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浅谈石佛庄隧道涌水处理施工方案-职称论文发表网站

摘要:隧道建设施工过程中,由于地质条件复杂,隧道涌水现象成为隧道施工中常见的地质病害之一,给隧道施工带来非常大的困难和险情。文章以石佛庄隧道工程为例,先容了隧道施工中涌水的施工方案及止水措施
关键词:隧道涌水;堵水处理;双液注浆;径向注浆;帷幕注浆
0 引言
隧道涌水现象在施工中经常遇到,也是常见的地质病害之一,对于隧道涌水的处理已有很多成功经验及处理措施。借鉴以前的成功案例,并根据石佛庄隧道工程涌水特点,对石佛庄隧道涌水处采取以堵为主,以排为辅的切实可行的涌水处理施工方案。已经开挖完成大面积淋水地段,采用周边径向注浆堵水,对掌子面出现的股状涌水采取帷幕注浆措施进行堵水处理。
1 工程概述
1.1 工程概述
石佛庄隧道位于承德市宽城和平泉两县境内,进口里程DK60+267,出口里程DK63+610,全长3343m。隧道进口位于半径1200m的曲线段上,其余位于直线段上;纵坡为4‰的上坡。隧道位于低山区,地形起伏较大,冲沟发育。隧道进口段属低山缓坡,自然坡度25o~35o。洞口处原为村庄,住有农户,第四系覆盖层较厚,未见基岩露头;村北坡面杂草丛生,基岩有露头;线位右侧为冲沟。隧道进口右侧50m有252省道通过,交通比较便利。
1.2 工程地质及水文地质情况
隧道进口段第四系覆盖层较厚,隧道部分位于覆盖层中,其下基岩强风化层厚0~1.6m,弱风化岩体较破碎。隧道主要位于寒武系白云质灰岩及震旦系白云岩中,节理较发育,岩体较破碎,工程地质条件一般。
该区地表水不发育,雨季仅在沟底部见少量水,未见泉水出露。地表水主要受大气降水影响,并受其补给。该隧道地下水主要为基岩裂隙水,少量岩溶水,地下水主要受大气降水及地表水影响,大气降水及地表水顺岩层面及裂隙补给地下水。地下水对混凝土不具有侵蚀性。
2 隧道涌水情况及处理方案
2.1 隧道涌水情况
隧道在DK61+506~DK61+525段已完成开挖部分左侧边墙及拱顶存在大面积淋水,裂隙发育,属构造裂隙水。隧道在开挖至DK61+525掌子面时,出现股状涌水,涌水量较大,该段位于断层破碎带,岩性为白云质灰岩,节理、裂隙发育。最大涌水量为21000m3/d,施工受阻。
2.2 隧道涌水处理方案
隧道涌水采纳以堵为主,堵排结合的方案,对隧道DK61+506~DK61+525已经开挖完成大面积淋水地段,采用周边径向堵水注浆;对掌子面股状涌水进行帷幕注浆处理。
3 径向注浆施工
    径向注浆加固范围为开挖轮廓线外3m,钻孔深度2.5m,注浆管采用直径42mm的钢花管。
3.1 注浆材料
根据涌水量的大小分别选用水玻璃单液注浆、水泥-水玻璃双液注浆或水泥浆单液注浆。
当涌水量较大且出水孔径较大时,采用水玻璃单液注浆;当围岩裂隙较小且涌水量较小时,采用水泥-水玻璃双液浆;当出水量很小时,采用掺有速凝剂的水泥浆。
1)水泥注浆站要存放足够量的新鲜425普通硅酸盐水泥,水泥采用宽城宽丰水泥厂生产的水泥。
2)水玻璃 用出厂浓度42~45Bé,比重1.42~1.45,模数2.4~2.8 的水玻璃原液。
3)配合比控制 水灰比(W/C)为1;1,水玻璃稀释浓度为25~35Bé,双液体积比(C/S)为1:0.5~0.7。
3.2 注浆孔布置
注浆孔沿隧道周边及纵向按1.5m间距梅花形布置,钻孔深度2.5m,钻孔直径50mm,注浆管为直径42mm的钢化管。
3.3 施工工艺及流程
3.3.1钻孔及安装注浆管
用轻型凿岩机钻孔,钻孔深度2.5m,钻孔位置根据涌水量的大小确定,钻孔完成后进行清孔。然后安装注浆管,注浆管采用Φ42的钢花管,注浆管长2.5m。
3.3.2压水实验
利用注浆泵压注清水,经注浆系统进入受注岩层裂隙。注入量及注入压力自小到大。压水时间视岩裂隙情况而定。
3.3.3注浆
(1)安装设备。将注浆所需注浆泵、搅拌机、贮浆槽等固定设备在适当位置建立注浆泵站,尽可能使泵站紧靠工作面,注浆管路短,联络方便。
(2)试泵。为了保证注浆泵正常工作,注浆前必须进行试验。其方法是:先将三通阀门调到回浆位置,开浆后,待泵吸水正常时,将三通阀回浆口慢慢调小,注浆泵的压力徐徐上升,当达到预定的注浆压力,并持续3分钟不出故障,则说明泵的性能正常。
(3)选择注浆参数。注浆效果通过注浆压力进行控制。注浆压力一般应为实测水压力+ 1.0MPa;注浆终压为2~3倍的实测水压力。在注浆过程中,对水压力进行多次量测,以确定合适的注浆压力。
(4)注浆。注浆时,严格控制两类浆液的进浆比例,初期注浆,孔的吸浆量大,压力长时间不升高,浆液随涌水外流,发生跑浆。则应注注停停,停留时间为3~5分钟。到注浆后期,采用1:1单液水泥浆注浆,以保证裂隙充注效果。
3.3.4注浆结束条件
(1)单孔注浆压力上升至终压并持续注浆10min以上;
(2)单孔注浆结束时进浆量小于20~30L/min;
(3)每一循环注浆结束后,至少施作5个检查孔对注浆效果进行检查,要求每个孔内的出水量均小于0.4L/min•m。
(4)全段注浆结束后,所有注浆孔均符合单孔注浆结束条件;
3.3.5检查注浆效果
注浆后,进行钻孔检查注浆效果。
4 掌子面帷幕注浆施工
4.1 掌子面止浆墙施工
   在掌子面后端施工止浆墙,止浆墙厚度1.5m,采用组合钢模板作为外膜,C20混凝土灌注成型。为提高止浆墙的稳定性,止浆墙四周应嵌入岩体。
4.2 注浆孔钻孔施工
(1)钻孔前由技术人员测量定位。
(2)按设计要求准确定位后开始入钻,开孔时要轻加压、慢速、大水量,防止把钻孔钻斜,钻错方向。
  (3)钻孔时注意作业人员未离开作业面之前,不准开钻;钻机运转中不准换档。
4.3 注浆参数
(1)浆液凝胶时间。根据压水试验,如进水量很大,泵的压力长时间不升高,浆液凝胶时间可选用1~2min;如进水量中等,泵的压力稳定上升,浆液凝胶时间可选用3~4min;如进水量很小,泵的压力升高较快,浆液凝胶时间可选用5~6min。
(2)确定进浆量。当双液进浆量大于300L/min时,泵的压力长时间不升高,则为大进浆量;当进浆量在100L/min~300L/min时,泵的压力稳定上升,则为正常进浆量;当进浆量小于lOOL/min时,泵的压力升高较快,则为小进浆量。
(3)确定注浆压力。此压力根据地下水压力、裂隙发育情况及注浆要求来确定,一般注浆压力取地下水压力的3.5倍或由经验公式P=PO+(20~40)kg/cm2(式中P0为净水压力值)。
4.6 注浆施工
注浆顺序为:由下而上、由里向外。双液注浆时应先打开水泥浆泵,然后打开水玻璃浆泵。注浆过程中要严格控制进浆比例。随着注浆压力缓慢升高,进浆量应相对减小。当压力稳定在20~25Kg/cm2、双液进浆量小于50L/min时,则可停止注浆。随后压入一定量的清水,使浆液冲出管路,最后提拔、拆卸注浆器,冲洗保养注浆机具。
4.7 注浆效果检查
进行压水试验,在1Mpa压力下,进水量小于2L/m.d。若不满足上述要求则应追加注浆,再进行注浆,直到小于上述指标为止。
5 安全措施及注意事项
(1)地质超前预报和监控量测在施工中贯彻始终。
(2)施工排水沟要及时疏排,严防积水。
(3)针对止水注浆施工的特点和要求,制定安全实施细则。
(4)加强全员安全意识教育,坚持安全第一的思想,不盲目追求进度。
6 结束语
经过现场实施注浆方案,石佛庄隧道涌水及大面积淋水现象得到了成功解决,止水效果较好,减少了其给隧道施工带来的不良影响,为以后进行隧道堵水注浆积累了宝贵经验。

参考文献:
[1]夏明耀,曾进伦.地下工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.
[2]崔玖江.隧道与地下工程修建技术[M].北京:科学出版社,2005.
[3]王之山.木冲隧道涌水带帷幕注浆设计与施工[J].四川建筑,2006,(5):70-71.

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