一、大量涌水隧道施工
1.施工方法
運用新奧法原理,沿隧道開挖輪廓線(含底部)按軸向輻射狀布孔(開挖面中心也布孔),進(jìn)行全斷面全封閉深孔注漿固結(jié)止水,使 隧道周邊及開挖面形成一個堵水帷幕(加固區(qū)),切斷地下水流通路,保持圍巖穩(wěn)定,增強(qiáng)施工安全。
2.施工工藝
(1)施工程序(見施工程序圖)
(2)超前地質(zhì)預(yù)報
對于構(gòu)造復(fù)雜、水量豐富的地層,必須準(zhǔn)確預(yù)報工作面前方20~25M范圍的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,以便為制定施工方案和確定注漿參數(shù)提供依據(jù)。
①鉆孔方法:利用液壓鉆孔臺車或YQ-100A施鉆深孔,在拱頂、起拱線和隧道中下部位各鉆φ76mm孔,孔深超出注漿段5m左右。
②預(yù)報內(nèi)容:預(yù)測工作面前方注漿段長度范圍的地質(zhì)構(gòu)造和巖性、地下水出露位置和水量大小,以及圍巖變化情況。
③預(yù)報方法:采用鉆眼排碴取樣分析,記錄鉆速、水質(zhì)水量變化情況以及開挖后的巖面觀測素描,綜合判斷預(yù)報前方水文、地質(zhì)條件。
(3)鉆孔作業(yè)
①封堵墻(止?jié){墻)施工:首先按照注漿設(shè)計施工封堵墻,封堵墻設(shè)于開挖面后端,封堵墻厚0.8~1.0m,用C20砼灌注一次成型。
②布孔:由測工站在工作平臺上,用紅油漆在掌子面上按設(shè)計準(zhǔn)確畫出鉆孔位置,標(biāo)注編號。
③鉆孔:
A.鉆孔時臺車大臂必須頂緊在掌子面上,以防止過大顫動而影響施鉆精度。
B.鉆機(jī)開孔時鉆速宜低,鉆深20cm后轉(zhuǎn)入正常鉆速。
C.第一根鉆桿鉆完后,鑿巖機(jī)與鉆桿脫離,使用聯(lián)接套接第二根,依次接桿直至鉆到設(shè)計深度。
D.鉆孔深度達(dá)到設(shè)計要求后,鑿巖機(jī)后退帶出鉆桿,人工用卡或大扳手卡緊前桿,鑿巖機(jī)反轉(zhuǎn),松開連接套卸下鉆桿,按同樣方法依次拆卸鉆桿退出孔外。
E.注漿孔角度參數(shù):
仰角、俯角、左偏角、右偏角均控制在最小3°、最大26°內(nèi)。
④開孔孔徑及深度:注漿孔用φ100鉆頭開孔,孔內(nèi)放置長3~6m的φ86鋼管(或橡膠止?jié){塞管)做孔口管,掏孔清碴時用φ76鉆頭。注漿段長度為20m一環(huán)。
⑤鉆孔深度控制:臺車大臂按設(shè)計布孔位置點對正,用簡易垂球量角器測鉆桿仰角,調(diào)整至設(shè)計角度,并在鉆桿上安裝導(dǎo)向指示器,控制鉆孔偏角。
⑥臺車鉆孔工作參數(shù):鑿巖臺車鉆孔作業(yè)的推進(jìn)壓力2.5~4.0MPa,回轉(zhuǎn)壓力5.0~6.0MPa,沖擊壓力19~20MPa。
(4)注漿作業(yè)
①注漿材料:
水泥:用425號以上的普通硅酸鹽水泥,質(zhì)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。
水玻璃:用出廠濃度42~45Bé,比重1.42~1.45,模數(shù)2.4~2.8的水玻璃原液。
拌合水:水質(zhì)應(yīng)符合《鐵路砼及砌石工程施工規(guī)范》中的各項規(guī)定。
②配合比控制:水灰比(W/C)為0.8;水玻璃稀釋濃度為25~35Bé;雙液體積比(C/S)為1:0.5~0.7。
③凝膠與凝結(jié)時間控制:為滿足漿液擴(kuò)散半徑的要求,采用凝結(jié)時間為:一般地段3分鐘,富水地段1~2分鐘。
施工控制分以下三種:
A.水灰比固定,水玻璃濃度不變,變換雙漿比例。當(dāng)水玻璃溶液所占比例由小到大,凝膠時間則由長到短,初、終凝由慢到快。
B.水玻璃濃度不變,雙液比例固定,變換水灰比。當(dāng)水灰比由小到大,凝膠時間由短到長,初、終凝由快到慢。
C.水灰比不變,雙液比固定,變換水玻璃濃度。當(dāng)水玻璃濃度由高到低,凝膠時間由短到長,初、終凝由快到慢。
④注漿:連接注漿管路,用注漿泵先壓水檢查管路是否漏水,設(shè)備狀態(tài)是否正常,然后再做壓水試驗,以沖洗巖石裂隙,擴(kuò)大漿液通路,增加漿液沖塞的密實性,核實巖石的滲透性。
對于富水?dāng)鄬悠扑閹蹇缀,先壓水泥漿液,再壓CS雙液漿。
標(biāo)定注漿泵上電接觸點壓力表的最大壓力指標(biāo),泵壓后觀察壓力變化及水泥漿和水玻璃的消耗數(shù)量。
記錄注漿時間和注漿量。
注漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后,打開三通混合器的減壓閥排漿,卸下混合器換注另一孔。
注漿結(jié)束后,拆卸各注漿器件,全部清洗干凈,并對注漿泵進(jìn)行檢查保養(yǎng)。
⑤ 作業(yè)方式:
注漿方式采用前進(jìn)式或全孔一次壓入式。鉆孔過程中未涌水的,就一鉆到底,全孔一次壓入式注漿;在鉆孔過程中,如發(fā)現(xiàn)有水,即停止鉆孔,采取注一段鉆一段的前進(jìn)式注漿,直至達(dá)到設(shè)計段長位置。
在水壓、水量較大的情況下,還可采用分層泄水減壓、分層注漿方式。即下層管注漿,中層管放水;中層管注漿,上層管放水,這樣逐層抬水,把水排擠到拱頂以上規(guī)定的止水固結(jié)圈以外。
注漿順序為由下而上,由里向外。
⑥注漿參數(shù):
A.注漿壓力及單孔擴(kuò)散半徑:
注漿壓力一般為地下水靜水壓力的2~3倍,考慮到巖層裂隙阻力,初始壓力3MPa,終壓4~5MPa。單孔漿液擴(kuò)散半徑4m。
B.注漿速度:
鉆孔出水量大于50L/min時,注漿速度取80~100L/min。鉆孔出水量等于0~50L/min時,注漿速度取60~80L/min。
C.注漿擴(kuò)散范圍:
注漿有效范圍為開挖輪廓線外4.0m(塌方段為5.0m)。
D.注漿量:
按注漿范圍內(nèi)圍巖體積的5%左右考慮,實注量由鉆孔壓水試驗確定。(單孔注漿量V=11m3,參考值)。
3.勞動力組織
深孔超前預(yù)注漿工序多,要求工序銜接緊湊,因此施工組織安排要合理,使各道工序協(xié)調(diào)動作。