全断面深孔帷幕预注浆止水施工技术

高喆

【摘 要】结合隧道工程实例,从施工工艺流程、超前地质预报及深孔帷幕预注灌浆等方面,介绍了全断面深孔帷幕预注浆止水的施工技术. 【期刊名称】《建材技术与应用》 【年(卷),期】2008(000)008 【总页数】2页(P16-17)

【关键词】隧道;超前预报;帷幕注浆 【作 者】高喆

【作者单位】中铁十五局集团有限公司,河南,洛阳,471013 【正文语种】中 文 【中图分类】U455.49 引言

南京市九华山隧道地处象山群岩体，隧道设计为双向6车道双连拱，单拱净宽13.345 m，高8.68 m，中墙为净宽2.0 m的空心墙。该隧道最大埋深仅50 m，属浅埋及超浅埋隧道，且穿越两条富水断裂破碎带，地层构造复杂，岩石破碎，不规则微张裂隙极为发育、密集，局部岩体被节理切割成角砾状，裂隙面可见明显铁锈斑和擦痕，沿结构面有大量水渗痕迹，施工难度较大。 1 施工工艺流程

在穿越富水断裂破碎带施工时，施工面出现了大面积涌水，需要进一步钻孔探水，当使用流量为200 L/min的泵向孔内送钻探液时，孔口不见回水，孔中漏浆严重。为了减少九华山隧道修建对周围环境的影响，确保隧道的顺利施工，该工程运用新奥法原理，对该涌水段采用全断面深孔帷幕预注浆止水的技术。具体做法是沿隧道开挖轮廓线按轴向呈辐射状全面布孔，进行全断面全封闭深孔注浆。这样做一方面可以固结破碎岩体，使岩体形成整体；另一方面，水泥-水玻璃双液浆具有迅速堵水、止水的作用，可以沿开挖面形成一个堵水帷幕，切断裂隙水的通路，保持围岩的稳定，从而保证了施工安全。

为了有效地实施全断面深孔帷幕预注浆止水的施工方案，该工程确定的施工工艺流程为：设备就位→钻勘探孔，超前地质预报→筑封堵(止浆)墙→布孔→钻孔→安孔口管→制备浆液→压水试验→注浆→钻检查孔，注浆质量检验→隧洞开挖。 2 超前地质预报

为了使施工方案的制定更加合理，采用工作面水平超前钻孔探水法。具体做法是在地质雷达指导下，在工作面上利用潜孔钻在拱顶、两拱脚和隧洞中、下部位钻5个Φ 76 mm的超前水平钻探孔，随时记录钻速、水质水量变化情况，并采用钻眼排碴取样分析，综合判断工作面前方20 m长度范围内的地质构造、地下水出露位置和水量大小，预报前方水文、地质状况，以探明地下水的发育情况。根据地质预报结果，将钻孔起点确定在预测突水处之前5～10 m，终点确定在超过预测突水段5 m以上。如果钻孔后5孔中有4孔出水或总流量>10 m3/h时，则可以实施全断面深孔帷幕预注浆止水施工方案。 3 深孔帷幕预注灌浆施工

该方案确定的注浆范围为隧道开挖轮廓线以外4.5 m范围内的围岩，施工时，沿隧道轴向划分灌注孔段，每个灌注孔段长度为30 m，分6个环分步实施，第1环长度为11.0 m，第2环长度为17.0 m，第3环长度为23.0 m，第4、5、6环长

度为30.0 m。每个灌注孔段完成后留下5 m不开挖，作为下一个循环的止浆岩盘。 (1)封堵(止浆)墙施工。第1个灌注孔段施工前，在开挖面后设置封堵墙，厚度为0.8～1.0 m，用C 20混凝土一次浇注成型。

(2)布孔。注浆孔由工作面向开挖方向呈辐射状布置成矩形圈，以保证注浆充分、不留死角，浆液扩散半径为2.5 m，孔底间距<3.55 m。

(3)钻孔。钻孔使用潜孔钻，开孔采用Φ 89 mm的钻头；掏孔清碴采用Φ 76 mm的钻头。钻孔时，应安装导向指示器控制孔的偏角，角度参数如仰角、俯角、左偏角、右偏角等均控制在3°～26°。钻机开孔时采用低转速，钻深达到20 cm以上后转入正常钻速。第1根钻杆钻完后，钻机与钻杆脱离，使用联接套接第2根，依次接杆继续钻进。当钻孔达到设计深度后，钻机后退带出钻杆，用卡具或大扳手卡紧前杆，钻机反转松开连接套卸下钻杆，按同样的方法依次拆卸钻杆退出孔外。 (4)安孔口管。注浆孔内放置长度为3～6 m的Φ 89 mm无缝钢管(或橡胶止浆塞管)作为孔口管，外露长度为0.2～0.3 m，与孔壁2 m深度范围内的空隙用沥青麻丝、胶泥或锚固剂堵塞固定。孔口管的管口接注浆管和闸门开关，采用焊接连接或将注浆管与孔口管1 m长度范围内的空隙用沥青麻丝、胶泥或锚固剂堵塞严实。 (5)注浆。①注浆材料：水泥采用P·O 32.5水泥；水玻璃采用出厂浓度为42～45 Bé，比重为1.42～1.45，模数为2.6～2.8的水玻璃原液；拌和水的水质应符合JTG F 30—2003《公路混凝土施工规范》中的各项规定。②配合比控制：水灰比W/C=0.8；水玻璃稀释浓度为25～35 Bé；双液体积比(C/S)为1∶(0.6～1.0)。凝胶与凝结时间：为满足浆液扩散半径的要求，控制其凝结时间为：一般地段3 min；富水地段1～2 min。③施工控制分为以下几种情况：水灰比固定，水玻璃浓度不变，变换双液比例：当水玻璃溶液所占比例由小到大时，则凝胶时间由长至短，初、终凝由慢至快；水玻璃浓度不变，双液比例固定，变换水灰比：当水灰比由小到大时，则凝胶时间由短至长，初、终凝由快至慢；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时，则凝胶时间由短至长，初、终凝由快至慢。④注浆：注浆管路连接完毕，先用注浆泵压水以检查管路是否漏水，设备状态是否正常，然后再做压水试验，以冲洗岩石的裂隙，扩大浆液的通路，增加浆液冲塞的密实性，核实岩石的渗透性。清孔后，先压水泥浆液，再压CS双液浆。注意要标定注浆泵上电接触点的压力表的最大压力指标，并在泵压后观察压力变化以及水泥浆和水玻璃的消耗数量，记录注浆时间和注浆量。当注浆达到标准后，打开三通混合器的减压阀排浆，卸下混合器换注另一孔。⑤作业方式：钻灌方式采用全孔一次钻灌压入式或全孔分段钻灌前进式，钻孔过程中未出现涌水现象的就一钻到底，全孔一次压入注浆；否则应停止钻孔，采取注一段钻一段的前进式注浆，直至达到设计灌注孔的段长要求。在水压、水量较大的情况下，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，将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；先注无水孔，后注有水孔。一旦发生窜浆或跑浆现象，则采取隔孔灌注或数孔同时灌注的方式。⑥注浆参数：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，初始压力为2.0 MPa，终压为3.0～5.0 MPa。单孔浆液扩散半径为2.5 m。注浆速度：钻孔出水量>50 L/min时，注浆速度取80～100 L/min；钻孔出水量在0～50 L/min时，注浆速度取60～80 L/min。注浆扩散范围：注浆有效范围为开挖轮廓线外4.5 m，灌浆孔段有效长度20 m。注浆量：一般按注浆范围内围岩体积的4.8 %考虑，实注量由钻孔、压水试验确定。注浆结束条件：单孔注浆压力达到设计终压值，并继续注浆10 min以上；或单孔注浆量大致与设计注浆量相同，进浆量在20～30 L/min以下时，可结束该孔注浆。所有注浆孔均已符合单孔结束条件，可以结束该段注浆。

(6)注浆效果检查。一个灌注孔段内的注浆孔全部注完后，应在工作面钻3个检验孔，取岩芯观察浆液充填情况，并观察检验孔内的涌水量，当单孔水量<0.2

L/(min·m)，且某一处漏水量≯10 L/min，同时进行压水试验，在1.0 MPa压力下检验孔进水量应<10 L/(min·m)，否则需再加密钻孔注浆。 4 结语

九华山隧道涌水段采用了全断面深孔帷幕预注浆止水技术，注浆完成后，岩溶管道水被完全封堵，堵水效果很好，检查孔均无水无砂，成孔良好。在随后的开挖中岩壁干燥无水，溶管水得到了有效封堵，破碎带得到了明显的加固。施工实践表明，全断面深孔帷幕预注浆止水必须按要求严格控制施工，一次注浆段长度≯20 m；注浆帷幕厚度≮4.5 m；堵水率≮90 %；注浆结石体7 d的单轴抗压强度≮5.0 MPa。此外，施工中要配备一定数量的聚氨酯材料，以备应急堵漏。