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注浆管在渗水隧道施工中的施工方法

  运用新奥法原理,沿隧道开挖轮廓线(含底部)按轴向辐射状布孔(开挖面中心也布孔),进行全断面全封闭深孔注浆固结止水,使 隧道周边及开挖面形成一个堵水帷幕(加固区),切断地下水流通路,保持围岩稳定,增强施工安全。

    2.施工工艺
  (1)施工程序
  (2)超前地质预报对于构造复杂、水量丰富的地层,必须准确预报工作面前方20~25M范围的工程地质和水文地质情况,以便为制定施工方案和确定注浆参数提供依据。
  ①钻孔方法:利用液压钻孔台车或YQ-100A施钻深孔,在拱顶、起拱线和隧道中下部位各钻φ76mm孔,孔深超出注浆段5m左右。
  ②预报内容:预测工作面前方注浆段长度范围的地质构造和岩性、地下水出露位置和水量大小,以及围岩变化情况。
  ③预报方法:采用钻眼排碴取样分析,记录钻速、水质水量变化情况以及开挖后的岩面观测素描,综合判断预报前方水文、地质条件。
  (3)钻孔作业①封堵墙(止浆墙)施工:首先按照注浆设计施工封堵墙,封堵墙设于开挖面后端,封堵墙厚0.8~1.0m,用C20砼灌注一次成型。
  ②布孔:由测工站在工作平台上,用红油漆在掌子面上按设计准确画出钻孔位置,标注编号。
  ③钻孔:A.钻孔时台车大臂必须顶紧在掌子面上,以防止过大颤动而影响施钻精度。
  B.钻机开孔时钻速宜低,钻深20cm后转入正常钻速。
  C.第一根钻杆钻完后,凿岩机与钻杆脱离,使用联接套接第二根,依次接杆直至钻到设计深度。
  D.钻孔深度达到设计要求后,凿岩机后退带出钻杆,人工用卡或大扳手卡紧前杆,凿岩机反转,松开连接套卸下钻杆,按同样方法依次拆卸钻杆退出孔外。

  E.注浆孔角度参数:仰角、俯角、左偏角、右偏角均控制在最小3°、最大26°内。
  ④开孔孔径及深度:注浆孔用φ100钻头开孔,孔内放置长3~6m的φ86钢管(或橡胶止浆塞管)做孔口管,掏孔清碴时用φ76钻头。注浆段长度为20m一环。
  ⑤钻孔深度控制:台车大臂按设计布孔位置点对正,用简易垂球量角器测钻杆仰角,调整至设计角度,并在钻杆上安装导向指示器,控制钻孔偏角。
  ⑥台车钻孔工作参数:凿岩台车钻孔作业的推进压力2.5~4.0MPa,回转压力5.0~6.0MPa,冲击压力19~20MPa.

  (4)注浆作业

  ①注浆材料:水泥:用425号以上的普通硅酸盐水泥,质量应符合标准。
  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。
  拌合水:水质应符合《铁路砼及砌石工程施工规范》中的各项规定。
  ②配合比控制:水灰比(W/C)为0.8;水玻璃稀释浓度为25~35Bé;双液体积比(C/S)为1:0.5~0.7.③凝胶与凝结时间控制:为满足浆液扩散半径的要求,采用凝结时间为:一般地段3分钟,富水地段1~2分钟。
  施工控制分以下三种:A.水灰比固定,水玻璃浓度不变,变换双浆比例。当水玻璃溶液所占比例由小到大,凝胶时间则由长到短,初、终凝由慢到快。
  B.水玻璃浓度不变,双液比例固定,变换水灰比。当水灰比由小到大,凝胶时间由短到长,初、终凝由快到慢。
  C.水灰比不变,双液比固定,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。
  ④注浆:连接注浆管路,用注浆泵先压水检查管路是否漏水,设备状态是否正常,然后再做压水试验,以冲洗岩石裂隙,扩大浆液通路,增加浆液冲塞的密实性,核实岩石的渗透性。
  对于富水断层破碎带清孔后,先压水泥浆液,再压CS双液浆。
  标定注浆泵上电接触点压力表的最大压力指标,泵压后观察压力变化及水泥浆和水玻璃的消耗数量。

  记录注浆时间和注浆量。
  注浆达到标准后,打开三通混合器的减压阀排浆,卸下混合器换注另一孔。
  注浆结束后,拆卸各注浆器件,全部清洗干净,并对注浆泵进行检查保养。
  ⑤ 作业方式:注浆方式采用前进式或全孔一次压入式。钻孔过程中未涌水的,就一钻到底,全孔一次压入式注浆;在钻孔过程中,如发现有水,即停止钻孔,采取注一段钻一段的前进式注浆,直至达到设计段长位置。
  在水压、水量较大的情况下,还可采用分层泄水减压、分层注浆方式。即下层管注浆,中层管放水;中层管注浆,上层管放水,这样逐层抬水,把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外。
  注浆顺序为由下而上,由里向外。
  ⑥注浆参数:A.注浆压力及单孔扩散半径:注浆压力一般为地下水静水压力的2~3倍,考虑到岩层裂隙阻力,初始压力3MPa,终压4~5MPa.单孔浆液扩散半径4m. B.注浆速度:钻孔出水量大于50L/min时,注浆速度取80~100L/min.钻孔出水量等于0~50L/min时,注浆速度取60~80L/min. C.注浆扩散范围:注浆有效范围为开挖轮廓线外4.0m(塌方段为5.0m)。
  D.注浆量:按注浆范围内围岩体积的5%左右考虑,实注量由钻孔压水试验确定。(单孔注浆量V=11m3,参考值)。
  3.劳动力组织
  深孔超前预注浆工序多,要求工序衔接紧凑,因此施工组织安排要合理,使各道工序协调动作。

  4.机械设备配置

  (1)主要注浆配件
  ①制作注浆孔口管,管长3m、6m两种,管尾焊接联接套,联接套长56mm,内径90mm,外径98mm,它的另一头带有梯形螺纹丝扣,也可用止水浆塞做注浆管,止浆塞采用自制橡胶止浆塞。
  ②羊角式注浆嘴套帽注浆嘴套帽内口径螺纹能与孔口管尾外螺纹扣套接。帽头上钻两个孔,接成半角式接头,接头直径30mm,长85mm,与三通混合器连接。
  ③三通混合器三通混合器外形尺寸92mm×92mm×62mm,为逆止阀型,有4个孔,其中2个内径为28mm的螺纹孔接注浆管的入口,有一内径为30mm螺纹孔为出浆口,一个减压排浆口。逆止阀使双液混合后不能返流,直接流入羊角注浆嘴里。  ④注浆孔口管顶进联接套顶进联接套尺寸和注浆嘴套帽相同,在帽上套焊一个钎尾套,接在钻孔台车的凿岩机上。
  ⑤注浆管φ25高压胶管长5m和10m,每一台注浆泵长短各配2根。
  φ25无缝钢管管路配长30~50m,水泥浆和水玻璃浆液各一条管路。
  钢管连接用钢制管节对接,高压胶管与钢管连接配件为快速接头或缩头锁接。

  5.质量控制要点

  (1)一次注浆段长度不大于20m;
  (2)注浆帷幕厚度不小于4.0m;
  (3)堵水率不低于90%;
  (4)注浆结石体7天的单轴抗压强度不小于5MPa.

  6.安全措施

  (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)针对富水断层破碎带深孔注浆固结止水施工的特点和要求,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,以防止塌方。
  (5)要配备少量聚胺脂材料,作为突水应急堵漏时用。
  (6)注浆作业人员戴口罩、眼镜和软手套,以防止水泥粉尘和水玻璃溶液对人体造成伤害。
  (7)要有良好的照明条件。

  二、大量渗水隧道施工1.施工方法

  整治隧道施工渗水,采用聚氯乙烯(PVC)塑料板,即在初期支护与模筑砼衬砌之间铺一层PVC板,使衬砌表面达到干燥的要求。

  施工工艺

  ①准备工作
  A.PVC防水板的质量检查检查是否有变色、波纹(厚薄不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺点。      B.用特种铅笔在PVC防水板边缘上绘出焊缝搭接线,搭接线距板边10cm.
  C.PVC防水板拱部、边墙分段铺设,拱部划出中线,并对称卷起备用。
  D.工作台就位:工作台由万能杆件拼装,接通电源,切断钢丝网露头,对超挖空洞要挂网回填砼。      ②固定PVC防水板每环PVC防水板拱部与边墙分别铺设,先将拱部PVC防水板中线重合隧道中线,并及时在PVC防水板两边,离边缘5cm,间距0.5m,进行锚定,边墙铺设从起拱线开始,板边固定点距边缘5cm,间距1m,向下展开。防水板当中的锚固点布置:沿横断面方向间距为0.5~1.0m,沿隧道轴线方向为1.0m,梅花形布置。
  ③焊接PVC板搭接缝搭接缝的焊接工作要超前于另一边。
  ④焊缝补强焊缝有不符合质量要求时,及时进行修补处理。

  5.质量控制要点

  (1)固定防水板时,要将防水板放松,不可绷得太紧,根据岩石基面情况留够富余量,使二次模筑砼挤压后,防水板与喷砼层表面自然密贴。
  (2)两防水板间的搭接宽度10cm.
  (3)用电锤固定防水板时,由于塑料胀锚螺栓直径为42mm,所以选用直径8mm的钻头钻眼,孔深40~50mm.
  (4)防水板焊缝宽度不小于1cm,焊接电压110V,最高不得超过130V.
  (5)用电烙铁焊接防水板时,烙铁头在两塑料板间均匀移动,同时在上层防水板之上用手指均匀用力推挤,以防水板焊缝间挤出塑料熔液为最佳。
  (6)抽出烙铁头时,需将其上残留的熔融塑料刷掉。

  6.安全质量措施

  (1)为保证铺设PVC板的平整,隧道开挖采用光面爆破,喷砼后要达到隧道轮廓线圆顺整齐。      (2)铺设防水板前,先将边墙基础灌注好,严禁在已铺设防水板处进行爆破作业。
  (3)喷射砼表层有淋水时,采取引、挡、排、遮等措施,保证焊接时无滴水浸入。
  (4)射钉枪或电锤,都要垂直于岩层面,同时防水板上要加垫圈。
  (5)焊接开始前,电烙铁需在小块塑料板上试温,能使塑料板熔化时才能焊接,停焊时应及时切断电源。
    (6)用电烙铁进行焊缝补强时,要防止烙铁头将下块防水板烫出沟槽,影响防水效果。若发现有烤焦变色或焊穿等现象时,要及时进行补贴处理。
  (7)隧道内各洞室铺防水板时,均须自上而下,从外向洞室内展铺,并注意正洞的防水板应搭接在洞室防水板里面,并在正洞与洞室边缘增加固定点。
  (8)在模筑砼施工时,砼不能直接冲击防水板,震捣器不得接触防水板。


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