隧道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

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 min；当进浆量中等、泵压稳定上升时，胶凝时间选3～4 min；进浆量较小、泵压升高很快时，胶凝时间选5～6 min。

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：

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20～30 L/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

2、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

七、注浆施工过程控制

1、超前钻探

⑴超前钻探的目的

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/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