超前预注浆径向注浆及溶洞注浆施工方案修改.docx

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超前预注浆径向注浆及溶洞注浆施工方案修改

目录

1、编制依据1

2、编制目的1

3、隧道概况1

4、工程地质与水文地质1

4.1、工程地质1

4.2、水文地质2

4.3、工程地质条件4

4.4、环境工程地质评价5

4.5、工程地质条件评价6

5、注浆堵水及地层加固措施6

6、注浆施工方案7

6.1、注浆方案的选择原则7

6.2、超前帷幕注浆8

6.3、径向注浆17

6.4、溶洞注浆19

7、施工组织19

7.1、施工人员组织19

7.2、主要机械设备20

8、质量保证措施20

8.1、质量保证体系20

8.2、施工质量的控制措施21

9、安全保证措施22

9.1、安全目标22

9.2、安全生产组织机构22

9.3、安全生产保证体系23

9.4、安全技术措施24

9.5、安全保证措施25

**隧道超前预注浆、径向注浆及溶洞注浆施工方案

1、编制依据

1.1、**隧道设计图纸

1.2、高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设[2010]241号）

1.3、隧道防排水、辅助工程措施通用图

2、编制目的

明确隧道注浆施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，规范隧道注浆施工作业。

3、隧道概况

**隧道位于湖南省湘乡市潭市镇及棋梓镇境内，为方便施工，**隧道共设置辅助坑道2座。

其中1#斜井为双车道断面，与线路交汇里程为**，线路夹角为90°，斜井长度345m，综合坡度为9.2%，最大坡度为10.3%；2#斜井为双车道断面，与线路交汇里程为**线路夹角为42°，斜井长度409m，综合坡度为8.7%，最大坡度为9.5%，两座辅助坑道均为永久性辅助坑道。

**隧道为双线隧道，线间距5m。

隧道进口位于曲线上，曲线半径R=9000m；隧道出口位于直线上；隧道内纵坡为人字坡。

进口至**为18‰上坡，**至**为4‰的上坡，**至出口为5.5‰的下坡。

隧道最大埋深218m，隧道最小埋深约28m。

**隧道地质情况复杂，根据地表调绘及物探揭示存在7条断层破碎带，并存在多处浅埋地段。

隧道地质多为板岩及灰岩。

根据不同围岩级别，采用不同的施工方法，Ⅴ级围岩采用三台阶七步开挖法，Ⅳ级围岩采用弧形导坑预留核心土法，Ⅲ级围岩、Ⅱ级围岩采用台阶法施工。

4、工程地质与水文地质

4.1、工程地质

⑴、地形地貌

**隧道位于构造剥蚀、侵蚀、溶蚀低山丘陵地貌，主体山脉大致呈南北走向，支脉向东南方向分布，隧道线路横穿主体山脉，整体地势北高南低，最高海拔标高522m，最底标高136m，相对高差386m。

地貌受构造及岩性控制明显，地形起伏较大，地面坡度30°～50°，局部山高坡陡，沟谷深切，陡峻成崖，地表植被发育，基岩零星裸露，山坡平缓地段及低洼处多垦为旱地和水田。

⑵、地层岩性

隧址区根据地质调绘及钻孔勘探深度范围内所揭露的地层为第四系全新统破洪积（Q4dl+pl）碎石土、坡残积（Q4dl+el）粉质黏土、细角砾土、泥盆系上统（D2l）泥质砂岩，泥盆系中统棋梓桥（D2q）灰岩、泥灰岩、砂岩；跳马涧组（D2t）石英砂岩，砾岩、粉砂岩夹页岩；远古界板溪群上亚群拉揽组（Ptbn2）砂质板岩，硅质板岩；燕山期（γ52b）黑云母花岗岩及各断层黑云母花岗岩及各断层中断层角砾、断层压碎岩（Fbγ）。

⑶、地质构造

隧区属长平坳陷盆地的西南端，新生代开始，整个长平盆地上升为陆地，繁育北北东向新华夏系构造及若干次级构造，其中北东是罗霄山系北端，西北是雪峰山余脉的东缘，中部是长衡丘陵盆地向洞庭湖平原过渡地带，地质构造极其复杂。

隧址区位于公田～新宁深大断裂以东区，具有多期复活的发展史，对区内的地层岩性，地质构造的发展与分布起主导控制作用。

因受多期构造作用的影响，区内断裂结构极为发育，据大地电磁测深物探结果，有4条构造破碎带，且规模较大，由于隧区地表植被发育，土层及基岩风化层较厚，地表调绘未确认，并见3条物探未测到构造。

4.2、水文地质

⑴、地表水

隧道地表水主要是水塘和隧道洞身地表山涧溪水，一般常年有水，降雨除下渗基岩外，多沿坡面排泄，汇入溪沟。

雨季区内各主要冲沟呈现出一个暴涨暴落的急变型动态过程，暴雨过后溪沟水较正常水位高出3～5倍。

地表水分布情况见表1。

表1地表水分布情况

序号

里程

工程名称

类型

高程

流量（m3/h）或汇水面积（m2）

备注

雨季

旱季

1

##

**隧道

水库

165.6

大水库、无法目测

大水库、无法目测

农田灌溉

2

##

**隧道

溪沟水

223

2746.8

691.2

生活用水农田灌溉

3

##

**隧道

溪沟水

193.3

3456

864

生活用水农田灌溉

4

##

**隧道

溪沟水

210.2

1728

432

生活用水农田灌溉

5

##

**隧道

溪沟水

212.8

3456

864

生活用水农田灌溉

6

##

**隧道

溪沟水

262.4

5184

1296

生活用水农田灌溉

7

##

**隧道

水塘

250.6

600

400

农田灌溉

8

##

**隧道

井泉水

226.7

864

216

生活用水

9

##

**隧道

水塘

190.9

1728

432

生活用水

10

##

**隧道

水塘

265.5

2000

1500

农田灌溉

11

##

**隧道

水塘

248.4

480

300

农田灌溉

12

##

**隧道

水塘

207

864

500

农田灌溉

⑵、地下水

地下水类型较全，根据地下水赋存条件划分为松散岩类孔隙潜水、碳酸盐类岩溶水、碎屑岩类基岩裂隙水及断层构造水四大类型。

地下水主要有大气降水补给，地形切割强烈，地下水径流途径短，循环交替迅速，地下水多于沟谷下部沿裂隙面就近排泄，无明显的排泄基准面。

松散岩类孔隙水，岩溶类裂隙水、基岩裂隙水、构造断层水除受大气降水补给外，还受地表水补给，地下水动态变化严格受降水制约，变幅较大。

地下水的运移和富集以岩性为基础，受地质构造、地形地貌诸因素的影响，可溶岩与非可溶岩接触面，断裂交汇处，裂隙发育地段等地下水相对较富集。

⑶、隧道涌水量预测

隧道的分段最大涌水量如表2所示，最大隧道涌水量Qo=36561m³/d，隧道正常涌水量Qs=13924m³/d。

各地层涌水方式各有不同，预测灰岩岩溶水，砂岩、砾岩地带裂隙水、构造破碎带水量大，可溶岩与非可溶岩接触带附近有大股状涌水，其他地带有滴水或股状裂隙水。

表2隧道分段最大涌水量、正常涌水量表

分段编号

分段里程

L

Qs（m3/d）

Qo（m3/d）

M

1

95

350

86

2

90

464

163

3

590

1957

848

4

660

2189

948

5

330

1532

654

6

470

1697

607

7

400

1857

793

8

650

2682

952

9

1470

3900

1703

10

830

2202

962

11

304

2100

764

12

316

1887

796

13

255

1184

418

14

395

4075

1353

15

420

5572

2200

16

404

2913

679

4.3、工程地质条件

⑴、围岩分级

正洞围岩分级见表3。

表3正洞围岩分级一览表

起点里程

终点里程

围岩级别

长度（m）

起点里程

终点里程

围岩级别

长度（m）

⑵、气象资料

湘乡市属亚热带季风湿润气候，具有气候温和、热量丰富、雨量集中、雨热同季，四季分明的特点，多年平均气温16～18℃，一般东南部高于西北部1.5～2℃，1月气温最低，月平均气温4～8℃，极端最低气温为-3.1℃，七月气温最高，月平均气温27～30℃，极端最高气温为43.7℃，多年平均降水量为1200～1700mm，4～6月为雨季，7～8月高温多暴雨，9月至次年3月为旱季。

根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001（1：

400万），本线路经过地区地震动峰值加速度为0.05g（Ⅵ度），地震动反应谱特征周期为0.35s，特征周期分区为一区。

⑶、不良地质

**隧道地质条件复杂，区域地质作用剧烈，碳酸岩分布广泛，不良地质特别发育。

有岩溶、构造破碎带及影响带等不良地质现象。

4.4、环境工程地质评价

工程应减少对隧道进出口及斜井井口山坡的开挖，避免对山体的扰动，造成对自然生态环境的破坏、水土流失及引起的边坡失稳等，施工应加强植被的保护和恢复，以利于水土保持。

隧道开挖会造成洞身以上地表水渗漏，井、泉干枯或地面塌陷，从而恶化环境水文地质条件，特别是隧道沿线水塘广布，山涧冲沟较多溪水发育，施工开挖有可能切断地表水源，导致沙塘村70户330人、长城村125户500人、峡山村90户400人，共285户1230人畜的生活用水、生产用水，影响极大。

故隧道施工开挖应加强封堵措施，以避免或减少地表水、井、泉水的渗漏对周围环境的影响。

施工弃渣应有专门的弃渣场，严禁乱堆乱弃，以免淤塞沟、渠，侵占农田，应选择合理堆放场地及设置必要的挡渣工程。

4.5、工程地质条件评价

隧区覆盖层厚度2.0~22.0m，下伏基岩为泥盆系中统跳马涧组（D2t）石英砂岩、砾砂岩，棋梓桥组（D2q）泥灰岩、灰岩、砂岩，泥盆系上统龙口组（D2l）泥质砂岩，震旦系（Ptbn2）板岩，燕山期（γ52b）黑云母花岗岩。

洞身段工程地质条件差异性大。

隧道进口为燕山期（γ52b）黑云母花岗岩，岩体风化强烈，全风化带（W4）厚度达22m，砂石呈砂粒状，进口工程地质条件差。

隧道出口为（D2l）泥质砂岩、（D2q）泥灰岩、灰岩、砂岩，覆盖层厚度3~5m；强风化带（W3）厚2~3m，泥质砂岩岩质稍软，工程地质条件差。

隧道洞身DK99+801~DK99+950、DK100+240~DK100+950遇构造带，节理裂隙发育，围岩破碎，工程地质条件差。

5、注浆堵水及地层加固措施

为了防止突水、突泥（石）及改良地层，确保施工安全，或保护地下水资源，对以下段落采取注浆堵水措施，见表4。

表4注浆措施一览表

序号

起讫里程

长度（m）

围岩分级

堵水措施

附注

1

Ⅴ

超前上半断面注浆

全风化花岗岩

2

Ⅲ

径向注浆

居民区

3

Ⅴ

超前上半断面注浆

F4推测断层

4

Ⅳ

径向注浆

居民区

5

Ⅳ

径向注浆

断层影响带

6

Ⅴ

超前周边注浆

F1断层

7

Ⅳ

径向注浆

断层影响带

8

Ⅲ

径向注浆

居民区

9

Ⅲ

径向注浆

居民区

10

Ⅳ

径向注浆

断层影响带

11

Ⅴ

超前上半断面注浆

推测断层

12

Ⅳ

径向注浆

断层影响带

13

Ⅳ

超前周边注浆

F2断层

14

Ⅳ

径向注浆

断层影响带

15

Ⅳ

径向注浆

富水地段

16

Ⅲ

径向注浆

富水地段

17

Ⅳ

径向注浆

富水地段

18

Ⅴ

帷幕注浆

F3断层富水地段

19

Ⅳ

径向注浆

富水地段

20

Ⅳ

径向注浆

富水地段

21

Ⅴ

超前上半断面注浆

F1推测断层

注浆段落和注浆方式是以设计阶段的地质资料为基础而进行的预设计措施，以上段注浆方式需根据超前地质预报和实际揭示的地质情况及时调整，以确保工程安全，经实际发生的注浆段落、注浆方式和注浆工程数量应经现场确认。

6、注浆施工方案

注浆堵水设计主要是针对地下水发育、地下水无控制排放影响生态环境情况，采用开挖前预注浆或开挖后围岩注浆等措施对地下水进行堵截，在隧道开挖线外一定范围内截断地下水与隧道之间的水流通路，达到限制地下水排放量的目的。

根据隧道围岩的工程地质条件，岩体完整性，岩溶发育情况，涌水位置、水量、水压及岩体的综合渗透系数等情况，设计提供注浆方案拟采用超前帷幕注浆、超前周边注浆、超前上半断面注浆、径向注浆四种方案相结合。

其中超前帷幕注浆、超前周边注浆、超前上半断面注浆三种措施均为超前预注浆处理措施，工艺基本相同，超前帷幕注浆、超前周边注浆作业面范围较大，需要完成全断面开挖后，封闭开挖工作面并施做止浆墙后实施。

径向注浆主要为开挖支护完成后，衬砌施做前对围岩的进一步加固以及对地下水进行封堵的措施。

6.1、注浆方案的选择原则

施工中根据超前地质预报等措施和设计院提供地质资料综合分析的成果来合理选择注浆方案。

根据综合超前地质预测预报成果判定：

⑴、对断层破碎带和斜核部预测水压力极大、极可能产生隧道坍塌及较严重突水、突泥地段，采取超前帷幕注浆；

⑵、对不同年代地层岩层接触带、物探异常区、预测水压力大，可能产生突水、突泥地段，采用超前周边注浆；

⑶、在一般地段裂隙水较发育、围岩涌水量超过允许排放量，施工中围岩可自稳时，宜采用开挖后围岩径向注浆等措施，将大面积淋水或局部股流封堵，减少地下水流失；

⑷、对围岩自稳能力较好，局部面状淋水或局部渗流，渗水量超过允许排放量等状况，宜采用局部注浆。

⑸、超前上半断面注浆

施工注浆实施方案根据超前地质预测预报及揭示的地质条件予以调整。

6.2、超前帷幕注浆

6.2.1、超前帷幕注浆方法选择

根据围岩条件不同选取不同的注浆方式：

全孔一次性注浆、前进式分段注浆、后退式分段注浆，在施工时根据钻孔状况、地质条件灵活选取。

全孔一次性注浆方式主要用于围岩条件较好，裂隙较均匀的地层，施工工艺流程图如下：

增加工艺性试验取得参数

前进式分段注浆主要用于裂隙较发育、岩层破碎、容易造成塌孔、涌水量较大且水压高的岩层，即自孔口开始钻进一段，注浆一段，再打孔钻进，直至孔底，分段长度一般为2~4m，施工工艺流程图如下：

后退式分段注浆主要用于裂隙发育可以成孔的岩层，即一次性钻孔完毕，自孔底向外分段设置注浆塞注浆，分段长度一般为2~4m，施工工艺流程图如下：

6.2.2、注浆钻孔布置

注浆钻孔的布置，根据注浆范围、注浆段长、单个注浆钻孔的作用范围，岩层裂隙发育情况，含水层分部情况和钻孔作业要求而定，超前预注浆注浆孔长短结合并呈伞形辐射状布置。

钻孔的顺序必须严格依据注浆方案规定的孔序，注浆顺序为先内圈孔后外圈孔，先无水孔后有水孔。

同一圈孔间隔施工。

帷幕注浆钻孔布置示意图见下图

改图

6.2.3、超前帷幕注浆段长及止浆岩盘厚度确定

根据工程地质、水文地质和钻机的能力（效率），为保证注浆质量，超前帷幕注浆每一循环注浆长度30m，开挖25m，保留5m长止浆岩盘。

第一循环采用5m厚C20混凝土止浆墙。

6.2.4、注浆参数

⑴、注浆开孔直径110mm，长度为3m；孔洞剩余部分直径均为91mm；

⑵、单孔有效扩散半径3.0m；

⑶、注浆范围为隧道开挖轮廓线外8m；

⑷、岩石地层注浆压力应根据水文地质条件合理确定，宜比静水压力大0.5~1.5MPa，具体根据工艺性试验参数确定。

6.2.5、钻孔施工

⑴、注浆钻孔结构及施工技术要求

超前帷幕注浆的注浆孔开孔孔径为Φ110mm，埋设3.0m长Φ108mm孔口管，壁厚5mm的热轧无缝钢管，孔口管应埋设牢固，并应有良好的止浆措施。

3.0m以后孔径为Φ91mm直至终孔。

注浆钻孔孔口位置应准确定位，与设计位置的容许偏差为±5cm，偏角应符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置偏移应小于30cm；钻孔顺序应先内后外，同一圈孔间隔施工，钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻、应停止钻进，扫孔后再进行钻进，钻进时对孔内情况进行详细记录，如掉快、坍塌、堵钻、钻速等，尤其是出水量的高低需要准确记录。

⑵、钻机安装

钻孔选用ZYG-150全液压钻机，先根据设计图孔位、钻孔参数，在工作面上放出钻孔位置，并用油漆标定。

调整钻杆的仰角和水平角，移动钻机，将钻头对准所标孔位。

将棱镜放在钻杆的尾端，用全站仪检查钻杆的姿态并调整。

同时采用罗盘根据计算的方位角与倾角复核钻杆状态，确保钻孔准确。

⑶、埋孔口管及注浆压力试验

钻进预埋孔口管段，采用Φ110mm钻头钻进，该段长度为3.0m，钻进结束后，装入规格壁厚5mmΦ108mm，L=3.0m的热轧无缝钢管，再灌入水灰比为0.5：

1的早强水泥浆将其固定，待凝48h后，安装闸阀，开始扫孔。

扫孔结束后，采用1.2～1.5倍的设计注浆压力进行耐压及抗渗试验，经试验确认无泄漏且满足耐压要求，才可以继续钻进，否则必须进行处理直至达到设计要求为止。

⑷、钻进成孔

钻孔按先内圈，后外圈的顺序进行。

外圈钻孔可参照内圈钻孔的顺序，后序孔可检查前序孔的注浆效果。

逐步加密注浆一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数，另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求，即可进行下一圈孔的钻进，减少钻孔的工作量，加快施工进度。

钻孔时，还要严格作好钻孔记录，包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力。

①、钻进过程中的技术措施

a、为了及时清除孔内岩渣、减少钻具的磨损，应经常从孔底提起冲击器，对孔进行充分的排渣。

b、如孔内突然发生坍塌，应保持冲击器动作并立即在孔内上下运动，如果有必要，号可以增加冲击器转速，一直到冲击器能自由上下，以及时岩渣从孔内排清为止。

c、加接钻杆时，要特别注意钻杆内的清理，以免砂土、岩渣及管内铁锈等赃物进入冲击器，引起零件损坏或发生停钻事故，钻杆螺纹应涂润滑脂。

d、当一根钻杆打完时，必须将孔内岩渣吹扫干净，然后减少气量，将冲击器慢慢放入孔底，过一会在缓慢停气，方可接上另一根钻杆，以防岩渣倒灌进入冲击器。

e、调换钻头时，要保证替换钻头只讲小于被替换钻头，以防替换钻头卡在孔内，因此，钻头应排队使用。

f、应经常检查圆键及柱销的磨损情况，及时修理或调换，以防钻头掉进孔内。

②、钻进过程中的安全保障措施

a、现场工作人员需要佩带安全防护口罩及防护眼罩。

b、工作人员在施工过程中佩戴好安全帽。

c、加强现场通风。

6.2.6、注浆施工工艺

⑴、压水试验

压水试验的目的是为了了解注浆孔各注浆段岩层的富水性、透水性，以确定浆液配比。

预估浆液消耗量及材料用量。

压水试验方法采用双塞正水法，压力表安装在孔口管回水管上，试验压力取净水压力的1.5~2.0倍，试验时每间隔10分钟观测一次流量和压力，流量和压力保持相对稳定，流量连续四次读数，其最大值和最小值之差小于最终值的10%，试验工作即可结束，以最终流量为计算流量。

⑵、钻孔冲洗

决定钻进孔段需注浆时，必须立即进行钻孔冲洗工作，钻孔冲洗的目的是清除钻孔中的残存岩粉，岩石裂隙中所填充的粘土杂质等物。

冲孔方式采用压力骤升骤减的放水方式，冲洗结束的标准为：

出水管的水洁净后再延续10min，总冲洗时间不低于30min，对个别特殊情况还要增加冲洗时间。

⑶、浆液材料及制浆

浆液采用水泥水玻璃双液浆。

水泥浆的水灰比为0.8～1：

1，水泥采用PO42.5普通硅酸盐水泥，水泥细度要求通过80um方孔筛的筛余量不大于5%，所用水泥必须新鲜无结块，每批进场水泥均应有出厂合格证及检验分析报告单，不合格的水泥不能使用。

水玻璃浓度采用波美度Be′=35~40，模数为2.4~3.0。

水泥浆：

水玻璃浆液=1：

0.8。

具体参数以地质条件与工艺性试验为准。

选用JZ350叶片式搅拌机作为制浆设备，为了保证浆液的均匀性和在注浆间隙时不沉淀，另自行加工搅拌储浆桶两台，容量1立方米，采用立式电动机和摆线针轮式减速器，用支架倒立于储浆桶上，通过联轴节将动力直接传给搅拌轴。

为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保证大流量注浆时浆液的供应。

根据选定浆液的配比参数拌好浆液，其中水泥浆拌好后用1×1mm网筛过滤，放入叶片立式搅拌机进行二次搅拌，确保浆液均匀。

⑷、注浆

当注浆孔涌水量小于30L/min，选用纯水泥浆或水泥-水玻璃浆液；当注浆孔涌水量在30～200L/min范围内，选用凝胶时间为4～6min的浆液；当注浆孔涌水量大于200L/min，选用凝胶时间为3～4min的浆液。

注浆顺序：

先注内圈孔，后注外圈孔，先无水孔后有水孔，同一圈孔间隔施工。

注浆控制标准：

单孔注浆结束标准：

a、注浆压力逐步升高至设计终压，并稳定10min；b、注浆量不小于设计注浆量的80%；c、进浆速度为开始速度的1/4。

全段结束标准：

a、所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；b、浆液有效注入范围值大于设计值。

①、注浆过程中的技术措施

A、注浆前、在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验，初步掌握浆液填充量、注浆量、浆液配比、凝结时间、浆液扩散半径、注浆终压等指标。

B、一个孔段的注浆作业一般应连续进行直到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。

对于因实行间歇注浆、制止串浆冒浆等有意中断，则应先扫孔至原设计深度后进行复注。

C、注浆顺序由内向外、同一圈孔间隔施工。

D、岩层破碎容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。

E、当注浆中断时间超过建业凝胶时间时，应在浆液凝胶之前把浆液从注浆管路系统中排出，用清水冲洗干净，查明中断原因，排除故障，处理好后再恢复注浆。

F、为防止浆液中混入纸片及水泥硬块杂物堵塞管路，在搅拌桶进口及出口处设置过滤筛或过滤网。

G、注浆过程中，必须注意观察注浆压力和吸浆量的变化情况，当出现异常时，应立即检查并及时处理。

H、注浆中出现注浆压力突然下降、流量增大，属跑浆或超扩散，可采用缩短凝胶时间，增大浆液浓度或采用低压、间歇注浆方法，及时调整处理。

②、特殊情况下的注浆措施

A、注浆中断

对于注浆中断，应及时采取措施，缩短中断时间，尽量恢复注浆。

如中断时间较长，应及时冲洗钻孔，并检查注浆设备，找出中断原因，采取有效措施，对注浆中断的孔段扫孔并进行复注弥补，以保证注浆质量。

B、串浆

当发生串浆应立即采取措施，可对串浆孔同时进行灌浆，或者将