注浆堵水

作者&投稿:益云 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
注浆堵水~

在地下工程施工中,当遇到地下水时,往往采取注浆技术进行堵水,以减少施工过程中流水量,满足安全施工要求。
【工程实例1】 渝怀铁路圆梁山隧道高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆堵水
圆梁山隧道PDK354+435~+495 段穿越高压动水粉细砂层充填型溶洞。施工过程中,在右侧边墙下部发生大量涌水、涌砂,最大涌水量2500m3/h,随后立即停止开挖,采用混凝土止浆墙封闭。之后进行超前帷幕注浆,注浆材料采用普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥-水玻璃双液浆、TGRM浆和HSC浆六种注浆材料共同组成的注浆材料体系。
注浆结束后,分析注浆施工P-Q-t曲线;钻检查孔,检查孔放置1小时后无流水、流砂;测试注浆后渗透系数,渗透系数为1.45×10-6cm/s。注浆效果检查后进行开挖施工,施工过程中无涌水、涌砂,施工顺利。注浆堵水前后照片如图1-4、图1-5。
【工程实例2】 宜万铁路齐岳山隧道富水溶槽注浆堵水
齐岳山隧道DK362+060 处自左上向右下发育一富水溶槽,溶槽左宽右窄,宽度为0.7~0.1 m。溶槽中充满水,经测试,水压力为0.1MPa。
针对富水溶槽,采取注浆技术,在隧道开挖线外一定范围制造截水帷幕,从而阻断水流。之后,在隧道开挖轮廓线外设置超前大管棚并注浆,营造超前刚性支护体系。注浆材料采用普通水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆。
注浆后,进行钻检查孔法检查,检查孔涌水量小于0.2 L/(m·min);同时,对检查孔进行注浆试验,检查孔注浆压力上升很快,一般不超过10 分钟达到设计终压4~5MPa,达到终压时地层吸浆量小于5L/min。注浆效果检查后进行开挖,经开挖观察,富水溶槽被浆液充填饱满,注浆效果较好,满足了安全开挖要求。开挖后又对该段进行了径向注浆加强。注浆堵水前后照片如图1-6、图1-7。

图1-4 高压动水粉细砂层充填型溶洞突水照片


图1-5 高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆堵水后开挖照片


图1-6 富水溶槽探水孔照片


图1-7 富水溶槽注浆后开挖照片

共拓岩土注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中,使其扩散、凝固和硬化,从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性

(1)平导注浆堵水

平导突发涌水后,将三处涌水点采用6根ϕ150mm钢管引至PDK3+662处,并浇筑PDK3+662~PDK3+600段混凝土结构。

1)径向注浆。对PDK3+662~PDK3+600段拱墙进行径向注浆。注浆材料采用水泥水玻璃双液浆,浆液配比为:水泥浆水灰比1∶1、水泥浆与水玻璃浆体积比1∶1、水玻璃浓度35Be′。注浆采取定压措施,注浆终压3MPa。

2)混凝土回填。径向注浆结束后,对引水管进行水量监测,实测引水管排水量为8000m3/d。随后进行关水试验,结果底板变形太大,难于承受水压力。随后采取增设横向及竖向支撑,底板仍不能承受水压。随即决定对PDK3+662~PDK3+600段采取混凝土回填。

3)顶水注浆。混凝土回填后,实测水压力为1.6MPa。对引水管采取顶水注浆,顶水注浆采用普通水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆,以普通水泥单液浆为主,注浆过程中,当注浆压力长时间不上升时,采用普通水泥-水玻璃双液浆控制浆液扩散范围。

普通水泥单液浆配比为:水灰比1∶1。普通水泥-水玻璃双液浆配比为:水泥浆水灰比1∶1~1.25∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度35Be′,浆液凝胶时间为45sec~2min15sec。

注浆采取定压控制,注浆终压5~7MPa。

经注浆后,平导涌水被堵住。

4)全断面超前帷幕注浆。

① PDK3+662~PDK3+648段(第一循环)

从2月16日起,进行第一循环帷幕注浆。注浆段长14 m,加固范围为开挖轮廓线外4 m,开挖6 m。

该循环分两环布孔,第一环周边布孔14 个,钻到PDK3 +654 ,第二环周边布孔14个。注浆孔用ϕ115mm钻头开孔,安3 m长ϕ100mm孔口管,孔口缠麻丝,注双液浆固定,15min后换ϕ65mm钻头扫孔钻进。

2月20日,第一环周边孔钻完,右侧距底板1.5 m高处的孔出水,水量80m3/d,采取注浆封堵,其他孔无水。

2月23日下午,第二环周边孔的底部钻到11 m 时出黄泥水,水量300m3/d,注1.6 m3双液浆封堵;7#孔钻到16.2 m时出黄泥水,水量550m3/d,注双液浆封堵;11#孔钻到3 m时出水,水量1900m3/d,注1.7 m3双液浆封堵。

3月9日,钻孔注浆结束,钻孔检查,满足开挖要求。3月10日~12日开挖6.7 m并施作抗水压衬砌结构。

② PDK3+656~PDK3+629段(第二循环)

第二循环的帷幕注浆从3月17日开始,注浆段长27 m。该注浆段共完成注浆孔35个,日涌水量在50m3以上的孔有11 个,最大涌水量463 m3/d。全段累计注浆829 m3,于4月1日结束,历时15天。4月2日~8日,完成22 m开挖,到PDK3+634 ,由于注浆明显,开挖很顺利。

③ PDK3+634~PDK3+607段(第三循环)

第三循环的帷幕注浆从4月13日开始,注浆段长27 m。该注浆段共完成注浆孔20个,日涌水量在50m3以上的孔有7个,最大涌水量125 m3/d。全段累计注浆277 m3,于4月20日结束,历时8天。4月21日~26日,完成22 m开挖,到PDK3+612 ,开挖后的周边围岩和掌子面无水。

(2)正洞注浆堵水

1)DK4+685~DK4+648全断面超前帷幕注浆

正洞2月28日开挖到DK4+685,在路线方向上距平导正在注浆的工作面23 m,为保证正洞施工安全,决定在DK4 +685 进行帷幕注浆。3月1日正洞开始钻孔安3 m长ϕ100mm孔口管,钻孔表明掌子面前方2 m为完整灰岩,然后是1.5 m的破碎层。如安3m长的孔口管,其尾端刚好位于破碎层内,一旦产生高压涌水,2m厚的岩石将难以抵抗水压。3月2日,建议将3.5 m的岩石开挖掉,前进3.5 m做帷幕注浆,这时掌子面已安装了10根孔口管,就未开挖。3月3日,掌子面上半断面的孔已钻完,无水。23:00 ,隧道左下角孔钻到23 m时出现涌水,水量840m3/d,压力1.9MPa。由于夹层的存在,掌子面全断面渗水,如果关水,整个掌子面就可能被压垮。于是在孔中插入ϕ50mm钢管,管长18 m,在距头部2 m处焊两个钢筋箍,缠上麻丝,用法兰盘封口,然后从口部注浆充填ϕ50mm钢管和孔壁之间的缝隙,使水从钢管中流出,不对孔口围岩产生压力。

3月4日10:00,开始注单液浆,注浆初压为2MPa,浆液水灰比为0.8∶1,注浆到7MPa时结束。该循环注浆孔出水集中在左下角,且出水位置都在距工作面23 m处,除左下角孔出水较大外,其余孔出水较小。3月15日,结束注浆。3月16日~3月22日,开挖到DK4+668.5 ,周边和掌子面基本无水。

2)突水处理

2002年3月15日22:40 ,隧道进口DK2+619.6掌子面开始风枪钻孔,拱顶中心偏右50cm处的掘进孔钻至2 m时,出现较大涌水,涌水最大喷射距离约10m,水质混浊,呈红黄色。至23∶30 ,水压减小,涌水喷射距离稳定在2 m左右。随后拔出孔内钻杆,孔内水量急剧加大,喷射距离增至16~20m。16日晚,现场采用4 m长ϕ38mm钢管引排,难以达到引排要求。之后,分两次施作3 m厚混凝土止浆墙,采用3根ϕ100mm钢管引排涌水,实测涌水量为14400m3/d,水压力1.6MPa。

①顶水注浆。对排水孔进行顶水注浆,为了使浆液有较大的扩散范围,将水堵到距隧道较远的地层,注浆用单液水泥浆,水灰比为1∶1~0.8∶1。顶水注浆从3月28日5:00开始注单液水泥浆,注到28日21:00,注入水泥量32 t,压力2MPa,到3月30日11:00,注入水泥量260 t,压力仍为2MPa,决定用双液注浆封孔。11∶30,开始注双液浆,到11:45,压力升到4.2MPa,终孔。大涌水注浆历时55 小时,注入水泥量260 t。注浆完成24小时后,进行钻孔检查,检查孔水量为0.6 m3/h,说明顶水注浆效果较好。

②DK2+617~+644段全断面超前帷幕注浆。DK2+617~+644段全断面超前帷幕注浆设计如图10-76。

0#、1#、2#钻孔完成后,钻进12#、13#孔。4月2日20:30 ,当12#孔钻至DK2 +623.8时出水,水很黄很浑,水量为620m3/d,带大量泥沙,当时13#孔钻到 DK2 +622.5 ,无水。立刻在12#孔安装ϕ100球阀,并且在其他已钻孔口安装带球阀的堵头。关12#孔球阀,0#、2#孔出浑水,打开12#孔球阀放水,0#孔水变清,2#水变小,逐渐无水。表明12#和0#、2#孔有但较弱的水力联系。

4月3日2:30,测12#孔水量为850m3/d,压力2MPa。12#孔开始注单液浆,水灰比1∶1,注30min后,换水灰比0.8∶1的水泥浆。4月4日0:00,12#孔注入水泥量50t,压力2.2MPa,停注单液浆,0∶11注双液浆,浆液配比为:水泥浆水灰比0.8∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度35Be′,0∶22结束,压力6MPa。12#注浆完成后,打开0#、1#、2#、13#孔检查,2#孔已为浆液充满,1#、2#、13#孔无水,0#孔水量0.4 m3/h,注单液浆20min,压力升到4.5MPa结束。此后进行帷幕注浆,又钻了第一环顶部两个孔;第二环上部11个孔,下部8个孔;第三环上部11个孔,下部等8个孔;第四环上部14个孔,孔位布置见图10-92;仅有13#孔流黄水夹泥,水量150m3/d。注水泥40t,单液注浆压力3.0MPa,双液注浆压力升至4.0MPa,终孔。

4月10日,13#孔注浆结束,4月11日扫孔钻进到DK2+640 ,无水。4月12日,钻了7个检查孔,有3个孔出清水,水量分别为6 m3/d、3 m3/d、2 m3/d,远小于帷幕注浆标准,有一孔在DK2+627.6钻出水泥浆块,表明13#孔注浆效果明显。所有检查孔都表明帷幕注浆取得了很好的效果,可以开挖。

图10-76 注浆孔位布置断面图

(单位:cm)

4月16日晚,止浆墙开挖完毕。从4月17日8:00到4月22日21:35 ,开挖DK2+619.6~DK2+633注浆段,可见到有一黄泥夹层从拱顶向下和隧道斜交,大涌水部位刚好位于黄泥与隧道拱顶相交位置。已开挖段的黄泥夹层中可见水泥浆充填,注浆效果良好。




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