大量渗水、涌水隧道施工技术

大 量渗水、涌水隧道施工技术

一、 大量涌水隧道施工

        1．施工方法

        运用新奥法原理，沿隧道开挖轮廓线（含底部）按轴向辐射状布孔（开挖面中心也布孔），进行全断面全封闭深孔注浆固结止水，使 隧道周边及开挖面形成一个堵水帷幕（加固区），切断地下水流通路，保持围岩稳定，增强施工安全。

        2．施工工艺

（1） 施工程序（见施工程序图）

（2） 超前地质预报

      对于构造复杂、水量丰富的地层，必须准确预报工作面前方20～25M范围的工程地质和水文地质情况，以便为制定施工方案和确定注浆参数提供依据。

    ①钻孔方法：利用液压钻孔台车或YQ-100A施钻深孔，在拱顶、起拱线和隧道中下部位各钻φ76mm孔，孔深超出注浆段5m左右。

②预报内容：预测工作面前方注浆段长度范围的地质构造和岩性、地下水出露位置和水量大小，以及围岩变化情况。

③预报方法：采用钻眼排碴取样分析，记录钻速、水质水量变化情况以及开挖后的岩面观测素描，综合判断预报前方水文、地质条件。

   （3）钻孔作业

    ①封堵墙（止浆墙）施工：首先按照注浆设计施工封堵墙，封堵墙设于开挖面后端，封堵墙厚0.8～1.0m，用C20砼灌注一次成型。

    ②布孔：由测工站在工作平台上，用红油漆在掌子面上按设计准确画出钻孔位置，标注编号。

③钻孔：

    A．钻孔时台车大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动而影响施钻精度。

    B．钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速。

C．第一根钻杆钻完后，凿岩机与钻杆脱离，使用联接套接第二根，依次接杆直至钻到设计深度。

    D.钻孔深度达到设计要求后，凿岩机后退带出钻杆，人工用卡或大扳手卡紧前杆，凿岩机反转，松开连接套卸下钻杆，按同样方法依次拆卸钻杆退出孔外。

E．注浆孔角度参数：

    仰角、俯角、左偏角、右偏角均控制在最小3°、最大26°内。

    ④开孔孔径及深度：注浆孔用φ100钻头开孔，孔内放置长3～6m的φ86钢管（或橡胶止浆塞管）做孔口管，掏孔清碴时用φ76钻头。注浆段长度为20m一环。

    ⑤钻孔深度控制：台车大臂按设计布孔位置点对正，用简易垂球量角器测钻杆仰角，调整至设计角度，并在钻杆上安装导向指示器，控制钻孔偏角。

    ⑥台车钻孔工作参数：凿岩台车钻孔作业的推进压力2.5～4.0MPa，回转压力5.0～6.0MPa，冲击压力19～20MPa。

    （4）注浆作业

    ①注浆材料：

    水泥：用425号以上的普通硅酸盐水泥，质量应符合标准。

    水玻璃：用出厂浓度42～45Bé，比重1.42～1.45，模数2.4～2.8的水玻璃原液。

    拌合水：水质应符合《铁路砼及砌石工程施工规范》中的各项规定。

    ②配合比控制：水灰比（W/C）为0.8；水玻璃稀释浓度为25～35Bé；双液体积比（C/S）为1：0.5～0.7。

    ③凝胶与凝结时间控制：为满足浆液扩散半径的要求，采用凝结时间为：一般地段3分钟，富水地段1～2分钟。

    施工控制分以下三种：

    A．水灰比固定，水玻璃浓度不变，变换双浆比例。当水玻璃溶液所占比例由小到大，凝胶时间则由长到短，初、终凝由慢到快。

    B．水玻璃浓度不变，双液比例固定，变换水灰比。当水灰比由小到大，凝胶时间由短到长，初、终凝由快到慢。C．水灰比不变，双液比固定，变换水玻璃浓度。当水玻璃浓度由高到低，凝胶时间由短到长，初、终凝由快到慢。

    ④注浆：连接注浆管路，用注浆泵先压水检查管路是否漏水，设备状态是否正常，然后再做压水试验，以冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液冲塞的密实性，核实岩石的渗透性。

    对于富水断层破碎带清孔后，先压水泥浆液，再压CS双液浆。

    标定注浆泵上电接触点压力表的最大压力指标，泵压后观察压力变化及水泥浆和水玻璃的消耗数量。

    记录注浆时间和注浆量。

    注浆达到标准后，打开三通混合器的减压阀排浆，卸下混合器换注另一孔。

    注浆结束后，拆卸各注浆器件，全部清洗干净，并对注浆泵进行检查保养。

    ⑤ 作业方式：

    注浆方式采用前进式或全孔一次压入式。钻孔过程中未涌水的，就一钻到底，全孔一次压入式注浆；在钻孔过程中，如发现有水，即停止钻孔，采取注一段钻一段的前进式注浆，直至达到设计段长位置。

    在水压、水量较大的情况下，还可采用分层泄水减压、分层注浆方式。即下层管注浆，中层管放水；中层管注浆，上层管放水，这样逐层抬水，把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外。

    注浆顺序为由下而上，由里向外。

    ⑥注浆参数：

    A．注浆压力及单孔扩散半径：

    注浆压力一般为地下水静水压力的2～3倍，考虑到岩层裂隙阻力，初始压力3MPa，终压4～5MPa。单孔浆液扩散半径4m。

    B．注浆速度：

    钻孔出水量大于50L/min时，注浆速度取80～100L/min。钻孔出水量等于0～50L/min时，注浆速度取60～80L/min。

C．注浆扩散范围：

注浆有效范围为开挖轮廓线外4.0m（塌方段为5.0m）。

    D．注浆量：

    按注浆范围内围岩体积的5%左右考虑，实注量由钻孔压水试验确定。（单孔注浆量V=11m3，参考值）。

    3．劳动力组织

    深孔超前预注浆工序多，要求工序衔接紧凑，因此施工组织安排要合理，使各道工序协调动作。

    作业工序为四大项：钻孔、运料、配料、注浆。每班施工作业人员29人，劳动力安排见下表。

序号 作  业  内  容 人   数 备    注

1 注浆孔司钻 2 

2 接钻杆，安孔口管、接注浆管 4 

3 操作注浆泵，接电和维修 3 

4 调释水玻璃，拌水泥浆 3 

5 装、运料，卸料 9 

6 运料汽车司机，值班汽车司机 3 

7 质量安全检查 1 

8 测量 1 

9 试验 1 

10 技术指导工程师 1 

11 指挥 1 

12 合计 29 

    4．机械设备配置

    （1）主要注浆配件

    ①制作注浆孔口管，管长3m、6m两种，管尾焊接联接套，联接套长56mm，内径90mm，外径98mm，它的另一头带有梯形螺纹丝扣，也可用止水浆塞做注浆管，止浆塞采用自制橡胶止浆塞。

    ②羊角式注浆嘴套帽

    注浆嘴套帽内口径螺纹能与孔口管尾外螺纹扣套接。帽头上钻两个孔，接成半角式接头，接头直径30mm，长85mm，与三通混合器连接。

    ③三通混合器

    三通混合器外形尺寸92mm×92mm×62mm，为逆止阀型，有4个孔，其中2个内径为28mm的螺纹孔接注浆管的入口，有一内径为30mm螺纹孔为出浆口，一个减压排浆口。逆止阀使双液混合后不能返流，直接流入羊角注浆嘴里。

    ④注浆孔口管顶进联接套

    顶进联接套尺寸和注浆嘴套帽相同，在帽上套焊一个钎尾套，接在钻孔台车的凿岩机上。

⑤注浆管

φ25高压胶管长5m和10m，每一台注浆泵长短各配2根。

φ25无缝钢管管路配长30～50m，水泥浆和水玻璃浆液各一条管路。

    钢管连接用钢制管节对接，高压胶管与钢管连接配件为快速接头或缩头锁接。

    5．质量控制要点

    （1）一次注浆段长度不大于20m；

    （2）注浆帷幕厚度不小于4.0m；

（3） 堵水率不低于90%；

    （4）注浆结石体7天的单轴抗压强度不小于5MPa。

    6．安全措施

    （1）地质超前预报和监控量测在施工中贯彻始终。

    （2）施工排水沟要及时疏排，严防积水。

    （3）针对富水断层破碎带深孔注浆固结止水施工的特点和要求，制定安全实施细则。

    （4）加强全员安全意识教育，坚持安全第一的思想，不盲目追求进度，以防止塌方。

    （5）要配备少量聚胺脂材料，作为突水应急堵漏时用。

    （6）注浆作业人员戴口罩、眼镜和软手套，以防止水泥粉尘和水玻璃溶液对人体造成伤害。

（7）要有良好的照明条件。

施工程序图见下页：

二、大量渗水隧道施工

    1．施工方法

    整治隧道施工渗水，采用聚氯乙烯（PVC）塑料板，即在初期支护与模筑

砼衬砌之间铺一层PVC板，使衬砌表面达到干燥的要求。

2．施工工艺

    ①准备工作

    A．PVC防水板的质量检查

检查是否有变色、波纹（厚薄不均）、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺点。

    B．用特种铅笔在PVC防水板边缘上绘出焊缝搭接线，搭接线距板边10cm。

    C．PVC防水板拱部、边墙分段铺设，拱部划出中线，并对称卷起备用。

    D．工作台就位：工作台由万能杆件拼装，接通电源，切断钢丝网露头，对超挖空 

施  工  程  序  图

              不合格 

                   合格

洞要挂网回填砼。

    ②固定PVC防水板

    每环PVC防水板拱部与边墙分别铺设，先将拱部PVC防水板中线重合隧道中线，

并及时在PVC防水板两边，离边缘5cm，间距0.5m，进行锚定，边墙铺设从起拱线开始，板边固定点距边缘5cm，间距1m，向下展开。防水板当中的锚固点布置：沿横

PVC防水板施工程序（见下图）

            洞外任务    洞内任务 

                           用射钉       用电锤

断面方向间距为0.5～1.0m，沿隧道轴线方向为1.0m，梅花形布置。

    ③焊接PVC板搭接缝

    搭接缝的焊接工作要超前于另一边。

    ④焊缝补强

    焊缝有不符合质量要求时，及时进行修补处理。

    3．劳动力组织

    PVC防水板施工每班28人，分边墙与拱部两组，其分工如下：

    班长  2人    锚固  6人    焊接  12人    辅助工  8人

施工机具配备见下页：

4．施工工具配备见下表

名    称 型  号 单  位 数  量 备     注

射钉 SDT—A301型 台 3 

电锤 回ZIC—16型 台 3 

电烙铁 220V/150W 把 12 

调压器 1KVA 台 6 

铜刷 4～6排刷 把 12 

小锤  把 3 

螺丝刀  把 3 

锥子  把 3 

卡丝钳  把 3 

剪刀  把 3 

万能表  个 1 

试电笔  支 3 

工具袋  个 1 

5.质量控制要点

   （1）固定防水板时，要将防水板放松，不可绷得太紧，根据岩石基面情况留够富余量，使二次模筑砼挤压后，防水板与喷砼层表面自然密贴。

   （2）两防水板间的搭接宽度10cm。

   （3）用电锤固定防水板时，由于塑料胀锚螺栓直径为42mm，所以选用直径8mm的钻头钻眼，孔深40～50mm。

   （4）防水板焊缝宽度不小于1cm，焊接电压110V，最高不得超过130V。

   （5）用电烙铁焊接防水板时，烙铁头在两塑料板间均匀移动，同时在上层防水板之上用手指均匀用力推挤，以防水板焊缝间挤出塑料熔液为最佳。

   （6）抽出烙铁头时，需将其上残留的熔融塑料刷掉。

    6．安全质量措施

   （1）为保证铺设PVC板的平整，隧道开挖采用光面爆破，喷砼后要达到隧道轮廓线圆顺整齐。

   （2）铺设防水板前，先将边墙基础灌注好，严禁在已铺设防水板处进行爆破作业。

   （3）喷射砼表层有淋水时，采取引、挡、排、遮等措施，保证焊接时无滴水浸入。

   （4）射钉或电锤，都要垂直于岩层面，同时防水板上要加垫圈。

   （5）焊接开始前，电烙铁需在小块塑料板上试温，能使塑料板熔化时才能焊接，停焊时应及时切断电源。

   （6）用电烙铁进行焊缝补强时，要防止烙铁头将下块防水板烫出沟槽，影响防水效果。若发现有烤焦变色或焊穿等现象时，要及时进行补贴处理。

   （7）隧道内各洞室铺防水板时，均须自上而下，从外向洞室内展铺，并注意正洞的防水板应搭接在洞室防水板里面，并在正洞与洞室边缘增加固定点。

   （8）在模筑砼施工时，砼不能直接冲击防水板，震捣器不得接触防水板。