劈裂注浆施工方案样本

隧道劈裂注浆施工方案

1. 工程概况

北京地铁十号线##区间正线2#竖井范围, ##至##区间正线竖井以东区间正线, 自开始施工以来, 虽然采取了水平降水( 2＃竖井) 和超前注双液浆止水措施, 但在开挖过程中依然存在较大渗水, 顶部一个洞室的渗水量最大达 3.5m3/h。隧道渗漏严重, 掌子面多次突发涌水、涌泥现象而坍塌。为保证施工安全及隧道结构上方管线、道路及两侧建筑物的安全, 当前##区间2＃竖井C断面双侧导洞、 E断面南侧导洞、 ##区间向东左右线已暂停施工。

1.1 工程地质及水文地质情况

1.1.1 工程地质情况

##区间2＃竖井范围及##区间竖井以东隧道顶板穿越地层主要为粉质粘土层、粉土层, 圆砾卵石层, 局部夹有中粗砂层、粉细砂层, 顶板地层稳定性较差, 无法形成自然应力拱, 极易发生坍塌现象。

1.1.2 水文地质情况

区间隧道拱部开挖时主要受上层滞水的影响, 区间隧道顶板上方分布有多层饱和的粉土层、砂土层, 在渗透水压力作用下, 易产生流土、流砂, 对施工造成不利影响, 甚至危及隧道上方管线、路面以及两侧建筑物的安全。

根据实际施工情况, 隧道穿越地层含地下水丰富, 水源补给充分, 隧道内渗水严重。另据雷达探测, 该区域地层疏松, 部分地段有空洞。

1.2管线及渗漏水情况

隧道上方地层中管沟多且复杂, 各种管沟中都有流动水和积存水。管线埋置相对较浅, 距离结构较近, 且部分管线年代久, 施工中必须采取有效措施保证管线安全。管线见下表。

表1-1 ##区间地下管线明细表

2. 前进式劈裂注浆施工方案

2.1 总体思路:

根据隧道穿越地层及地下水情况, 隧道前期施工过程的治水情况, 为达到”抑制涌水、涌泥及坍塌, 改良地层, 控制变形, 保障安全”的目的, 施工过程中采用前进式劈裂注浆止水帷幕施工方案。

2.2 方案的确立

由于隧道内地下水异常丰富, 根据C断面侧导洞施工中治水情况显示, 出现涌水后封闭掌子面进行注浆, 注浆后进行开挖, 掌子面及拱顶注浆加固效果不明显, 地层内没有形成有效的加固圈, 分析原因主要为地下水丰富、地质条件差, 多次调整注浆配比未能达到预期效果; 根据前段注浆分析以及以往工程洞内注浆止水经验, 采用洞内前进式劈裂注浆形成止水帷幕的施工工艺, 可达到改良地层, 防止突水涌泥的目的。

根据前段时期开挖揭露的地质情况, 地层长期受地层游离水的侵蚀, 特别是在粉土和砂土中, 土体已形成软塑状甚至流塑状, 增大了施工难度, 直接威胁管线的安全。洞内止水帷幕主要以改进地层松散性及止水为目的, 增强粉土与砂土的自稳能力, 降低地层的渗透系数, 防止开挖过程中土体流泥流沙及坍塌, 保证施工和周边管线的安全。

2.3方案原理

施工采用前进式劈裂注浆, 它是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地层中, 当液体压力超过渗透注浆的极限压力时, 土体产生水力劈裂, 形成裂缝, 进浆量突然增大。劈裂面发生在轴力最小主应力面, 劈裂注浆在钻孔附近形成网状脉络, 经过浆液挤压土体形成浆液骨架作用。在注浆压力作用下, 浆液克服地层的初始应力和抗拉强度, 引起土体结构的局部扰动, 使地层中原有的裂隙和空隙张开, 浆液的可注性和扩散距离增大, 从而达到加固的目地, 由于注浆后浆液固结体在土体中呈脉络状, 因此又称为脉状注浆。常适用于粘性土层或深层注浆。

经过劈裂注浆使拱部松散饱和土形成具有一定强度、渗透系数较小的粘性土层, 以达到稳定土体并止水的预期效果。

2.2.3施工工艺流程图

注浆施工工艺流程如图2-1所示。

2.2.4 施工方法

2.2.4.1造设止浆墙

在掌子面造设C20喷砼止浆墙, 止浆墙厚度为30cm, 以防止注浆过程中冒浆。

2.2.4.2钻孔

( 1) 测量放线定出注浆孔孔位;

图2-1 注浆施工工艺流程图

( 2) 采用K-100型工程地质钻机按标出的孔位进行钻孔, 精确度要求＜1％;

( 3) 钻孔过程中一般采用套管定位, 钻孔直径采用Φ76mm, 钻进3m后下入水囊式止浆塞;

( 4) 在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录, 对钻孔进行地质描述, 观察分析回水岩芯或弃碴状态, 用以判断注浆质量和调整注浆参数, 指导施工。

2.2.4.3安设孔口管

用CS( 水泥、水玻璃) 砂浆埋设Φ76mm孔口管, 在管口安装Φ76mm球形闸阀, 作为封闭钻孔中可能会出现的涌水。

2.2.4.4注浆作业

1、双液注浆系统示意图

图2-2 双液注浆系统示意图

2、浆液配制

( 1) 水泥浆配制

根据预配制浆液的体积, 按配比参数计算出所需的水泥, 水和缓凝剂的用量。

在搅拌机内加入计算好的用水量, 将计算好的缓凝剂加入, 强力搅拌均匀;

待缓凝剂完全溶解后, 边搅拌边加入计算好的水泥用量, 搅拌均匀后倒入储浆桶内以备注浆。

( 2) 水玻璃浆液配制

在拌浆桶中加入浓水玻璃, 然后边搅拌边加水, 同时用玻美计测量其浓度, 直至稀释至需要浓度为止。

3、注浆施工

采用双液注浆泵进行注浆作业。

注浆方式采取后退式分段注浆工艺, 每次注浆段长0.6m, 注完第一注浆段后, 后退注浆芯管, 进行第二注浆段的钻孔。如此循环, 直至该孔结束。注浆过程中应注意: ( 1) 止浆塞初始停放位置

应根据注浆管长度及注浆管前端开孔位置以及止浆塞构造精确计算止浆塞初始停放位置。

( 2) 分段后退式注浆

如果采用机械式止浆塞应注意将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管孔底, 压紧止浆塞使之膨胀, 以达到止浆效果。

分段后退式注浆要特别注意止浆塞损坏程度, 施工过程中若发现止浆塞存在问题, 应立即更换, 以免引起注浆管堵塞, 造成芯管无法拔出。