XX隧道出口注浆工艺性试验总结Word文档格式.docx
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1、工程概况
新建XX至XX铁路XX(不含)至XX段(不含)LYS-X标XX隧道,位于XX省XX市,起于XX县(XX镇)止于XX县(XX镇)线路基本呈北向南走向。
该隧道设计为两座单线,为全线第二长隧道,也是全线控制性重点工程之一。
起止里程为DK173+320~DK192+370(右线隧道DyK173+321.5~DyK192+390),全线长19050m(右线长19068.5m)。
左线XX掌子面里程为DK188+193.0,开挖揭示的地层岩性为压碎岩:
灰黑色,原岩为炭质板岩夹板岩,薄层板状构造(层厚1~2cm),受构造影响很严重,板理极发育,揉皱小构造发育,石质较软,岩体极破碎,呈层状、碎石角砾状结构,含泥化夹层及少量裂隙水,属于Ⅴ级围岩
DyK188+367~DyK188+390段,DyK188+370拱腰最大收敛变形速率达87mm/d,DyK188+370拱腰最大收敛变形累计值达1029mm,其中复工以后变形388mm,拱顶沉降累计值最大311mm。
DyK188+370处变形达73mm/d,DyK188+375处变形达68mm/d,拱墙部位已出现不同程度的侵入衬砌净空。
2、工程地质与水文情况
右线XX目前掌子面里程为DyK188+390,开挖揭示的地层岩性为二叠系下统板岩夹砂岩夹炭质板岩,灰白色-灰黑色,变余泥质、钙质结构,薄层板状构造(层厚2~8cm),走向与洞轴线大角度相交,倾角75°
倾向洞内,板理发育,节理发育,岩质较软,岩体较破碎,受构造影响层面有扭曲现象,呈层状、板状结构,含少量裂隙水,属于V级围岩。
3、试验目的
施工过程中,软弱围岩段多次出现变形、坍塌。
为保证施工质量及安全,工区采用单液注浆法对软弱围岩地段进行加固处置,特通过单液注浆工艺试验明确注浆工艺中的各项控制指标,从而更好地指导施工,保证施工质量及安全。
通过径向注浆改良隧道周边地层,提高围岩的完整性与自稳性,加强围岩与初支结构的整体性,改善支护体系受力状况,从而有效控制变形发展。
在大面积施工前通过试验检验注浆处理施工设备、施工工艺的合理性、适用性以及泵浆压力、注浆流量、入岩深度的判断、注浆速度等参数,由此确定本工区的注浆处理的施工工艺及施工技术参数,检验设计参数和围岩处理效果,确定机械设备选型及配套组合,探明地质情况,为下步大面积施工提供依据,以确保大面积施工时注浆处理的施工质量。
通过径向注浆改良隧道周边地层,提高围岩的完整性与自稳性,加强围岩与初支结构的整体性,改善支护体系受力状况,从而有效控制变形发展
4、试验内容
1)试验段落
试验选在中铁隧道集团XX铁路LYS-03标工程指挥部四工区大战沟斜井右线XXDyK188+367~DyK188+390。
共试验三根,长度均为:
3.5m。
施工准备:
2012年08月10日~2012年08月20日;
试验时间:
2012年08月20日;
2)试验参数
拱墙范围设置φ42*3.5mm小导管,L=4.0m,间距1.2*1.2m,梅花形布置。
注浆采用普通水泥单液浆,水灰比1:
1。
采用全孔一次性注浆,注浆指标采用定压控制。
注浆终压为0.5~1.0MPa。
注浆参数表
序号
名称
参数
备注
1
注浆管
超前小导管采用外径42mm,壁厚3.5mm,采用热轧无缝钢管;
拱部120°
范围,长4.0m,间距1.2×
1.2m。
2
浆液
水泥浆,w:
c=1:
3
注浆终压
≯1MPa
4
结束标准
注浆压力大于终压,或单孔注浆量大于理论注浆量的80%且注浆压力接近或大于终压
5
延米注浆量
7.28
3)试验方法
①注浆采用单液浆。
单液浆采用纯水泥浆液,水灰比为1:
1~0.8:
配比为,水泥:
粉煤灰:
水:
速凝剂为50:
16.9:
66.9:
1.33.
②所用浆液采用搅拌机拌合随拌随用,搅拌时间不少于2min。
将配制好的浆液送入搅拌式储浆桶内备用。
主要施工设备及施工人员一览表
主要机具设备表
设备名称
单位
数量
用途
自制开挖台架
台
作业平台
22M3空压机
供风
MQTB-80/2.0钻机
8
钻孔
BW-250/50注浆设备
套
注浆
风镐
凿岩
CAT220挖掘机
开挖
ZL50-II装载机
运输
电焊机
施焊
施工人员配备表
管理人员
操作人员
技术负责人
1名
钢筋工
4名
测量人员
2名
支护工
20名
现场技术员
电工
机料管理人员
机修工
试验人员
质检人员
安全管理人员
后勤保障人员
合计
15名
28名
全部人员共计43名
4)注浆工艺
DyK188+367~DyK188+390段开挖揭示的地层岩性为二叠系下统板岩夹砂岩夹炭质板岩,灰白色-灰黑色,变余泥质、钙质结构,薄层板状构造(层厚2~8cm),走向与洞轴线大角度相交,倾角75°
属于Ⅴ级围岩。
DyK188+367~DyK188+390段自施工以来,变形量一直较大,DyK188+370拱腰最大收敛变形速率达87mm/d,DyK188+370拱腰最大收敛变形累计值达1029mm,其中复工以后变形388mm,拱顶沉降累计值最大311mm。
且变形仍在发展,存在一定的安全隐患。
变形造成拱部及边墙多处出现喷砼面开裂、掉块、脱落等现象。
为控制DyK188+367~DyK188+390段变形的继续发展,我工区决定对该段采取径向注浆加固措施,注浆采用1:
1的纯水泥浆,注浆设备采用KBY-50注浆机。
超前小导管采用外径42mm,壁厚3.5mm,长350cm的热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥状;
管壁四周钻注浆孔,孔径为8mm,孔间距10cm,呈梅花形布置,尾部30cm不钻注浆孔作为止浆段。
钢管与衬砌中线平行,以外插角10°
打入拱部围岩;
钢管环向间距40cm。
小导管加工如下图所示。
超前小导管施工工艺流程
施工流程:
测量放样→钻孔→清孔→钢管插入→封口→注浆→与钢架或锚杆焊接。
见下图“超前小导管施工工艺流程图”。
超前小导管施工工艺流程图
5)施工方法
(1)、施工准备
1)隧道掌子面危石清理。
2)施工测量:
按照设计布孔形式测设出注浆孔位,并打木桩标记。
(2)施工方法
施工准备→布孔位图→测量放线→钻孔、清空→检查岩芯→注浆(砂)→封孔→注浆完成。
1)钻探工艺
(1)定孔位
根据设计要求标出注浆孔位置,并进行复测。
(2)钻机与注浆设备就位
①注浆孔位标定后,移动钻机至钻孔位置,完成钻机就位。
②钻机就位后,用经纬仪、水准仪等工具调整钻机角度,安装牢固,定位稳妥。
③各类设备就近安装,注浆管线固定,不宜过长,一般为30~50m,以防压力损失。
(3)钻孔
钻孔用φ62钻头开孔钻进,钻孔采用循环水分节钻进,在先导勘探时,每一节钻杆钻进结束后,将钻取芯样取出,留作与设计地质情况做核对,在正常的钻孔注浆时,只需要将岩芯取出,并以此控制入岩深度。
(4)检查岩芯
根据钻取岩芯的形态,并结合钻进时钻机的状态确认具体的地质情况,并以此判定入岩的深度及注浆方案。
(5)终孔
钻孔应以实际钻探深度为准,加固厚度满足设计要求。
钻至设计孔深度,经专业工程师自检后,报请现场监理工程师检查,同意后方可提钻,再用清水洗孔直至返清水,如不返水,冲洗时间不少于30分钟。
然后拧紧孔口盖准备压浆。
(6)清孔
在钻孔结束后,要及时进行清孔,将孔中碎石等破碎岩芯取出,确保注浆时水泥浆能顺利的充填基岩中破碎岩层和裂隙。
(7)记录
钻进过程中应注意观察地层变化,详细作好钻孔记录。
2)注浆工艺
注浆采用孔口封闭注浆法,先注浆基岩后,再注岩层面与土层接触面。
(1)试泵
试泵时,在开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置,待泵吸水正常时,将三通回浆口慢慢调小,泵压徐徐上升,当泵压达到预定注浆压力后,持续二、三分钟泵管及机械设备不出故障进,方可进行注浆作业施工。
(2)安装注浆管和止浆塞
钻孔完毕,进行清孔检查,在确认没有坍孔和探头石的情况下,方可下管。
否则,必须用钻机进行扫孔。
在确定注浆管内无阻塞物后,即可进行注浆管安装。
把管子插入孔内,再将管顶入孔内到设计要求深度,使橡胶栓塞与孔壁充分挤压紧实,注浆管和止浆塞固定。
注浆管外露的长度不小于30~40cm,以便连接孔口阀门和管路。
注浆管安放好后,在注浆管管口加上孔口盖,以防止杂物进入。
(3)浆液配制
①注浆采用单液浆,单液浆采用纯水泥浆液,水灰比为1:
(4)注浆
①注浆管路系统的试运转:
用1.5~2倍于注浆终压的压力对系统进行吸水试验检查,并接好水、电;
检查管路系统能否耐压,有无漏水;
检查管路连接是否正确;
检查设备状况是否正常;
使设备充分热身,试运转时间为20min。
②注浆顺序:
遵循先边排,后内排、跳孔、由疏至密注浆顺序;
先两侧后中间,以保证注浆质量。
注浆方式采用分段前进方式,即先钻孔后注浆。
③浆液控制:
先稀后浓,依吸浆情况逐步加浓浆液,配比控制在1:
1~0.8:
④灌浆压力控制根据受灌地层的地质条件和渗透性、灌浆时吸浆量,以及对浆液稠度变换等一并考虑。
一般情况下,当吸浆量较小时,可尽快地达到规定的灌浆压力;
而在吸浆量较大时,则可较缓慢的升到规定的灌浆压力。
灌浆过程中,灌浆压力的控制采用“一次升压法”。
“一次升压法”,就是在灌浆开始后,将压力尽快的升高到规定的压力,使整个灌浆过程尽量是在规定的压力下进行。
其优点是裂隙不至于在低压下提前被堵塞,能较多地灌进一些浆液,使一些较小的裂隙也能得到充分地灌实。
(5)封孔
①注浆结束拔出套管后,用C15砼封孔,封孔时必须边灌边插捣,确保孔内密实。
严禁不封孔或假封孔,以致人为形成竖向水力通道,加重围岩不安全因素。
②封孔完成后,在原孔位处标注注浆孔号,要求字迹工整、清晰。
(6)注浆原始记录整编
①每个注浆作业工班在注浆施工过程中,都必须边施工边记录,当天的注浆施工记录必须当天整理完成,不得积压或遗漏。
②注浆原始记录是竣工文件的重要组成部分,各记录人员应本着认真负责的态度,做到字迹工整、资料整洁无误,填写规范齐全。
③应及时按要求做好注浆资料的统计与汇总(包括注浆孔号、孔数及注浆量等)。
(7)、试验检测
为正确的检测注浆效果,准确验证各项施工参数,在试验段检测时加大检测项目与力度,注浆前后,物探成果资料对比,检查注浆效果;
注浆前后,钻孔注水试验的单位长度吸水量对比,检查注浆效果,注浆后单位吸水量小于注浆前吸水量的3~5%,且没有明显漏水现场;
钻孔检查,检查孔数的5%,根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果;
注浆观察,冒浆点在注浆范围之外3~5m时,可视隧道范围岩溶通道堵塞完毕。
5、效果评价
1)理论计算法
小导管注浆工程量可以按下式计算:
Q=V·
n·
α(1+β)
Q——理论注浆量;
V——注浆加固地层体积;
n——孔隙率;
α——浆液填充率(70~80%);
β——浆液消耗系数(0.2~0.3)
DyK188+367~DyK188+390段注浆采用φ42*3.5mm小导管,L=4.0m,间距1.2*1.2m=(环*纵),梅花形布置,注水泥单液浆,浆液扩散半径为2m,孔隙率取0.04,浆液填充率80%,浆液消耗系数0.3。
=175*0.04*0.8(1+0.3)
=7.282(m3)
2)检查孔法
分别在两侧边墙及拱顶钻设检查孔(φ89mm左右),观察浆液在地层的分布状况,以及坍孔、渗水情况等,与注浆前地层进行对比。
3)变形数据分析
结合注浆前后同一段落的变形速率变化,分析注浆对变形的控制效果,重点针对变形速率的减小为主要目的
我工区对注浆前后拱顶及边墙变形速率进行了分析和比较,比较结果如下表所示:
注浆前后拱顶及边墙量测数据对比
里程
部位
注浆前变形速率
(mm/d)
注浆后变形速率
DyK188+385
拱顶
12.4
2.2
边墙
18.5
3.4
DyK188+380
18.6
4.3
31.1
8.2
通过以上数据,可以看出围岩在径向注浆加固后量测数据有明显的减小,说明此次注浆效果显著,能有效减小围岩变形速率。
6、试验结论
试验结果表明,通过径向注浆能较为有效地对隧道周边地层进行改良,改善初支结构受力状况,有效地遏制结构变形。
因此,针对软岩大变形地段,严格根据变形管理等级进行适时径向注浆很有必要,结合试验参数及效果评价,在该地质条件下,现场实施径向注浆应按照下表参数进行,并在施工中不断完善和优化。
所取出的芯样浆液填充饱满,达到加固效果。
通过钻芯取样直观判断,该段岩溶注浆效果良好,满足设计要求。
2)结论
经综合分析,工艺适配参数选择如下:
1)、机械组合:
MQTB-80/2.0钻机,BW-250/50注浆设备,STC-20型发电机,SM200浆液搅拌机,储料桶20L。
2)、注浆压力,控制在0.5~1.5MPa
3)、当注浆达到下列标准之一时,可结束该孔注浆:
1)注浆孔口压力维持在0.5~1.0Mpa左右,吸浆量不大于0.5升/min,维持2min。
2)冒浆点已出注浆范围外3~5m时。
3)单孔注浆量达到平均注浆量1.5~2.0倍,且进浆量明显减少时,当达不到上述结束标准时,应清空再次注浆。
7、质量控制要点
根据注浆处理试验段的注浆结果分析,总结出注浆处理质量控制要点如下:
1)注浆孔应跳孔施钻,不应全部钻孔完成后再注浆,以免孔位串浆,增加难度及清孔工作量。
2)注浆孔施工应先两侧后中间,保证注浆质量。
3)注浆孔孔位移动不宜超过0.5m,开钻前必须保证机身平稳,钻孔偏斜<
1%。
4)注浆用的水泥采用普通硅酸盐水泥,水泥强度等级为PO42.5,水泥不超过出厂日期三个月,受潮结块者不得使用。
水泥的各项指标符合国家标准,并附有水泥出厂报告。
5)注浆用水必须满足砼用水的要求,使用前需进行水质化验。
6)原材料进场后,需做好原材料检测。
7)注浆孔封闭必须采用C15砼封闭,以免对铁路运专线留后患。
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