26-隧道岩溶流塑粘土劈裂注浆固结工法..docVIP

隧道岩溶流塑粘土劈裂注浆固结工法 (TLEJGF-93-26) 铁道部第五工程局 一、前言 石灰岩岩溶发育地层，溶岩中充填大量流塑粘土，隧道通过这种地层极易发生突泥涌水，危及施工与人身安全。浅埋隧道洞内与地表通过溶洞互相联通，洞内突泥，地表反应敏捷，以致产生陷坑，地下水位急剧下降，井泉干涸，破坏生态平衡，影响工农业生产与当地居民的生活。 衡广复线南岭隧道施工中，针对流塑粘土渗透性弱的特点，采用劈裂注浆技术，成功地使流塑粘土固结成近似Ⅱ类围岩的土体，开创了我国铁路隧道施工先例，这在技术上、经济上都具有重大意义。南岭隧道以劈裂注浆为基础的综合整治技术，获1991年铁道部科技进步一等奖。我局据此总结经验，开发成本工法。 二、工法特点 1.劈裂注浆可以在颗粒细、含水量大的流塑状粘土中进行。 2.劈裂注浆技术是隧道岩溶流塑粘土综合整治的基础，岩溶发育地层隧道开挖采用管棚支护，钢管支撑等，都有赖于注浆成功。 3.采用本工法工期短、效果好、费用省。对浆液材料性能要求不高，悬浊液型的水泥浆或水泥—水玻璃双液浆，就适用于流塑粘土，具有凝结时间可控、固化后强度高、稳定性较好、操作容易、料源广泛、价格较低、对环境一般不产生不利影响等特点。 三、适用范围 本工法适用于地层为岩溶流塑粘土、淤泥质土、粉砂、细砂以及其他渗透性弱的土壤的山岭隧道和地下工程。 四、工艺原理 在流塑粘土中钻孔并压注具有胶凝性质的浆液，只要注浆压力超过被注土体的最小剪切强度，浆液便能呈脉状快速渗入土体并不断劈开土体 ，还将其中的空气、水分排出，使浆脉加密、加厚、加大，增密土体。随后，浆液发生胶凝反应，使流塑粘土胶结、硬化，转变为硬塑，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆脉为骨架的固结体，从而提高了围岩的强度、稳定性和抗渗性能，根据实际注浆效果，采用相应的开挖方法，以改善衬砌受力状况，达到防止洞内突泥涌水、地表沉陷和保证施工与人身安全的目的。 五、工艺程序 本工法的工艺流程见图1。 (一)施工前准备 1.调查岩溶形态、连通情况、地下水涌水量、水位、充填物及土质、水质分析。 2.隧道衬砌结构与钻孔注浆设计。 3.准备注浆材料，测定性能。 4.安装钻孔注浆机械并调试。 (二)止浆岩盘或止浆墙 一般较完整的石灰岩预留5m岩层作为止浆岩盘。基岩破碎时则需设置2m厚的混凝土止浆墙，墙身嵌入围岩0.3~0.5m。 (三)钻孔 1.埋孔口管：开孔直径146mm,长2m，用CS(水泥水玻璃)砂浆埋设φ127mm孔口管，管口安装Ф127mm球形闸阀，以封闭钻孔中可能出现的突泥涌水。 2.选用两种钻具：YGZ-100重型风钻，进度可达4~8m/班(但不能取岩芯，宜打仰角孔，改进工艺与钻具后可钻俯角孔并取岩芯)；XU-300-2A钻机，进度为2~4m/班(可取岩芯)。钻头按围岩类别选配。 3.钻孔直径一般为108mm，后半部变为89mm。 4.钻机定位：钻孔方向应符合设计要求。为确保全孔钻进方向准确，首先要保证孔口2m长度的方向准确。因此，定位开孔误差须控制在50mm以内，并需准确控制钻机立轴方向。 5.扫孔钻进时，要观察分析回水与岩芯或弃碴状态，用以判断注浆质量，以便调整注浆参数。 6.钻进顺序：钻孔—→遇岩溶突泥涌水，停钻注浆 停8小时———→洗孔钻进，又遇突泥涌水，停钻注浆 停8小时———→反复钻、注直至终孔。 (四)注水试验 1.成孔后注水数分钟(注水量由小到大)，测定吸水量，清洗裂隙。 2.投放连通试料，加水压注，做连通试验。 (五)注浆方法 1.双液注浆系统(见图2) 2.分段注浆法 根据钻孔的地质条件，可分别采用全孔一次注浆和前进式、后退式分阶段注浆方法。遇岩溶发育有可能突泥涌水时，则采用前进式分阶段钻注，逐步往前推进封堵。 3.同步注浆法采用一机多孔或多机多孔施行同步注浆，要求高度集中统一指挥，根据各种反馈信息，采取调控措施，提高注浆质量，加快工程进度。 4.钻注原则 (1)先外后内：先从断面外侧，逐步向中间或内侧钻注。 (2)先疏后密：每排孔先间隔式钻注，再补注中间的加密孔，逐步形成帷幕。 (3)外密内疏：毛洞四周布孔较密，隧道断面内布孔少而疏。 (4)反复钻、注：注浆段各注浆孔均应根据进浆情况反复钻、注，保证固结范围达到设计要求。 (5)开孔诱导：注浆时在需要重点加固处设置通气诱导孔，诱导浆液至设计范围，之后适时关闭诱导孔。 5.浆液类型 (1)水泥浆或水泥—水玻璃双液，胶凝时间通过调整体积比，必要时可适当加添加剂调整。 (2)根据注浆设计、注水试验及洗孔情况、泵送能力、注浆过程中进浆情况确定用单液还是用双液。 (3)为消除地下水质与气温、水温的影响，应进行现场配比试验，调整胶凝时间。 6.注浆参数 (1)