帷幕注浆工艺分析.docx
- 文档编号:10784104
- 上传时间:2023-02-22
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:173.10KB
帷幕注浆工艺分析.docx
《帷幕注浆工艺分析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《帷幕注浆工艺分析.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
帷幕注浆工艺分析
帷幕注浆施工工艺分析
1.1.注浆目的
本工程对地下水的处理本着“以堵为主,限量排放”的原则,注浆主要目的是加固围岩,限制排水量,保证隧道洞室稳定,确保施工及运营安全。
本隧道排水量控制标准为注浆后每延米洞壁渗漏量不大于1~3m3/d·m。
1.2.注浆段落及方案选定
根据地质勘测资料显示:
DK106+872至DK107+135段为断层破碎带,极可能发生严重突水突泥,预测地下水压力2.0Mpa≤P<3.0Mpa,选用开挖轮廓外5m帷幕注浆;DK108+560至DK108+630段为断层破碎带,极可能发生突水突泥,预测地下水压力1.0Mpa≤P<2.0Mpa,选用开挖轮廓外3m帷幕注浆。
1.3.注浆孔的布置及循环段长度确定
加固圈5m超前帷幕注浆每循环设7环109个注浆孔,加固圈3m超前帷幕注浆每循环设5环55个注浆孔。
如果工作面岩层较完整,可利用岩层作为止浆岩盘,采用5m帷幕注浆时止浆岩盘厚度取5m,采用3m帷幕注浆时止浆岩盘厚度取3m。
如果工作面岩层破碎,或地下水压力较大,则除利用岩层作为止浆岩盘外,还需浇注混凝土墙作为止浆墙,采用5m帷幕注浆时止浆墙厚度取1.5m,采用3m帷幕注浆时止浆墙厚度取1.0m。
超前帷幕注浆每一注浆段设计长度为:
采用5m帷幕注浆时长30m,采用3m帷幕注浆时长27m。
1.4.注浆方式与分段长度确定
根据岩层裂隙发育程度和涌水量的大小,分为分段前进式和分段后退式两种注浆方式。
可参考附表1-1选择。
附表1-1 注浆方式与分段长度参考表
岩层裂隙程度
钻孔涌水量(m3/h)
注浆方式
注浆分段长(m)
发育
>10
分段前进式
5~10
较发育
5~10
分段前进式
10~15
不够发育
2~5
分段后退式
15~20
不发育
<2
分段后退式
20~30
1.5.浆液材料选定
围岩裂隙发育,可注性好的地层,可采用普通水泥浆液;粉细砂地层或围岩裂隙发育一般,可注性一般的地层可采用超细水泥浆液或TGRM超细双液水泥基特种注浆材料;含水、高压致密土体,可采用HSC超细高早强型水泥浆液或化学浆液。
1.6.注浆压力选定
注浆压力与岩层裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料的粘度和凝胶时间长短等有关。
通常情况下按以下经验公式计算:
按已知静水压力计算,注浆压力须大于该段已知静水压力,一般为静水压力的2~3倍,最大可达3~5倍。
P’<P<(3~5)P’或P=P’+2~4Mpa
式中:
P—设计注浆压力(MPa)
P’—注浆处静水压力(MPa)
2.主要工程数量
附表2-1帷幕注浆施工主要工程数量表
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
C20砼
m3
1787
混凝土止浆墙
2
C20网喷砼
m3
167
喷砼止浆墙
3
φ108mm孔口管
根
1146
4
φ110mm注浆钻孔
m
3438
5
φ91mm注浆钻孔
m
25981
6
各类浆液
m3
5985~11971
现场选定浆液
3.资源配置
3.1.主要材料供应计划
附表3-1 主要材料供应计划表
序号
材料名称
型号
单位
数量
备注
1
超细水泥
D90<20μm
t
200
2
水玻璃
40Be′
t
20
3
普通水泥
P·O32.5R(早强)
t
2000
4
HSC
超细型号
t
20
W:
C=1:
1时,初凝时间>1小时
5
TGRM
TGRM-Ⅱ超细型
t
600
6
砂浆
随用随生产
7
麻丝
Kg
500
8
φ108孔口管
根
1146
3m/根
9
其它零星小材料
3.2.主要工程设备使用计划
附表3-2 主要施工机械设备使用计划表
序号
名称
规格型号
数量(台套)
备注
1
砼喷射机
TK-9616m3/h
2
2
地质钻机
MKD-5
3
3
多功能作业台车
自制
1
4
高压双液注浆泵
30MpaPE-40A
2
5
发电机
200kw
2
6
高压单液注浆泵
CYB-1
2
7
水泥浆储蓄桶
1500L
4
8
其它浆液储蓄桶
1500L
4
9
Y型混合器
4
10
高压球阀
耐压22MPa
8
3.3.劳动力配置
组建隧道帷幕注浆专业施工班组,组长有项目部副经理担任。
根据超前帷幕注浆施工的需要,配置技术过硬、责任心强、专业分工明确的职工和技术人员。
在帷幕注浆施工过程中,必须保证帷幕注浆施工班组的人员固定,不得随意调遣。
施工班组劳动力配置见附表4-3。
附表3-3施工劳动力配置表
序号
工序
每组人数
组数
总人数
1
钻孔
7
2
14
2
拌制水泥浆液
8
2
16
3
拌制其它浆液
2
2
4
4
注浆
8
2
16
5
技术、试验人员
4
2
8
6
队长、其他
3
2
6
7
合计
64
4.帷幕注浆施工
2005年4月6日~2005年6月4日,我经理部完成了DK108+630~DK108+560段帷幕注浆的施工,根据施工实际情况,将帷幕注浆施工总结如下:
全过程实施地质预测预报,分别提前采取TSP地震波法、超前水平钻探法、地质雷达法、红外线探水法等综合手段,收集洞内地质信息,并及时提交设计单位,设计单位根据超前地质预测预报成果,并结合地质勘测成果确定注浆段落。
钻孔设备采用自制多功能作业台车组装MKD-5型钻机钻孔,压浆用CYB-1型高压单液注浆泵或PE-40A型高压双液注浆泵,TK-961型砼喷射机组进行湿喷作业,自制多功能综合作业平台车上进行孔口管的安装。
泥浆处理采用BW-250型泥浆泵,罐车运输。
施工通风主要采用110KW*2轴流式通风机压入式通风。
4.1.帷幕注浆工艺流程
帷幕注浆施工工艺流程见附图4-1。
附图4-1帷幕注浆工艺流程图
4.2.帷幕注浆施工准备
4.2.1.超前地质预测预报
虽然在勘测阶段已经对本隧道地质情况做了详细的测绘和钻探,但鉴于地质条件的复杂以及地下溶洞与岩溶水的不可预见性,在施工之前必须结合物探及仪器进行超前地质预测预报,确定前方围岩情况,并提前设计地段15m钻超前探水孔,根据地质情况和涌水量确定是否采用帷幕注浆。
4.2.2.掌子面处理
采用3m帷幕注浆时预留3m围岩作为止浆岩盘。
首先清理掌子面破碎围岩,根据此段情况采用掌子面挂网喷C20砼作为止浆墙。
4.3.钻孔施工
4.3.1.测量布孔
钻孔之前需将孔位按照布置图位置用测量仪器准确布设到掌子面上,设计要求,孔口位置允许偏差±5cm,孔底位置应小于30cm。
加固圈3m超前帷幕注浆实际施工27个注浆孔,布置如附图5.3-1所示。
4.3.2.设备就位
孔位布好之后,将钻机、空压机、注浆机、搅浆设备、备料车顺次摆放在工作位置,并检查设备运转情况,保证设备运行良好。
设备就位后,接通各种供电供风管路。
4.3.3.钻机钻进方向定位
用测量仪器准确定出钻机钻进方向,通过调整钻机方位,将钻具调整对准设计的终孔空间点位。
MKD-5钻机参数见附表4.3-1。
附表4.3-1MKD-5钻机参数表
序号
项目
参数
1
钻进能力
400m
2
终孔直径
75/108mm
3
钻杆直径
50mm
4
钻孔倾角
0°~±90°
5
转速
10~300r/min
6
最大扭矩
2000N·m
7
给进/起拔能力
50KN
8
功率
30KW
9
整机重量
1800Kg
10
主机外形尺寸(长*宽*高)
2.5*0.8*1.6m
钻机空间位置计算见附图4.3-2
附图4.3-2
4.3.4.钻孔、安装孔口管
钻机准确定位后,将Φ115冲击钻头安装在钻机前端,启动钻机开钻。
注浆孔见附图4.3-3。
开孔时本着“轻压、慢钻”原则,以防止孔位及钻进角度偏差。
钻杆定位方法见附图4.3-4。
附图4.3-3
附图4.3-4
钻进1m后再加压加速,待孔深达到3m时,提出钻具,安装孔口管。
孔口管由Φ108mm钢管制成,一端焊有法兰盘,长度3m。
将孔口管上缠绕麻丝,用钻机将孔口管强力推入孔内并用锚固剂固定,以防止注浆时孔口管脱落。
埋设时孔口管应露出工作面20cm。
孔口管安装见附图4.3-5。
附图4.3-5
4.3.5.钻注浆孔
4.3.5.1.钻具准备
注浆孔采用MKD-5地质钻机钻进,使用Φ90冲击钻头。
钻进前必须准确定位钻杆导向器。
4.3.5.2.钻进参数
风动潜孔冲击回转钻钻进效率主要取决于钻具转速、钻压、风压、风量等技术参数。
因此,在钻进过程中要根据岩层硬度调整相应的钻进参数。
钻机钻进原理见附图4.3-6。
附图4.3-6
(1)钻具转速
钻进较软的岩石时划钻进裂隙发育的岩石时,由于冲击破岩石推选用并不大,而是以回转切削破碎岩石为主,钻具转速一般控制在80~180r/min之间。
岩石越硬,钻具转速应越低。
选择钻具转速除考虑上述所说岩石性质外,还要考虑冲击器的性能状况。
如果冲击器的冲击频率较高时,钻具转速也应适当增加;反之应降低转速。
(2)钻压
钻进较软岩石时,由于岩石的抗破碎强度较低,基本上是以回转削切作用碎岩,应采用较大的轴向压力,一般可控制在5Mpa左右。
钻进较硬岩石时,由于岩石的抗破碎强度较高,基本上是以冲击载荷作用碎岩,故采用轴向压力应小一些,一般可控制在2~4Mpa之间。
(3)风压与风量
冲击器的冲击功越大,要求的风压与风量也相应越大。
低风压冲击器风压一般在0.6~0.8Mpa,中、高风压冲击器风压一般要求在1.1Mpa以上。
风量均在0.9m3/min左右。
4.4.注浆施工
4.4.1注浆材料
注浆材料根据现场情况采用普通水泥砂浆,备用超细水泥及水玻璃双等材料,以备遇到不同地层使用。
附表4.4-1浆液配比表
序号
名称
配比
凝结时间
结石体强度(MPa)
1d
3d
28d
1
普通水泥单液浆
W:
C=0.6:
1~0.8:
1
7h~12h
1.5~7.1
3.9~11
2
超细水泥单液浆
W:
C=0.6:
1~0.8:
1
1h20min~2h
1.4
1.3~8.9
17.1
3
超细水泥-水玻璃双液浆
W:
MC=0.6:
1~1:
1
MC:
S=1:
1~1:
0.3
水玻璃浓度30~35Be’
10sec~3min
4.53
8.05
4
水泥砂浆
W:
C:
砂=(0.6~0.8):
1:
(0.1~0.4)
4.4.2注浆参数
附表4.4-2注浆参数表
序号
参数名称
DK108+570~DK108+597
1
加固范围
开挖轮廓线外3m及开挖工作面
2
扩散半径(m)
2
3
终孔间距(m)
3
4
注浆段长(m)
27
5
注浆孔数量
27个
6
双液浆凝胶时间
10sec~3min(根据现场情况调整)
7
注浆终压(MPa)
6~9
8
分段长度
岩层发育5~10m,不发育20~30m。
9
注浆速度(L/min)
5~110
现场注浆施工中,注浆参数应根据情况进行动态调整优化。
4.4.3.注浆顺序
注浆顺序按由外到内,由下到上的发散-约束型进行,即先注外圈孔,后注内圈孔,每圈先注下部孔,后注上部孔。
注浆过程中,进行隔孔注浆,每次隔2~4个孔,然后逐步趋近,后序孔作为前期孔的检查孔。
4.4.4.注浆方式
根据现场涌水量大小,选用前进式或后退式分段注浆工艺。
先用钻机开深3m,直径Φ110mm孔,安设固结孔口管,然后在孔口管内钻设Φ91mm注浆孔进行注浆。
4.4.5.制浆
在搅拌机开动的情况下,加入定量清水,水量需计算准确,然后按配合比加入原材料,连续搅拌3min后即可通过钢丝过滤后进入储浆桶中,在储浆桶中二次搅拌后,供注浆使用,制浆后必须保证在10min以内注入孔中,不能存浆过多,影响注浆效果。
4.4.6.注浆
4.4.6.1.压水试验
在正式注浆前用3Mpa的压力压水检查,其目的是:
检查管路是否连接正常,是否耐压,有无漏水现象,测定岩层吸水量,以确定浆液的初始浓度和预计注浆量。
测定注浆压力损失情况,确定注浆终压,将岩层裂隙内的充填物挤压至注浆范围以外,增加注浆效果。
4.4.6.2.注浆
首先根据压水试验情况及围岩的裂隙发育情况估算单孔注浆数量,然后开始注浆,每小时可注入浆液7.5m3。
注浆时,先用水灰比0.70的浆液试注,当注浆正常后再逐步调高浆液的浓度达到设计0.38~0.4要求,注浆时要随时观察泵压及注浆数量,分析注浆是否正常。
注浆要作好充分准备,要紧张有序,忙而不乱,要严防堵管,影响注浆质量。
4.4.7.注浆结束标准
4.4.7.1.单孔结束标准
当注浆压力逐步升高,达到设计要求的终压,需继续注浆10min,可结束本孔注浆;在单孔注浆量与设计注浆量大致相同,同时每分钟注浆量小于20L,也可结束本孔注浆。
4.4.7.2.全段结束标准
所有注浆孔均已符合单孔结束条件,无漏注现象,注浆后涌水量小于1m3/m·d,且浆液有效范围大于设计值,则可结束本段注浆。
5.效果检查与补孔注浆
5.1.效果检查
开挖前可根据预设检查孔的涌水情况,判定注浆效果。
注浆效果好的地段,检查孔涌水量很小,经开挖后可观察到裂隙及空隙充填效果良好,几乎所有裂隙都充填有浆,开挖后掌子面比较干燥。
5.2.补孔注浆
如果开挖后仍有渗水现象,堵水效果达不到要求时,可采用局部径向注浆处理,使其达到堵水设计标准。
6.帷幕注浆施工体会
为穿越围岩破碎地段,我经理部还施工了4轮80米Φ108mm大管棚,通过帷幕注浆与大管棚的对比,总结帷幕注浆与大管棚相似之处:
都是通过对开挖范围的围岩进行加固,保证开挖的安全。
帷幕注浆相比大管棚,工艺更加复杂,耗时更长,但帷幕注浆加固的围岩范围更大,包括整个掌子面的围岩都进行了固结,因此可以解决高压富水地段的堵水兼加固,而大管棚无法解决堵水的问题。
6.1.钻孔施工的几点体会
(1)组装、拆卸及检查冲击器时,应严格按说明书规定尺寸、要求及配装方法进行装配。
连接丝扣要扭紧以减少冲击能量的传递损失和防止钻具脱落。
(2)冲击器入孔前,应先进行压风试验检查其能否正常工作。
(3)供风系统的管路以及钻杆、钻具间各接头一定要扭紧,防止漏风而影响冲击器工作性能。
(4)钻进时,要注意观察钻机操作台各压力表、转速表指针变化,以此推断孔内钻进情况。
(5)钻进过程中,如遇到轻微坍塌、掉块发生卡、埋钻事故时,可在提动钻具的同时继续供风,使冲击器产生振动冲击作用进行排除。
(6)司钻人员要认真记录钻孔过程中的异常情况,以便及时选择适应的冲击器及钻进技术参数。
6.2.注浆施工的几点体会
(1)围岩异常破碎地段,注浆时可首先注入水泥-水玻璃双液浆,利用其凝结时间短的特点,封闭围岩裂隙,再注入高浓度水泥浆液,最后采用普通水泥浆液。
(2)如单孔注浆量过大,仍达不到终压的要求,可暂停该孔注浆,过4~6h用钻机清孔后再继续注浆。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 帷幕 工艺 分析