隧道注浆堵水方案详解.doc

龙潭隧道左线出口段 注浆加固堵水方案 山东大学 2008年6月27日  TOC \o 1-4 \h \z \u   PAGE 18 龙潭隧道左线出口段注浆加固堵水方案 1 工程及地质情况 涌水地段地表为芦子坪NE向冲沟，掌子面前方170m为ZK3钻孔，接近SN向次级隐伏小背斜轴部，为物探预测岩溶发育地区，ZK3钻孔也揭露到有水链状溶洞，隧道从ZK72+770处遇F2断层开始，洞身围岩大部分为洞穴堆积物及破碎灰岩，一直持续在F2断层溶蚀破碎带向东延续的南津关组顶部顺层溶洞边缘和洞穴充填物中掘进。ZK72+177.8里程上半断面右侧为颗粒状碳质页岩填充物，其他部位为黄土夹破碎灰岩，根据坍塌前开挖所揭露的岩石来看，该种岩层已延续到ZK72+167，而且在ZK72+167里程上半断面全部为颗粒状碳质页岩填充物。 2 涌水情况及分析 2.1 涌水情况 该段发生突水突泥后在ZK72+199附近新生一个面状4米×10米出水区域，尤其是在桩号ZK72+199产生一个串珠状出水带。该处涌水稳定流量约20m3/h，并且与大气降水没有明显关联，呈现稳定的基流量。涌出水为清水，不含泥沙。根据开挖地质情况分析，该处支护上方基本被软弱充填物覆盖，岩溶水沿着初期支护较为薄弱的环节涌出。涌水分布情况见图1. 图1隧道涌水分布示意图 2.2 地质分析 根据现场情况和有关地质分析报告，认定地下水为覃春泉暗河系统的一部分，洪水期地下水位高于隧道底板100m左右，最大水压可达到65m。该涌水段涌水同覃春泉存在水力联系，暗河水通过岩溶管道，裂隙补给到隧道内。具体情况见图2、图3。 图2 隧道内涌水情况简图 图3 隧道内涌水地质横断面 3 注浆设计方案 3.1 施工原则 3.1.1技术与经济优选原则 技术上可行：在现有工作条件的基础上，制定可行的注浆方案，以满足隧道堵水要求为第一目标，彻底封堵地下水的涌出，并保证注浆堵水加固圈在施工期和运营期保持稳定。 经济上合理：在方案设计和注浆施工过程中，在技术上可行的前提下，始终秉承经济合理的理念。即在注浆堵水过程中始终力求以最小的耗费取得最好的堵水效果，其中主要考虑注浆过程以及注浆所需资源的配置。 在方案的设计过程中，始终贯彻本原则。依据目前国内外的注浆工程，提出三种注浆方案，依据技术经济原则对其进行优化比选，最终确定了一种最优的施工方案，达到了技术上可行，经济上合理的要求。 3.1.2先探后堵、堵排结合的原则 先探后堵：由于注浆工程属于隐蔽性工程，经常造成浆液的大量浪费，影响了注浆堵水效果。为了确定围岩含水体的赋存位置、节理裂隙等导水体的空间展布方位、涌水区域边界，采用物探手段和钻探手段探明涌水情况，从而为注浆工作的设计和施工提供准确目标，做到有的放矢。 堵排结合：由于涌水点位于龙潭隧道饱水带，地下水位高于隧道约100米，采用完全封堵可能会造成高水头地下水作用于支护上，带来安全隐患。若不进行封堵加固则由于支护上覆层过于软弱，初期支付长期浸泡在水中强度降低，无法保证隧道的长久安全，且涌水面积过大造成排水困难，无法施做二次衬砌严重影响隧道后续施工。所以决定采取堵排结合、以排为主的施工原则，先将上覆层注浆堵水加固后，再嵌入引水管导水。 3.2 注浆钻孔设计 3.2.1注浆压力及注浆结束标准 注浆结束标准是衡量注浆操作中的一个重要技术指标。注浆结束标准的制定是保证注浆成功与否的关键。注浆结束标准主要有注浆压力和单位时间的注浆量两个指标。 注浆压力的确定：主要根据地层岩性及其构造、注浆泵的额定压力、注浆管路的阻力及对压力值的承受能力、含水层的密实程度、裂隙率和含水层静止水压的大小。一般主要考虑地层的耐压性和出水点处所能承受的水压的较高。按照国家有关规定，一般在含水层强度许可的情况下，把标准结束压力值规定在出水点所处标高受到的含水层静止水压的1.5－3倍（有时高压注浆结束压力可达静止水压的4－5倍之多）。但在断层破碎带最低可以达到水压的1倍，以防止出现压力高于地层耐压程度造成地层被破坏的现象。 针对本工程要求，注浆压力一般参考可能达到的水头高度对隧道围岩的破坏程度来确定。由于围岩为软弱的坍塌体，耐压强度很低，并且注浆主要以加固为主，故本工程初步设计水泥注浆结束压力为0.8~1.2MPa之间。 泵量的制定：一般把注浆结束标准泵量规定在泵体的最低流量。目的是在一定压力作用下，使含水层的进浆量达到最低。因为在压力达到一定高度的情况下，泵体往往不再吸浆。 3.2.1注浆量估算 注浆量指单孔注浆量，按假设浆液在地层中均匀扩散，注浆量参照下式计算： 其中 Q--浆液注入量(m3)； R--浆液有效扩散半径(m)，取R＝2.5~3.0m； L--注浆段长度(m)； n--围岩孔隙率，按地质资料； α--浆液充填系数，取0.8