隧道工程超前帷幕注浆堵水作业指导书

新建向莆铁路隧道超前帷幕注浆堵水作业指导书向莆铁路股份有限公司工程部2008－10－20第16页共16页 超前帷幕注浆就是利用高速射流切割掺搅土层，改变原土层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，以达到加固地基和防渗的目的。一、隧道超前帷幕注浆目的1、提高工程质量，确保隧道结构和隧道施工安全。2、保护生态环境，防止由于地下水的过度流失对附近地表生态环境产生不利影响。二、隧道超前帷幕注浆堵水段的确定1、根据地质综合评判及超前探水(详见隧道超前地质预报作业指导书)，当掌子面前方存在高压富水区，具有较大规模的涌水、突水，对隧道结构和隧道施工安全构成威胁的地段。2、根据地表监测数据、超前探水和超前地质预报判定隧道涌水可能造成地表水库严重泄漏，对居民生产生活用水有重大影响的地段。3、根据地表监测数据和超前地质预报判定隧道涌水可能引起地表严重塌陷并对地表建筑安全构成威胁的地段。三、隧道超前帷幕注浆方式1、根据地质综合评判及超前探水，当掌子面前方存在高压富水区，具有较大规模的涌水、突水可能，或水压虽相对较低但岩体结构性能较弱，开挖可能导致岩壁失稳而诱发涌水、突水处，应采用超前帷幕注浆。2、根据超前探水及地质综合评判结果，当掌子面前方水压低，水量不大时，因岩体较完整，岩体结构可保证开挖安全，则第16页共16页 采取开挖后对洞身周围进行全断面径向注浆堵水，或超前局部预注浆。根据实际情况分别采用。3、岩体完整，不处于高压富水带，洞壁淌水面积较大时，实施开挖后径向注浆堵水，径向注浆范围为开挖轮廓线外3～8m。4、岩体完整，局部出水时，仅对出水处实施局部注浆堵水。5、注浆后，判定开挖后围岩自稳能力情况，若不能自稳，则再预注浆。6、注浆后流量仍大于控制排水量，注浆固结圈综合渗透系数大于设计控制值或仍有局部出水点时，实施补注浆，根据超前地质预报及揭示地质条件予以调整。四、注浆参数1、根据隧道的地质情况，经计算及工程类比确定浆液扩散半径R。2、设计注浆压力（终压值）一般为2～3倍实测水压力。3、浆液配合比的选择要考虑岩石裂隙情况及浆液的扩散半径，由试验室通过试验确定，一般情况下可选择：⑴水泥浆：水玻璃浆=1：0.5(体积比)，水玻璃用量一般是水泥重量的1／4～1／3。⑵水泥浆的水灰比=0.8～1.2。4、浆液凝胶的确定一般采用CS浆液作压注试验，当进浆量很大、泵压长时间不升高时，胶凝时间选1～2第16页共16页 min；当进浆量中等、泵压稳定上升时，胶凝时间选3～4min；进浆量较小、泵压升高很快时，胶凝时间选5～6min。5、施工控制分三种情况：⑴水灰比固定，水玻璃浓度不变，变换双浆比例。当水玻璃所占比例由小到大，凝胶时间则由长到短，初、终凝由快到慢。⑵水玻璃浓度不变，双液比例固定，变换水灰比例，当水灰比由小到大，凝胶时间由短到长，初、终凝由快到慢。⑶水灰比不变，双液固定，变换水玻璃浓度。当水玻璃浓度由高到低，凝胶时间由短到长，初、终凝由快到慢。五、注浆工艺流程、操作要求及注意事项1、检查各种机具设备情况，进行试运转。2、准确测定孔位，与设计位置的允许偏差为±5cm偏角，采用钻机顶入，其顶入长度不小于设计管长的95％每钻进一段，检查一段，及时纠偏孔底位置，偏差应小于30cm。3、注浆孔开孔直径不小于108mm，孔口设3mΦ108注浆管，埋设牢固，并有良好的止浆设施。终孔直径不小于90mm。4、钻孔和注浆顺序应由外向内，同一圈孔间隔施工。5、注浆过程中严格控制注浆压力，防止引起地面隆起，注浆顺序由拱脚向拱部逐管注浆。6、注浆工工艺流程见下图所示：第16页共16页 TSP203、红外线探测、超前钻孔注浆设计测量孔位钻机、平台就位钻孔平面及俯仰角确认开孔、安装孔口管是否N转采用分段注浆配制浆液入下Y一钻孔设计深度采用全孔一次性注浆工艺进行施工配制浆液孔采用分段式注浆工艺进行施工N是否已完成本循环钻孔及注浆钻孔检查注浆效果补充注浆是否符N资料汇总合注浆结束标准Y第16页共16页 结束7、注浆施工期间定期对地下水取样检查，如有污染须采取相应措施。8、注浆过程中根据地质情况等控制注浆压力，注浆压力一般为0.7～1.0MPa，注浆终压为注浆压力的2～3倍，注浆压力应逐步升高，达到终压并继续注浆10min以上，进浆量为20～30L/min。注浆结束后用M30砂浆填充钢管，以增强管棚的强度。注浆过程中由专人做好记录。浆液达到要求的强度后方可进行洞身开挖。六、资源配置1、劳动力配置劳动力的配置应考虑满足连续作业的要求，现场成立由40人组成的作业队伍，明确分工、明确职责；其中由18人组成的注浆工班，分两个作业班组循环施工，每班设注浆泵司机1人，制水泥浆2人，制水玻璃浆液1人，作业面管路安装2人，配合3人。具体分工详见下表：　施工人员配备表序号工程项目人数分　　工备注1施工负责人1施工总负责2技术员2施工技术负责和施工质量检查两班倒3测　工3放点位第16页共16页 4钻孔工12钻孔两班倒5维修工2机械维修两班倒6司　机2运输材料两班倒7注浆工18制浆并注浆两班倒合计402、主要材料⑴施工主要材料一般为Φ108无缝钢管孔口管、水玻璃、普通水泥、特种水泥TGRM等；⑵注浆材料一般采用普通水泥单液浆、水泥水玻璃双液浆、特种水泥TGRM浆等。3、钻孔及注浆机具设备配置钻孔及注浆设备表序号设备名称规格型号单位数量备注1多功能作业平台自制台1注浆平台2管棚钻机KSZ100台13挤压式注浆泵GZBYSΦ72台24叶片式搅拌机JZ350台25储浆桶1000L个46配浆桶自制个2七、注浆施工过程控制1、超前钻探⑴超前钻探的目的第16页共16页 为探明掌子面前方的工程地质和水文地质情况，正确选择注浆参数和采取相应的技术参量提供依据。其主要工作内容是探测岩石的完整程度、涌水压力和涌水量。做法是用钻机在洞内工作面上向隧道前方钻探30m左右的超前探孔，利用探孔进行探测和注水试验。⑵超前钻探作业程序施工准备埋孔口管钻探孔测涌水量测涌水压力注水试验⑶操作要点a、埋孔口管：埋管钻孔的直径要大于孔口管外径，钻孔顺序由外环向内环进行。先钻110mm孔，安装孔口管后再钻90mm孔。施钻要严格按设计位置、方向进行。孔深要超出管前端0.5m。孔钻好后将孔口管置于孔内，外露长度保持60～70cm。所有孔口管(包括注浆管)都安好后，关闭孔口阀，埋管结束。b、钻探孔：除必须按照钻孔操作要点施钻外，还要严格作好钻孔记录和岩芯取样。记录的内容有：孔号，进尺，起止里程，钻具尺寸，岩石名称，岩石裂隙发育情况，出现涌水的位置和注水量。根据岩芯标本、岩粉浆液、钻进速度、涌漏水情况来分析判断开挖面前方的工程地质、水文地质情况，作为下一步开挖采取何种技术措施的依据。c、测涌水量及前方地下水的连通性：当遇到较大的涌水时，应停钻测涌水量，方法是用容器接住孔口管中流出的水，用秒表计时测得每分钟容器接到的水量。如无特殊情况，探孔钻至设计深度后也要测一下涌水量，涌水量小0.2L第16页共16页 /min的孔可不注浆。为了解前方地下水的连通性，在测涌水量的过程中可分别测量各单孔涌水量；然后分别关闭其中某一孔口闸关闭后，测剩余探孔涌水量以及全部孔口闸阀打开时的涌水量。d、测涌水压力：钻好孔口后关闭孔口闸阀，安上水压表，然后开闸放水，当水压表的指针稳定时记下其读数。e、注水试验：孔钻好后，在孔口管的阀门上安上浆液混合器并连接注浆泵，启动注浆泵向孔中压注清水，逐步加大水量和压力，当注水压力达到设计注浆压力时，维持2～3min，检查注浆系统有无串水、漏水现象，测得注水量后卸压，此注水量即为岩石吸水量。2、钻孔：钻孔位置要准确，施钻时钻机要尽量贴近岩面，以减小钻杆的震动；要用清水钻进，开孔要轻减压，慢速，大水量，以保证钻孔质量。在施钻过程中，若单孔出水量小于30L/min可继续钻进，大于30L/min时则立即停止进行。3、注浆：根据选定的参数配制浆液，水泥浆配好后需用1mm筛网过滤一遍。注浆管须先检查，确认畅通后再接入注浆系统。注浆系统与孔口混合器接好后，开阀门，启动注浆泵按照先稀后稠、(注浆量)先大后小、先注水泥单液浆再注双液浆的程序注浆。当注浆压力达到设计值时，维持2～3min，进浆量达到设计数量则停止注浆，关闭球阀，随即卸下注浆混合器及注浆系统，并用清水清洗干净。4、注浆顺序先注外圈，后注内圈，同一环孔由下而上间隔施作。5、检查注浆效果：所有注浆孔注满后，钻取岩芯对注浆效果进行检查，对浆液扩散较为薄弱、钻孔渗水量大于0.2L/min·m或一处漏水量大于10L/min的部位，需加孔补注浆，达到规范要求为止。第16页共16页 八、注浆结束标准1、单孔结束标准⑴注浆压力逐步升高至设计终压，然后，调小泵量至设计结束时的进浆量，并在该数值上稳定10min以上。⑵注浆结束时的进浆量小于5L/min。⑶检查单孔涌水量小于0.2L/min。2、全段结束标准⑴所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象。⑵注浆堵水率不低于90％，注浆后预测涌水量小于3m3/d。⑶帷幕注浆厚度、浆液有效注入范围满足设计要求。⑷检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满；7天单轴抗压强度不小于5MPa。九、监控量测1、根据监控量测作业指导书的要求，在掌子面附近增加设置监控量测点，加强掌子面附近的拱顶下沉、围岩收敛以及周边围岩检查观察，特别是注浆过程中的观察。2、注浆过程中加强对止浆墙的监控量测，准备好加固措施，并根据预案的要求备好抢险的材料。3、注浆过程中加强对注浆岩盘后方周边围岩的监控量测，避免由于前方水位上升导致后方水压上升，从而造成隐患。4、施工过程中应认真填写《隧道小导管施工记录表》、《隧道压浆施工记录表》、《围岩注浆检验批质量验收记录表》(见附表)。第16页共16页 当天的资料必须及时记录、整理，并经监理签认。十、施工安全保证措施1、除严格按《隧道监控量测作业指导书》的要求加强监控量测外，注浆期间在掌子面附近增加设置量测断面，设置观察点，并派专人负责掌子面附近初期支护的沉降观察。2、注浆管路及连接件采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。3、孔口管安装牢固可靠，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管冲出伤人。4、加强施工地段照明工作、注意用电安全、加强线路检查，杜绝漏电事故发生。5、高空作业时作业人员要严格按照相关规定佩带安全防护用品，并设防护围栏。6、准备好抢险材料，做好抢险准备工作，当开挖中出现涌水涌泥时应立即进行封堵作业，以防止施工中大量涌水形成危害。7、施工中若遇大的涌水涌泥灾害时，立即撤出人员和设备。十一、监理单位职责1、督促、审查并签认施工单位编写上报的隧道通过高压富水区时出现的较大规模的涌水、突水；或出现地表严重塌陷；或出现地表水库严重泄漏对隧道结构和隧道施工安全构成严重威胁地段的专项应急抢险预案。第16页共16页 2、现场检查施工单位是否按设计要求或根据超前地质预报探明的在不良地质地段进行超前唯幕注浆的工作。3、全过程监督施工单位进行的超前帷幕注浆的各道工序的施工并检查其施工的质量。4、对进场的用于超前帷幕注浆工作的各种材料检查验收，确保其质量符合设计的要求。5、监督施工单位是否按《隧道监控量测作业指导书》的要求加强监控量测；在注浆期间在掌子面附近增加设置量测断面，设置观察点；派专人负责掌子面附近初期支护的沉降观察。6、监督并检查施工单位在现场配备各类应急抢险物质、应急照明的数量与质量。十二、施工中应注意的事项1、钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行注浆，扫孔后再行钻进。2、注浆过程中，若压力突然升高，应停止注浆，检查后，再行注浆。3、注浆过程中，注意观察止浆岩盘的变形情况，准备好加固措施。4、钻孔位置要准确，施钻时钻机要尽量贴近岩面，以保证开孔质量；换钻杆时要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等。5、注浆时如遇窜浆或跑浆，采用间隔一孔或几孔注浆方式。第16页共16页 6、注浆中，注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是：初始阶段压力较低，注入量增大；正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较平稳；压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高；在注浆中根据设计注浆量和压力按照上述规律进行控制。7、为减小对围岩的扰动和不破坏注浆帐幕，施工中宜采用微震爆破开挖，原则上采取短进尺、密布眼、少药量、弱爆破，同时，要加强爆破震动监测。8、在高压富水段钻孔注浆施工，必须安设反压防喷装置，以确保施工人员安全。9、一个孔段的注浆作业应连续进行到结束，尽量避免因机械故障、停电、停水、材料供应等问题造成的被迫中断。对于因实行间歇注浆，制止串浆冒浆等而有意中断，应先将钻孔清理至原深度以后再行复注。10、施工排水沟要及时疏排，严防积水。附件：1、隧道小导管施工记录表2、隧道压浆施工记录表3、围岩注浆检验批质量验收记录表第16页共16页 隧道小导管施工记录表承包单位：合同号：监理单位：编号：工程名称施工日期年月日里程及部位施工图号小导管设计参数直径(mm)单根长度(m)导管根数小导管总长(m)设计注浆压力(Mpa)沿拱环向间距(cm)注浆液名称序号长度(m)直径(mm)沿拱环向间距(cm)外插角（℃）支护重叠长度（m）注浆液配比施工压力(MPa)施工注浆量(m3)布置草图记录员：质检员：施工负责人：监理工程师：年月日第16页共16页 隧道压浆施工记录表承包单位：合同号：监理单位：编号：工程名称施工日期200年月日注浆材料浆液理论配比里程及部位序号压浆起止时间压浆孔位置浆液配合比施工注浆压力(MPa)施工注浆量(m3)简图记录员：质检员：施工负责人：监理工程师：年月日第16页共16页 围岩注浆检验批质量验收记录表单位工程名称分部工程名称分项工程名称验收部位施工单位项目负责人施工质量验收标准名称及编号施工质量验收标准的规定施工单位检查评定记录主控项目1注浆材料质量2浆液配合比3注浆范围4注浆效果5注浆孔封闭一般项目1注浆压力、进浆量、进浆速度2注浆孔数量、布置、间距、孔深、角度3注浆时间要求施工单位检查评定结果专职质量检查员：年月日分项工程技术负责人：年月日分项工程负责人：年月日监理单位验收结论监理工程师：年月日第16页共16页