孔、注浆。
4.1 成孔施工
①安装孔口管。施工准备工作完成后安装成孔导向管及孔口管,其规格为直径108mm,壁厚6mm,长度1.5m的无缝钢管,采用钻机按照设计位置及外插角钻直径110mm,深度1.5m的孔,将孔口管按插到钻好的孔内,端头预留10cm,安装到位后采用锚固剂填塞密实管与孔之间的空隙,外侧采用M20砂浆封堵空隙,使孔口管固定牢固。
②钻机就位。多功能钻机开至临近掌子面,通过液压系统调节钻机高度计角度,确保钻机钻杆轴线与孔位轴线相吻合。
③钻孔施工。钻孔由高位孔向低位孔进行,为防止穿孔跑浆每成孔完成一孔立刻注浆一孔。钻孔直径不小于91mm,注浆孔由工作面向开挖方向呈辐射状布置,第一环孔外插15°施工,第二环孔外插13°施工,第三环孔外插11°施工,第四环孔外插9°施工,第五环孔外插5°施工,第六环孔沿隧道开挖方向施工,每循环共设置77个注浆孔,孔深约11.3m。全断面帷幕注浆纵断面图见图3。
钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的状态判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故。成孔施工误差见表1。
4.2 注浆施工
①压水实验。单孔完成后开启注浆泵压水实验,确保注浆管路通常。
②浆液调配。注浆材料采用R42.5普通硅酸盐水泥,水玻璃的水玻璃浓度35Be’;模数2.6~2.8;水泥浆水灰比:1:1配制,注浆时使用二重管双液浆注浆法将水泥浆与水玻璃液按照1:0.6体积比在注浆管端头混合后压入地层。
③浆液压注。因本隧道掌子围岩复杂多变,其中粘土层与沙层分层明显,两种土层性质相差甚远,注浆不能使用单一的注浆方案。同一掌子面不同孔位根据围岩将采取不同的注浆方案。隧道全断面帷幕注浆范围见图4。
1)素填土层与全风化混合片麻岩层注浆时采用KBY-50/70(双液浆)注浆机配合钻机采用后退式注浆方式注浆,浆液扩散半径1.5m,浆液凝固时间约15秒,注浆压力0.5~1.5MPa。注浆时由孔底开始压注,当压力达到设计1.5MPa并持续几分钟,浆液满足设计注浆量,后退钻杆继续压注,直至钻杆退出单孔,方可施工下一孔位。2)针对隧道掌子面的黏土层采用高压劈裂后退式一次性注浆方法完成单孔注浆。因黏土层其本身渗透系性差、含水率较少,只需要通过注浆对地层挤密就可以提高土体完整性和强度以及降低地层渗透系数和含水率的作用。注浆时浆液凝固时间调小至10~15秒,注浆压力至1.8~2.0MPa并持续几分钟,浆液满足设计注浆量,后退钻杆方式继续压注,直至钻杆退出单孔,完成本孔注浆。浆液在高压的作用下在土体中产生劈裂现象,浆液顺裂缝进一步扩散并将黏土挤压密实以达到止水目的。3)沙层渗透系数较大,渗水量较大,劈裂挤密的方式止水效果不明显,需注浆真正形成混凝土帷幕将水拦截在开挖轮廓线以外。针对沙土层采用低压渗透往复注浆方法完成单孔注浆。注浆时浆液凝固时间调大至15~20秒,成孔后开始从孔底压注,每次压力至1.0MPa时后退钻杆继续压注,直至退出单孔。钻机方位不变在原孔上重新成孔至设计深度,注浆时由孔底开始压注,当压力达到设计1.5MPa并持续几分钟,浆液满足设计注浆量,后退钻杆继续压注,直至钻杆退出单孔,方可施工下一孔位。
④效果检查。注浆完成后检查单孔涌水量不大0.2L/min,且隧道涌水量小于1m3/(d·m),达到开挖要求。
5 结束语
本工程采用双液浆作为帷幕注浆材料有效的控制了隧道内的渗水,进而有效的控制了地层因失水而产生的沉降,同时也加快了隧道开挖的进度。目前隧道全断面帷幕注浆止水施工中比较成熟的技术,采用水泥水玻璃作为注浆材料克服了注水泥单液浆由于凝结时间过长,从而易形成泌水通道的缺点。同时造价又比较理想,适用范围广,施工操作简单注浆材料对环境及地下水无污染。
摘要：本文介绍了浅埋暗挖隧道采用超前全断面帷幕注浆止水施工技术减少地层失水对地表植物、建筑物以及管线的影响,并加快隧道施工进度的成功经验,仅供同行参考。
关键词：浅埋暗挖,帷幕注浆,隧道
参考文献
[1]刘建国.富水复杂地质浅埋暗挖隧道修建技术[M].北京:人民交通出版社,2012,5.
[2]杜嘉鸿.岩土注浆技术的探讨[D].沈阳:东北大学土木工程学院,2000.
[3]曾宪明.国际岩土工程新技术新材料新方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
帷幕注浆技术 篇3
地铁施工中往往会遇到地下水而影响正常施工, 传统做法是做降水井通过抽水将地下水位降低, 为基础施工创造干作业条件。然而, 在场地狭小的情况下无法进行降水井施工操作时, 只能通过其他方法来解决这一问题。
本文结合北京地铁14号线丰台北路站的工程应用, 研究砂卵石地层深孔帷幕注浆止水施工技术。
1 工程简介
北京地铁14号线丰台北路站位于丰台北路北侧跨万寿路南延线道路 (万丰路) , 东西向布置, 为三层叠落型侧式车站, 与地铁9号线丰北路站呈“T”字形零距离换乘。车站主体采用明挖法施工, 主体基坑总长279.800 m, 标准段总宽度13.800 m, 总高23.450 m, 顶板覆土2.90 m~3.39 m, 为地下3层单跨箱形结构。车站东侧邻近卢沟桥乡政府、丰台区人大常委会;西侧为冠京饭店、公交323总站;结构外边线距万丰桥最近距离12.4 m;距冠京饭店最近距离6.5 m;距卢沟桥乡政府最近距离17.5 m。
车站站位范围内管线众多, 沿丰北路东西走向的重大管线有7条:D2 200 mm的污水管、3 200 mm×2 000 mm的雨水方沟、3 000 mm×1 100 mm (D1 600) 的雨水方沟 (管) 、DN1 000给水管、DN159中压液化气管、DN426中压燃气管、DN108 (DN209) 高压液化气管;车站施工时全部改移至基坑外侧, 各管线密贴。
2 工程地质及水文地质条件
本工程车站的土层自上而下依次为人工填土、新近沉积土层、第四纪晚更新世冲洪积地层、第三纪沉积岩层。车站主体位于卵石⑤层、卵石⑦层。场区范围内地下水类型主要为潜水, 主要含水层为卵石⑦层, 主体基坑深26.52 m, 基底标高20.08 m, 进入潜水2 m~3 m, 地层底部存在不透水层 (砾岩层) , 含水层厚度约8 m。
工程周边环境较特殊, 采用普遍使用的基坑外管井降水存在以下两个困难:
1) 车站位于丰台北路, 呈东西方向布设, 主体基坑南侧现况及改移管线共计9条, 各种管线间距近乎密贴, 无布设基坑外降水井的位置。
2) 地层特殊, 上部由力学强度低、透水性弱的土层组成, 下部由透水性强的砂、砾、卵石层构成。下部土层的透水性远大于上部土层, 而且其水源补给充足。这种土层结构特点, 增加了基坑工程降水的难度, 很难形成降水漏斗。
因此, 为解决这些施工难题需采用非降水技术。综合考虑施工工艺等各种因素, 拟采用注浆止水帷幕的方式进行处理。
3 注浆止水帷幕施工工艺
针对现场卵石粒径大、强度高、成孔较为困难的情况, 采用旋转冲击式钻机。该设备能够克服现场地层成孔的困难、成孔效率高。注浆设备为进口多功能注浆机、双重管注浆同步拔管系统, 其突出特点是:注浆机配备进口流量计, 可以实现压力和流量的双控, 实时显示各注浆的流量与压力, 根据对注浆压力的控制, 一方面可以保证地层充分注浆, 另一方面可以实时监控不会过量跑浆、漏浆, 造成不必要的浪费。
履带式液压钻机见图1。
地层的孔隙率较大, 地质复杂不均匀, 并且注浆范围长达14 m, 属于大范围注浆。全段一次性注浆在注浆段高且大, 容易造成塌孔、扩径等现象, 不易保证注浆质量。只能选用分段式注浆。分段后退式注浆是最合适的注浆方式, 既能保证注浆质量, 又能实现注浆工程的高效经济。因此选用双重管后退式注浆施工工艺。
3.1 施工工艺流程
双重管后退式注浆施工工艺流程如图2所示。
3.2 注浆系统布置图
本工程钻孔与注浆分开作业, 施工效率提高。注浆作业采用多管同步注浆, 可实现一次同时注3个~5个孔。注浆系统连接布置如图3所示。
3.3 注浆孔位布置
本工程采用内外双排注浆孔, 孔间距900 mm, 两排间距600 mm梅花形交错布设, 注浆土体可以相互咬合密实, 围护桩与注浆土体形成一体的止水帷幕墙, 平面布置见图4。注浆深度为现况水位以上2 m至砾岩层以下0.5 m, 形成高度为14 m的止水帷幕墙。施工时先注外排孔, 然后注桩间内排孔, 实现最优的注浆效果。
3.4 钻孔及安设双重管
钻孔按设计进行, 本工程钻孔垂直度控制在3‰范围内, 孔位纵横向偏差控制在50 mm范围内。钻孔达到设计深度时, 停止钻进, 清理后放入双重管, 双重管安设完毕, 然后封口安装拔管器, 如图5, 图6所示。
3.5 注浆
3.5.1 注浆加固参数
1) 注浆深度与孔深相同, 注浆压力为1.5 MPa~2.0 MPa。
2) 扩散半径:浆液扩散半径为0.5 m。
3) 配合比:水灰比采用1∶1.3, 之后的水泥浆液与改性水玻璃浆液按体积比1∶1配合。
4) 双重管注浆时, 注浆压力达到3.0 MPa时, 止浆塞往上提0.1 m后, 继续注浆。
3.5.2 材料性能
1) 浆液配制。
A液:水泥浆采用普通硅酸盐P.O42.5水泥, 配合比为水∶水泥∶高效分散剂∶无收缩灌浆剂=1∶x∶0.065∶0.065。
B液:水玻璃采用浓度42 Be', 配合比为水玻璃∶明矾∶硫酸铜=1∶0.03∶0.03。
C液:速凝剂, 配合比为水∶磷酸=1∶Y。
注浆时先注速凝的化学浆一定量后再注水泥—改性水玻璃双液浆。注浆过程中这两种浆液一直混合注浆, 但桩间注浆孔以速凝的化学浆磷酸—水玻璃浆液为主, 桩后一排由改性水泥—水玻璃浆液为主。
注浆时根据现场情况是否冒浆 (冒浆会通过注浆管冒至地面) , 冒浆采用B液与C液, 不冒浆选用A液与B液, A液与B液配比1∶1, B液与C液配比为1∶1。
2) 注浆参数。
配制双液浆浆液凝胶时间为:A液与B液30 s~90 s, B液与C液2 s~10 s。水灰比:采用水灰比为1∶1.3的水泥浆, 水泥浆中添加一定比例的减水剂和无收缩灌浆剂。
3.5.3 注浆工艺
1) 浆液注入。
通过双重管将浆液压入地层中, 采用同步注3孔~6孔, 一次性整体注浆方式。同时同步注3孔~6孔, 可防止浆液流失, 还可达到局部一体化。
2) 注浆顺序。
注浆时一定要先注桩间一排, 然后过24 h以后才可注桩后一排, 注桩后一排时需跳孔注浆, 然后补中间孔时也得间隔24 h, 一定要防止注浆浆液初凝前施工临近的注浆孔。
3.5.4 注浆之后的效果
地铁14号线丰台北路站基坑开挖至基底后, 桩间及基底基本无渗水, 能够满足施工需求。注浆效果见图7。
4 结语
地铁14号线丰台北路站利用上下分段后退式双液注浆, 确保了注浆止水深度范围内的止水效果。通过对基坑内外观测井水位变化可以看出, 止水帷幕实现了其止水效果, 使基坑内水位下降到了基底以下, 满足了基坑内无水作业的要求。
通过对注浆工艺及浆液的改进, 使浆液在地层中均匀扩散, 提高了浆液结晶体的耐久性, 实现了止水的目的, 保证了工程的安全顺利实施。
综上所述, 注浆止水帷幕可以广泛采用于厚卵石地层及漂石地层, 应用前景较好。
摘要：结合北京地铁14号线丰台北路站工程现场卵石粒径大、强度高、成孔困难的地质条件, 对基坑降水的难题进行了研究, 提出了注浆止水帷幕的处理方式, 并阐述了注浆止水的施工工艺及技术要点, 达到了预期的止水效果。
关键词：注浆止水帷幕,砂卵石地层,地质,钻孔
参考文献
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帷幕注浆技术 篇4
当拟施结构底板的标高位于地下水位以下时应采取相应的处理措施, 常用措施主要有管井降水和冷冻法, 其中管井降水, 要求地表具备设置降水井及降水井施工的作业条件, 且抽排地下水会对地下水资源产生负面影响;而冷冻法的施工工艺较为复杂, 使用的设备较多、能源消耗大、施工周期长。而采用帷幕注浆止水技术对地下水进行处理, 其施工工艺较为简单, 不需要抽排地下水, 同时保证浆液配合比设计的合理性、科学性, 在施工过程中, 不会对地下水造成污染, 不仅有利于保证结构施工无水作业的条件, 还有利于保护地下水资源。
2 帷幕注浆止水技术的概述
2.1 帷幕注浆止水原理
帷幕注浆止水技术适用于淤泥质、粉质粘土和中强风化、全风化及破碎代岩层的岩体中, 该技术的主要止水原理即是通过压浆机贯穿岩体的钻孔, 将已按比例配置好的浆液注入岩体中, 使其填充到岩体中的空隙、松散破碎岩石的缝隙及裂隙中, 随着水泥浆液的不断注入, 其发生化学反应的频率也在增加, 由水泥各种成分所生成的胶凝膜逐渐转变为胶凝体, 并不断的增大、硬化, 大大降低了岩体中的空隙度、提高了密度, 在一定程度上, 直接改变了岩体的物理力学性质, 使岩体从当前的含水层或透水层转变为隔水层, 以此来堵塞地下水活动通道, 从而达到止水的目的。
2.2 帷幕注浆止水施工工艺
(1) 一般选取普通水泥或者超细水泥作为注浆的主要材料, 该注浆材料的优势主要体现在以下几点:凝胶时间可任意调整;有效缩短地层里面浆液扩散的距离;不会产生有害物质, 避免其对地下水造成污染;和其它材料相比而言, 其施工成本低, 施工效果好。
(2) 针对袖阀管部分, 应采取垂直后退的方式进行分段注浆, 并根据地质的实际情况, 来设定注浆参数, 一般将止水帷幕自身的连续性及帷幕厚度的有效性作为标准。
(3) 深基坑注浆施工应采取适宜的施工设备, 且保证操作工艺的方便性, 尽量降低施工成本。
(4) 施工人员应按照相关的施工规范进行施工, 严禁违规操作, 避免给工程造成不利影响。
(5) 在施工过程中, 可将深基坑的注浆段划分为多个区域, 并将其分别投入到施工设备中开展施工作业, 有利于缩短施工工期。
2.3 注浆止水帷幕施工技术要点
(1) 需要借助地质钻孔机进行钻孔施工, 通常会从地面的垂直地方开始钻孔, 尽量提高钻孔速度, 一般其速度越高, 钻孔的可靠性就越大, 从而对整个钻孔的垂直度进行有效控制。
(2) 由于注浆需要分段进行, 因此, 需要根据地层的实际情况来选择注浆参数, 以此来提高整个注浆施工的均一性, 从而保障注浆施工的顺利进行。
(3) 施工人员在注浆时应严格做好定量和定压工作, 以此来保证整个注浆的施工效果, 防止地表隆起。
3 工程实例
3.1 工程水文地质条件
某市地铁A站台处于市中心, 周边建筑物密集, 交通系统较为复杂, 该站台最深基坑为32m, 根据地质勘察的相关资料显示, 该站台所呈现的地貌形态为剥蚀残丘, 中夹山间冲洪积洼地, 地面高程约27.10~34.00m, 高差6.90m, 地形整体呈现东低西高的特点。场地内第4细软土层呈透镜状体, 厚度较小, 强度较低;花岗岩残积土和全强风化岩遇水则会彻底崩解;基岩为微风化岩, 埋藏深度较大, 层位分布较为稳定, 该基岩在受到构造影响后, 形成一定的风化深槽, 深40m, 中微风化岩的深度为43m。
相关的抽水试验表明该基坑地下水较为丰富, 每天的出水量为500m3, 且周边建筑物具有明显的沉降反应, 若采用强降地下水的方式来开挖基坑, 施工安全的风险较大。另外, 花岗岩残积土5H、6H层的渗水性较差, 降水影响半径仅有8~10m, 并不符合基坑开挖的相关要求。
3.2 基坑围护结构设计概况
该站台基坑深32m, 主要采用1m后的连续墙作为基坑的围护结构, 连续墙接头呈H形工字钢, 墙约深38m, 连续墙底部位于7H层, 而花岗岩风化层处于7H、8H层, 该地地下裂隙水的水压差较高, 且渗透系数较大。因此, 在连续墙底部的7H层极易出现渗水现象, 基坑开挖可能会发生渗水现象, 但由于连续墙的深度较深, 其围护结构连续墙的深度较深, 不仅增加了工程造价, 还增加了连续墙的施工难度。
3.3 连续墙加帷幕注浆止水措施
为了避免基底出现渗水现象而危及基坑的开挖安全, 并对工程造价的经济性进行综合考虑后, 可采用连续墙结合帷幕注浆的方式, 增加连续墙的宽度, 即在连续墙外侧设置两排帷幕注浆孔, 每个孔距为4m, 排距为1m, 并呈梅花形进行布置。注浆范围自连续墙底以上2m至不透水层1~1.5m。
3.4 帷幕注浆工艺
3.4.1 注浆工艺流程
灌浆的施工工艺:利用金刚石钻头和合金钻头进行钻孔施工, 确保孔口是封闭的, 并采用自上而下的方式进行分段灌浆。灌浆的工艺流程:准110mm三翼合金钻头开孔约35m (其和连续墙搭接2m, 或者孔深进入7H) -洗孔注浆-埋PVC管, 待凝-准76mm钻头扫孔钻孔约1~4m-灌浆-进一步钻孔灌浆-封孔。
3.4.2 造孔技术的相关要求
造孔主要采用HGY-200C型回转地质钻机及准76mm、准110mm合金或者金刚石钻头进行钻孔施工, 开孔准110mm、终孔准76mm;一般情况下, 第一节钻孔按照2m进行施工, 其它钻孔按照3m进行施工。另外, 还应将孔位偏差控制在0.1m范围内, 孔斜率应≤1%;在钻孔施工过程中, 主要采用泵量低、速度慢、低压钻进, 避免发生埋钻和烧钻现象, 在钻进过程中, 三翼钻头应用岩心管作为导向, 避免钻孔倾斜。在钻孔时, 应详细记录孔内的具体情况, 主要内容包括:地质的实际情况、各孔段水流的漏失情况、空洞等, 并有针对性的对其进行集中处理。除此之外, 在准110mm钻头钻进完成后, 应进行自流式灌浆, 再下入PVC管;在对浆液进行更换后, 若其注入量还是很大, 可在浆液中添加水泥重量3%的水玻璃, 主要用来加快浆液的凝固速度, 在水泥浆液初凝后才能进行下一道施工工序。与此同时, 还应保证PVC孔口管的深度、垂直度。
3.4.3 灌浆技术的相关要求
(1) 孔口段灌注方法
孔口段主要采用自流式灌浆, 浆液是水泥浆, 在必要情况下还可添加水玻璃。
(2) 孔口段以下部分的灌注方法
孔口段以下主要采用自上而下分段灌浆, 并保证各分段的段长为4.0m, 根据灌浆段的实际情况, 选择代表性的孔做简易压水试验, 在灌浆后扫孔到原来灌段的底部再进行压水试验, 并对灌浆效果进行检查, 特别是待凝灌段扫孔后, 压水试验压力为该段灌浆压力的80%。
若漏失情况较为严重的话, 可采用水泥水玻璃浆实行自流式灌注, 在水泥浆液初凝后, 才可复灌。另外, 采用孔内循环的方式进行灌浆, 射浆管下至离孔底0.5m以内;灌浆塞应塞在已灌浆段底上50cm处, 避免漏灌。
(3) 浆液配比
注浆材料主要采用强度等级为42.5R级普通硅酸盐水泥。水泥浆液主要采用3:1、2:1、1:1.5、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1共7个比级。
3.5 止水效果及经济效益
通过对基坑开挖之前的抽水试验及基坑开挖施工过程中的出水量对比进行分析, 帷幕注浆后基坑的出水量只有70m3/d, 和抽水试验的500m3/d相比, 明显减少, 由此可见, 注浆止水帷幕在深基坑止水中的显著作用。
从经济效益上来说, 该站台注浆工程造价为350万元, 若直接将连续墙加长至不透水层, 按照每幅连续墙10m进行计算, 预计工程造价需要增加650万元, 共节约成本约300万元。
4 结语
总之, 在对深基坑采取帷幕注浆止水技术时, 还应加强对注浆过程中所出现地表变形情况的测量, 通过选择精密的水准仪, 安排专业人员对地表的变形情况进行定期测量。通常在注浆的过程中, 将地表隆起限值应控制在3cm内, 以便更好的控制整个地表的隆起变形情况, 不仅为整个工程的施工安全提供有力保障, 还有利于保护周围环境。
摘要：房屋建设工程深基坑施工过程中, 地下水处理的好坏直接关系到整个基坑开挖工程能否顺利进行, 因此, 必须采取有效措施处理好地下水问题, 来降低地下水流失给周边环境所造成的影响, 而设置止水帷幕是保证整个基坑施工质量的主要措施。本文主要从帷幕注浆止水技术的施工工艺原理、施工技术要点入手, 并将其在深基坑施工中的应用进行分析, 仅供参考。
关键词：房建工程,深基坑施工,注浆技术,帷幕止水
参考文献
[1]杨将晓.帷幕注浆止水技术在深基坑施工中的应用[J].建筑安全, 2010 (7) :41~42.
[2]王念国.浅谈深基坑施工中注浆止水帷幕技术的应用[J].中国科技博览, 2014 (17) :99.
帷幕注浆技术 篇5
关键词：裂隙涌水,周边注浆,效果检查
1 工程及地质概况
某隧道为双向六车道, 隧道平面布置为分岔式结构, 即由连拱隧道、小净距隧道组成, 设计纵坡为-2.44%, 其中ZK7+915.072~ZK8+050为小净距隧道, 线路正上方有3层~6层的居民楼房14栋, 房屋一般为砖混结构, 独立或扩大条形基础。该段隧道埋深32.3m~37.3m。地下水埋深3.5m~6.0m。隧道洞顶围岩以全风化~微风化花岗岩为主, 洞顶5m以内为碎块状强风化花岗岩, 其上为5m左右的全风化~砂砾状强风化花岗岩。隧道主要从碎块状强风化或弱风化岩体中通过, 岩体较破碎, 岩质软硬不等且有含泥砂砾状风化夹层;地下水压力约为0.3MPa, 地下水对围岩强度影响较大;本段围岩级别主要为Ⅳ级, 局部为Ⅲ级, 跨度大于5m时, 一般无自稳能力, 数日~数月内可发生松动变形、小塌方, 进而可发展为中~大塌方。
2 涌水情况及裂隙参数估算
2.1 涌水情况
斜井工区左线隧道进入Ⅳ级围岩施工后, 采用CD法开挖, 施工分四部进行, 该段左上部施工至里程ZK7+962.2进行超前小导管支护时, 位于拱顶左侧一根小导管钻至3m左右时, 出现了涌水, 实测涌水量达6m3/h~8m3/h, 涌水为清水, 见图1。隧道内涌水后, 地表水位观测孔水位下降明显, 最大时水位下降达6m, 地表房屋沉降达3mm/d。为了探明前方地质情况, 现场施作了两个探水孔, 探孔涌水量达4m3/h~5m3/h, 探明前方围岩存在全强风化围岩互层, 部分地段围岩软弱, 存在多处裂隙水。
为了防止继续开挖导致地下水大量流失, 引起地表沉降, 影响地表建筑物的安全, 须对隧道超前预注浆, 以封堵地下水。
2.2 裂隙宽度的估算
现场对小导管涌水喷射距离及高度进行了量测, 见图2, 实测结果为水平距离x=1.2m, 垂直距离y=1.8m。根据物理学知识可知钻孔水流在水平方向的流速为, 计算得钻孔水流的速度为1.98m/s。
根据裂隙宽度经验公式[1], 见式 (1)
式中:δ=裂隙宽度 (mm) ;R=钻孔半径 (mm) ;v=钻孔中水的流速 (m/s) ;g=重力加速度 (m/s2) ;H=静水压力 (水柱) (m) 。
已知钻孔半径R=19mm, v=1.98m/s, 静水压力H=0.3Mpa=30m水柱, 代入公式 (4) , 计算得裂隙宽度δ=0.78mm。
2.3 裂隙率的估算
根据宾德曼关系式[2]
得裂隙率计算公式
压水试验表明, 该段透水率为20~40lu, 将上述数据。代入公式 (3) , 计算得m=0.7%~1.3%。
3 注浆设计与施工
3.1 注浆方案及参数的确定
3.1.1注浆方案及孔位布置
根据地质报告和超前钻探情况, 该段围岩主要以微风化和强风化花岗岩为主, 掌子面围岩具有自稳能力, 隧道涌水主要来自拱顶上方的裂隙水, 且裂隙发育范围主要在隧道掌子面前方30m左右, 因此根据设计文件及地质条件确定采取局部周边帷幕注浆方式。注浆按三个断面进行加固, 其孔位布置见图2、3。
3.1.2 注浆参数的确定
1) 注浆压力
注浆压力是浆液在地层中扩散、充填、压密的能量, 浆液在裂隙中扩散、充填的过程就是克服流动阻力的过程, 注浆压力的选择不仅要考虑静水压力的大小, 而且还要考虑裂隙的大小。裂隙大, 浆液扩散阻力就小, 裂隙小, 浆液就不易扩散。根据该处隧道埋深和涌水压力结合裂隙宽度等因素综合考虑确定注浆压力为1 MPa~1.5MPa。
2) 终孔间距
在动水压力下注浆时, 注浆孔按行排列时注浆孔间距有以下公式[]d=1.57R (P泵-P水) /P泵, 根据试验, 该地层浆液扩散半径在2m~2.5m, 则计算得注浆孔间距为2.51m~3.14m, 设计时取2.8m。
3) 工艺选择
为了减小工程量和提高工作效率, 施工中采取遇水即注的注浆堵水工艺, 即当钻孔过程中遇到涌水时即开始注浆, 在涌水地段, 采取前进式分段注浆工艺, 分段长度5m, 钻孔过程若水量较小或无水时可增加钻孔段长。
4) 注浆参数
根据以上分析及相关工程经验, 确定注浆参数见表1。
3.2 注浆材料选择
浆液进入岩体裂隙的能力主要取决于裂隙宽度、浆液颗粒粒径和灌浆压力等因素[], 这与岩体可注性有关, 裂隙岩体的可注性可由Mitchell公式[2]确定。
式中Df-岩体裂隙宽度;D95-浆液材料在粒度分析曲线上占95%的对应直径。
对于岩体裂隙介质, 当GR>5时, 才能保证注浆成功, 因此浆液粒径D95应小于Df/5, 这样对本工程来说D95应小于0.16mm。而普通硅酸盐水泥的粒径D95多小于80μm[2], 能够保证注浆成功, 因此注浆材料主要采取42.5R普通硅酸盐水泥单液浆及普通水泥—水玻璃双液浆, 浆液配比为W:C= (0.8~1) :1, C:S=1: (0.6~1) , 水玻璃浓度35Be’~50Be’。
3.3 注浆顺序
钻孔注浆按两序孔采取间隔跳孔、先外后内、先上后下的方式进行, 实施挤密注浆。
3.4 注浆施工
1) 止浆墙施作。隧道开挖工作面至注浆设计里程后, 在工作面挂Φ6.5, 间距20*20钢筋网并喷射C20混凝土封闭掌子面, 喷射厚50cm, 止浆墙必须满足设计要求, 以保证注浆效果。注浆过程若止浆墙出现开裂, 跑浆等现象影响注浆效果, 则必须进行补喷;2) 基底铺垫。由于矿研钻机对路面平整度要求较高, 需要采用碎石渣进行铺垫, 并在两边预留排水沟;3) 孔位标定。按设计在掌子面上将开孔位置用红油漆标出。采用罗盘确定注浆外插角, 调整钻机满足设计钻孔方向要求;4) 钻孔作业。钻机采用低压力、慢钻速, 采用Φ110mm的钻头开孔, 钻深1.8m, 退出钻杆, 安装孔口管;5) 安装孔口管。在孔口管距法兰盘端部30cm处缠绕麻丝, 成纺锤形状, 缠绕长度不少于50cm, 钻孔内放入锚固剂或快凝水泥砂浆, 将孔口管顶入孔内;6) 注浆。钻孔至设计位置后按照注浆方式和注浆工艺流程进行注浆作业。
4 注浆效果检查与分析
4.1 钻孔涌水情况
左侧导洞在钻设注浆孔时, 前期钻孔不同程度的有出水现象, 其中最大单孔出水量为5m3/h, 随着注浆施工的进行后期出水量逐渐减小, 涌水量基本为清水。钻孔涌水的孔主要集中在隧道拱腰部位, 从钻孔可看出, 所钻孔的水力联系不大, 表明该段地下水主要为基岩裂隙水, 从水量来看, 裂隙宽度不大, 从钻孔难易程度来看, 该段围岩相对还是较硬, 主要为弱风化花岗岩。
4.2 注浆量分布特征时空效应法
对左侧导洞注浆孔注浆量进行统计。见图5
由注浆量分布来看:
1) 注浆量分布比较均匀, 注浆量大的孔主要为C圈孔上, A、B圈孔注浆量明显较少, 注浆量与钻孔深度有明显关系。注浆量最大为C2孔, 单孔注浆量为8.63m3;2) 虽然地层裂隙较发育, 但裂隙较小, 因而吸浆能力差, 钻孔贯穿裂隙小或贯穿裂隙较少时, 虽然注浆压力较大, 但注浆量仍很小, 很难注进, 压力上升较快;3) 注浆量较大的孔基本上是钻孔过程中水量较大的孔, 说明浆液主要是沿原有的出水路对透水裂隙进行充填, 由于采用的是普通水泥单液浆和双液浆, 浆液在细小的裂隙内很难扩散, 注浆量也不是很大, 对基岩微细裂隙水封堵效果不很理想。
4.3 注浆压力分布特征
统计分析注浆过程中左右导洞各注浆孔注浆终压, 见图6, 见图7。
由注浆压力来看:
1) 各孔注浆压力都达到或超过设计的注浆压力;2) 对比注浆量和注浆压力柱状图可以看出, 注浆压力大的孔注浆量相对较小, 注浆量大的孔注浆压力也不是很大, 说明对于该地层中的裂隙水封堵, 浆液主要是通过充填挤密的机理;3) 对于地层中微小渗水裂隙, 采用普通水泥浆或普通水泥-水玻璃单液浆较难达到不漏水的理想效果, 即使通过提高注浆压力, 效果也不是很明显。
4.4 P-Q-t曲线分析法
注浆P-Q-t曲线如图8所示, 由图8可以看出, 开始注浆压力比较小, 注浆速度基本保持不变为50L/min, 这主要是浆液充填注浆孔和地层中裂隙的过程, 而后注浆压力迅速增大, 注浆速度迅速减小, 这表明浆液已将地层中的裂隙填充满, 无法在继续注入。故浆液在这种地层主要是充填岩石裂隙。
4.5 检查孔情况分析
根据效果检查标准, 在注浆的薄弱区域进行钻孔检查, 左侧导洞共钻设检查孔4个, 钻孔深度25m。前两个检查孔钻孔结束后出水量分别为0.7m3/h和0.9m3/h, 从检查孔钻设过程中推断地层岩石较硬, 强度高, 整体性也较好。检查孔钻设结束后鉴于孔内水量较大, 对检查孔进行了补充注浆, 两检查孔注浆量分别为0.27m3和0.4m3, 注浆量较小, 说明检查孔区域地层裂隙发育不明显, 地层吸浆能力较差。在后续钻设的两检查孔出水量分别为0.15m3/h和0.4m3/h, 水量较小, 注浆堵水效果比较明显。检查孔主要出水范围均在21.5m后较明显。
4.6 开挖观察
开挖时左侧导洞掌子面基本无水, 个别地方有少量渗水, 开挖以后已经进行初支的拱部有水, 原因在于开挖时的爆破对围岩产生扰动, 使围岩中的细小的裂隙增大使已经被充填的裂隙开裂, 从而形成渗水通道, 导致局部出水。
5 结论与建议
1) 通过帷幕注浆和检查孔补充注浆, 涌水量明显减小, 堵水效果明显;2) 因该段地层为强风化地层, 裂隙较发育, 但裂隙较小, 出水主要是基岩裂隙水, 注浆主要是通过充填挤密的机理封堵裂隙水, 而普通水泥浆由于颗粒较粗, 通过提高注浆压力后地层吸浆量增加也不是很明显, 浆液扩散范围有限, 为了进一步提高堵效果, 建议部分采用超细水泥, 提高对细小裂隙的填充封堵率, 保证堵水效果;3) 由于裂隙宽度较小, 可通过增加钻孔数量和扩大注浆加固范围, 来提高对裂隙水的封堵效果, 减少或避免因地下水的流失而引起地表沉降。
参考文献
[1]曾荣秀.注浆技术经验汇编[M].北京:煤炭工业出版社, 1988.
帷幕注浆技术 篇6
紫荆山站为郑州轨道交通1号线和2号线换乘站, 1号线紫荆山站为地下3层岛式站台车站, 由于本段区间暗挖结构主要处于砂土层及粉土层, 且地下水位较高, 因此, 暗挖段采取帷幕注浆处理措施, 注浆采取水泥-水玻璃双液浆, 在水泥施作困难时, 建议采用改性水玻璃注浆, 提高注浆效果。
2 施工流程
2.1 帷幕孔布置
由于本工程为单线隧道, 隧道断面尺寸小, 注浆孔位布置方式按先外圈后内圈, 孔距为0.7m环向布置, 如图1所示。
2.2 灌浆方法
利用YG-100工程钻机钻注浆孔, 利用钻杆进行注浆。注浆方式为后退式注浆, 采用双液注浆泵进行注浆作业, 成一孔注一孔。每一循环共设4环61个注浆孔。
2.3 灌浆参数
灌浆参数如表1所示。
2.4 浆液
注浆浆液采用水泥—水玻璃浆液, 具体的注浆参数应根据实验确定。
2.5 灌浆标准
根据工程经验, 单孔注浆结束的标准是由恒定注浆量和恒定注浆压力组合控制[1]。恒定注浆量标准:是指当单孔注浆量达到设计值的1.5倍后, 注浆压力依然没有上升时, 可采用相应措施结束注浆[2]。恒定注浆压力标准:在单孔注浆过程中, 注浆压力逐渐增加, 浆液流量逐渐减小, 当注浆压力达到灌浆设计压力1.5 MPa, 持续10 min, 吸浆量很少或不吸浆时, 可终孔注浆。定量定压标准为参考标准, 实际的最终标准应通过现场试验最终确定[3]。
2.6 压水试验
压水试验是了解注浆孔所在岩层的透水性及富水性, 以确定泥浆比, 进行浆量和材料消耗的预测[5]。压力表安装在孔口管上, 供水压力为0.2 MPa, 进行流量和压力测试, 每隔10 min观测一次, 流量和压力保持相对稳定, 连续四次读数, 最大最小值误差在10%之内, 测试工作结束[4]。
2.7 封孔
注浆结束后, 当最后一段注浆结束后, 利用浓浆将孔内稀浆全部顶出, 直到孔口返出浓浆为止[7]。
2.8 检查孔
检查孔应布置在出水较多的部位或布置在开挖面中心处, 每循环拟布设5个检查孔, 其中拱部2个, 左右边墙2个, 底部一个, 检查孔放置1 h后, 应无坍孔、无涌水、无涌砂等现象[5]。
3 特殊情况下的应对措施
3.1 注浆中断
如果在单孔注浆过程中发生了注浆中断, 应及时进行问题排查, 找出中断的原因, 尽早地恢复注浆, 如果注浆中断时间较长, 那么在恢复注浆时需要及时冲洗浆孔, 对于中断的孔段进行扫孔, 以保证单孔注浆的效果[6]。
3.2 串浆
当单孔注浆过程中发生串浆, 要及时的对串浆孔进行封堵, 或者对串浆孔同时注浆, 保证注浆孔的注浆压力及注浆量, 当注浆孔注浆完成, 可解除串浆孔封堵或注浆, 并及时扫孔, 清洗, 以便后续施工[7]。
3.3 大量漏浆
当单孔发生大量漏浆时, 应加快后退速度, 减小注浆的压力, 减少进孔的浆液量或加大浆液浓度等措施, 既能保证注浆的效果又避免了浆液的流失[8]。
4 帷幕灌浆成果分析
4.1 钻孔孔斜成果
施工过程中应对注浆孔偏差进行监控, 基本上浅孔无偏差, 随着孔深加大, 偏差也逐渐增大。对于偏差过大的注浆孔, 施工中增设了加密孔补强。
4.2 灌前压水成果
根据统计, 各注浆孔平均透水率及富水率均符合正常灌浆规律。
4.3 灌后质量检查情况
根据灌后压水质量的检查成果, 100%注浆孔透水率小于1 Lu, 全部合格, 80%以上的注浆孔透水率小于0.5 Lu, 这表明灌浆深孔帷幕预注浆施工效果比较明显。
5 结语
紫荆山地铁车站采用了全断面深孔帷幕预注浆止水技术, 注浆完成后, 止水效果好, 成孔偏差在控制范围内良好。在随后的地铁车站的开挖过程中, 掌子面干燥无水, 涌水口得到了有效封堵, 破碎及风化岩石得到了明显的加固。施工实践表明, 全断面深孔帷幕预注浆止水必须按要求严格控制施工, 此外, 施工中要配备一定数量的聚氨酯材料, 以备应急堵漏。
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[7]《岩土注浆理论与工程实例》写作组.岩土注浆理论与工程实例[M].北京:科学出版社, 2001:39.
帷幕注浆的应用 篇7
1 工程概况
老虎沟隧道位于渝怀引入线,起讫里程为DK26+560～DK27+610,全长1 050 m。隧道进口为上坡,长160 m,其余段依次为4.9‰和5.1‰的下坡。隧道近垂直穿越由观音峡背斜形成的中梁山脉,隧道最大埋深280 m,基岩出露较好,所经地层以砂岩、灰岩为主,构造节理发育,其中灰岩地段富含岩溶水。山顶出露可溶岩地带地表漏斗、洼地、溶洞、落水洞、溶沟、溶槽等溶蚀现象发育。从北碚玻璃厂打深井时(温泉)使南北向7 km范围内可溶岩区泉水、塘水、水库枯竭来看,说明岩溶水顺层面连通性好,有发育大型隐伏岩溶及暗河的可能性。
由于老虎沟隧道上有两个镇,共3万多居民。如何保护地下水资源,保证他们的生活及生产用水是老虎沟隧道施工的重要任务。
2 帷幕注浆止浆岩盘施工的关键技术
1)在帷幕注浆前,保证关水成功,即将出水孔关闭后,掌子面无大股漏水。2)保证止浆岩盘能承受注浆时静水压2倍～3倍(3 MPa～5 MPa)的高压。3)在钻孔注浆埋设孔口管时,保证止浆岩盘的完整性不受影响。
2.1 止浆岩盘施工方案的确定
1)当出水点距掌子面较近(1 m～5 m),水量和水压较大,或掌子面围岩破碎且溶隙、裂隙很发育时,则先施作止浆墙,再用小导管注浆加固止浆墙与掌子面围岩之间空隙,形成止浆岩盘。2)当出水点距掌子面较远(>5 m),且掌子面围岩较为破碎,以软弱夹层为主时,采用套管注浆,将水隔离在距掌子面较远处,形成较厚的止浆岩盘。3)当出水点距掌子面较远(>5 m),且掌子面围岩较为完整时,利用浅孔注浆加固形成止浆岩盘。
2.2 止浆岩盘的施工
以K26+783大股涌水为例介绍如下。
2.2.1 出水情况
出水点位于拱顶,距掌子面1.5 m,单孔出水量720 m3/h,出水压力1.6 MPa,水质混浊,呈红黄色,含有大量泥砂(占30%)。
2.2.2 围岩状况
该段围岩为三迭系下统嘉陵江组灰岩夹软弱黄泥充填,灰岩呈灰色、黄灰色,受断裂带的影响,岩层节理褶皱区及层间软弱带很发育,岩体破碎,岩体整体性差。
2.2.3 施工方案
先对掌子面出水点进行引流工作,清底,浇筑混凝土止浆墙,混凝土施工过程中预埋孔口管与小导管,然后注浆建造止浆岩盘,最后进行引流管的关水工作。
止浆墙的设置:根据掌子面围岩及出水情况确定混凝土止浆墙长5 m～6 m,分两段施工(见图1),第一段止浆墙起引水归槽作用,第二段止浆墙起到封闭形成止浆墙作用。具体施工步骤:在出水点采用260钢管引水,同时自制“U”形槽放置于引流管下方,使散水归槽,保证掌子面基底干燥。混凝土止浆墙分为五部分施工(见图2),E部分施工时,将E部分格成两个区,(一)区为混凝土浇筑区,(二)区为集水槽,并在(二)区底部预留2根108泄水管。在混凝土浇筑过程中预留第一环注浆孔的孔口管,第一段浇筑完后,浇筑第二段混凝土前,对孔口管、引流管及泄水管进行接长处理。同时在浇筑第二段混凝土时预埋第二、三环注浆孔的孔口管和拱部预埋32小导管,小导管环向间距40 cm。
2.3 止浆岩盘注浆加固
1)注浆工艺流程(见图3)。
2)注浆孔的布置。注浆孔的布置分3种方式:a.按圆形布置注浆孔,全断面共布置24个注浆加固孔,预留48个孔位用于帷幕注浆和检查孔;b.小导管布置在拱部;c.108泄水管,布置在引流管下方。
3)注浆压力控制。根据实施对象不同,确定注浆压力,对无水孔及小导管注浆加固时,注浆压力控制在3 MPa,对有水孔及泄水孔注浆加固时,由于存在窜浆,可视现场实际情况决定注浆压力,但一般不宜过大,注浆压力控制在5 MPa以下。
4)注浆加固。注浆前进行关水试验,观察止浆墙背后渗水情况。由于本次涌水量大,散水未能全部归流,所以在止浆墙与周边岩壁之间,以及止浆墙集水槽底部的混凝土面均有少量水渗出。打开引水管,进行注浆加固。先利用KBY注浆机注拱部及周边小导管,注浆过程中双液浆会随水从周边流出,稳定注浆压力,待浓浆流出且压力升高时,停止该孔注浆,间隔进行下一孔注浆。所有小导管注浆完成后,对集水槽上的108泄水管注单液浆,直至引流水管内有浓浆流出后停止。
5)关水检查。加固完成0.5 h后,关水检查,如止浆墙无渗漏则进行帷幕注浆,如仍有渗水,重新加固止浆墙。
3 结语
3.1 止浆岩盘的重要性
对K26+783大股涌水的封闭处理,自2006年3月15日出水后,至止浆岩盘建造完毕,到3月27日历时12 d。对260引水管关水成功,顺利转入注浆堵水工序。在其他8处运用套管注浆技术和浅孔注浆封堵裂隙来形成止浆岩盘,然后关水注浆。注浆过程中,没有发生漏浆现象。帷幕注浆施工顺利,说明在涌水地段建造止浆岩盘是行之有效的,极其成功,在国内地下工程富水带式功能大力推广。
3.2 经济效益
堵水成功,避免了隧道漏水、塌方等重大事故,节省了大量人力、物力;保证了关中环线顺利贯通,同时按时完成了工期,避免了各种赔偿。总之,堵水的成功避免了各种经济损失,为单位创造了良好的经济效益。
3.3 社会效益
堵水成功,避免了山上地下水的流失,保护了当地的生态环境。
摘要：结合老虎沟隧道工程,根据不同的地下出水情况,成功地建造了不同的止浆岩盘,运用帷幕注浆完成了隧道的堵水工作,制止了地下水的流失,为进一步推广这一技术提供了理论参考和实践经验。
关键词：帷幕注浆,止浆岩盘,施工
参考文献
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