1 帷幕注漿施工技術(shù)

1.1 帷幕注漿工藝原理

帷幕注漿是通過在工作面鉆注漿孔，再向孔內(nèi)壓注水泥（或水泥-水玻璃等）漿液，漿液將一定范圍內(nèi)圍巖裂隙中的水?dāng)D出，保證圍巖裂隙被具有一定強(qiáng)度的混合漿體充填密實(shí)，并與巖體固結(jié)成一體，形成止水帷幕。

1.2 施工工藝及主要技術(shù)參數(shù)

①每一循環(huán)注漿長(zhǎng)度為27m，開挖24m，保留3m止?jié){巖盤。

②采用Y X U-7 5型鉆機(jī)，孔口管采用φ108mm、壁厚5mm的熱軋無(wú)縫鋼管。

③注漿帷幕固結(jié)體主要承受外部靜水壓力，其厚度按厚壁筒公式，并按第四強(qiáng)度理論計(jì)算E=R?{［√σ/（σ-3P）］-1}（式中，E：帷幕計(jì)算厚度m；R：隧道掘進(jìn)半徑m；P：最大靜水壓力值MPa；σ：泥灰?guī)r固結(jié)體允許抗壓強(qiáng)度MPa）。

根據(jù)本隧道該區(qū)段地質(zhì)情況，經(jīng)計(jì)算及工程類比確定漿液擴(kuò)散半徑為隧道開挖輪廓線外3m。詳見圖1和圖2注漿縱斷面和平面布置。

④注漿材料：采用超細(xì)水泥-水玻璃漿雙漿液。

⑤注漿材料配合比：漿液配合比的選擇要考慮巖石裂隙情況及漿液的擴(kuò)散半徑，由試驗(yàn)室通過試驗(yàn)進(jìn)行，一般情況水泥漿的水灰比采用0.8∶1～1.5∶1，水玻璃漿濃度為25～40°Be＇，水泥漿與水玻璃的體積比為1∶1～1∶1.03，施工中根據(jù)巖層情況和膠凝時(shí)間要求，結(jié)合注漿效果及時(shí)調(diào)整。

圖1 注漿縱斷面布置圖

圖2 注漿平面布置圖

⑥注漿泵：采用錦西注漿泵廠生產(chǎn)的2TGZ－60/210型雙液調(diào)速注漿泵。

⑦注漿壓力：由孔口壓力、漿柱壓力、管路損失壓力構(gòu)成，一般按下式計(jì)算P=（2～4）MPa+P0（式中，P為注漿終壓MPa；P0為涌水壓力MPa）。它的大小與巖石的強(qiáng)度、滲透性，鉆孔的深度、位置，注漿序次及注漿材料的性質(zhì)有關(guān)，可通過現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)確定。本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定的注漿終壓采用為該處?kù)o水壓力加上1.0～2.0MPa，注漿初期壓力一般應(yīng)低于設(shè)計(jì)注漿終壓力，隨鉆孔深度增加而增加。

⑧凝膠及凝結(jié)時(shí)間：漿液凝膠的確定一般應(yīng)采用CS漿液作壓注試驗(yàn)，當(dāng)進(jìn)漿量很大、泵壓長(zhǎng)時(shí)間不升高時(shí)，膠凝時(shí)間選1～2min；當(dāng)進(jìn)漿量中等、泵壓穩(wěn)定上升時(shí)，膠凝時(shí)間選3～4min；進(jìn)漿量較小、泵壓升高很快時(shí)，膠凝時(shí)間選5～6min。雙液漿的凝膠時(shí)間不同于凝結(jié)時(shí)間。凝膠時(shí)間較短，是指由流動(dòng)狀態(tài)變?yōu)椴涣鲃?dòng)狀態(tài)的過程。凝結(jié)是水泥漿體開始失去塑性的時(shí)間。

⑨注漿數(shù)量：工程中常用充填率來(lái)估算和控制注漿總量。所謂充填率是指注漿體積占孔隙總體積的比率。

1.3 施工方法

（1）超前鉆探。

超前鉆探是隧道地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的一種方法，其目的是為了探明掌子面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，為正確選擇注漿參數(shù)和采取相應(yīng)的技術(shù)參量提供依據(jù)。其主要工作內(nèi)容是探測(cè)巖石的完整程度、涌水壓力和涌水量。做法是用鉆機(jī)在洞內(nèi)工作面上向隧道前方鉆探30m左右的超前探孔，利用探孔進(jìn)行探測(cè)和注水試驗(yàn)。

（2）止?jié){墻施工。

首輪注漿前在掌子面設(shè)置50cm厚的C30模筑砼止?jié){墻，此后各循環(huán)利用已注漿未開挖的巖體代替止?jié){墻（預(yù)留長(zhǎng)度3m），掌子面用噴射混凝土封閉，噴射混凝土厚度為25～30cm。

（3）開孔。

每一循環(huán)共設(shè)5環(huán)79個(gè)注漿孔，注漿孔開孔直徑不小于108mm，終孔直徑不小于90mm；注漿孔孔底間距按3～4m控制。按設(shè)計(jì)在掌子面鉆孔位置放出，用紅油漆標(biāo)出注漿孔位置；將鉆具對(duì)準(zhǔn)注漿孔孔口位置，調(diào)整鉆機(jī)至鉆孔方向和設(shè)計(jì)鉆孔方向一致（即偏角和立角與設(shè)計(jì)相同），固定鉆機(jī)；鉆機(jī)采用低壓力、慢速開孔，鉆至2～3m深度，退出鉆機(jī)。

（4）孔口管結(jié)構(gòu)及埋設(shè)。

孔口管安裝可采用錨桿固定和錨固劑固定法，在孔口管距法蘭盤端部20～50cm處纏繞棉紗兩道，孔內(nèi)放入環(huán)氧樹脂錨固劑，將孔口管頂入孔內(nèi)（錨固劑固定），或?qū)⒖卓诠茼斎肟變?nèi)，用錨桿固定。

（5）鉆孔注漿。

孔口管安裝完成后，繼續(xù)鉆孔，成孔后安裝導(dǎo)管、止?jié){塞，進(jìn)行注漿。注漿方式采用分段前進(jìn)式注漿，先鉆孔后注漿，鉆一段注一段，直至設(shè)計(jì)深度。注漿段完成注漿，經(jīng)檢查孔檢測(cè)合格后，進(jìn)入下一段注漿段，如此往復(fù)。

①注漿。

根據(jù)選定的參數(shù)配制漿液，水泥漿配好后需用1mm篩過濾一遍。注漿管須先檢查，確認(rèn)暢通后再接入注漿系統(tǒng)。注漿系統(tǒng)與孔口混合器接好后，開閥門，啟動(dòng)注漿泵按照先稀后稠、（注漿量）先大后小、先注水泥單液漿再注雙液漿的程序注漿。當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，維持2～3min，進(jìn)漿量達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)量則停止注漿，關(guān)閉球閥，隨即卸下注漿混合器及注漿系統(tǒng)，并用清水清洗干凈。

②鉆孔注漿工藝及要求。

孔口位置準(zhǔn)確定位，與設(shè)計(jì)位置的允許偏差為±5cm。偏角應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，每鉆進(jìn)一段，檢查一段，及時(shí)糾偏孔底位置偏差應(yīng)小于30cm；鉆孔和注漿順序應(yīng)由外向內(nèi)，同一圈孔間隔施工；注漿時(shí)如遇竄漿或跑漿，采用間隔一孔或幾孔注漿方式；周邊帷幕注漿方式應(yīng)根據(jù)圍巖性質(zhì)和涌水量大小確定采用前進(jìn)式或后退式注漿；一個(gè)孔段的注漿作業(yè)一般應(yīng)連續(xù)進(jìn)行到結(jié)束，不宜中斷，應(yīng)盡量避免因機(jī)械故障、停電、停水、器材等問題造成的被迫中斷，對(duì)于因?qū)嵭虚g歇注漿，制止串漿冒漿等而有意中斷，應(yīng)先將鉆孔清理至原深度以后再行復(fù)注。

1.3.6 超細(xì)水泥—水玻璃漿液的配制

超細(xì)水泥-水玻璃漿在配制工藝方面與普通水泥-水玻璃漿沒有多大差別。由于超細(xì)水泥粒徑小，與水玻璃的反應(yīng)更充分，因而在相同配比下結(jié)合體的強(qiáng)度會(huì)更高，凝膠時(shí)間也有變化。在實(shí)際應(yīng)用中可視具體情況在配合比上加以調(diào)整，或者摻入外加劑來(lái)滿足凝膠時(shí)間的要求。施工中嚴(yán)格按配合比配置漿液。水玻璃漿的配制要先在攪拌桶內(nèi)加一定量的清水，再放入一定量的濃水玻璃，攪拌均勻即可，水泥漿的配置同上，兩種漿液通過注漿機(jī)在混合器處混合后進(jìn)入地層。

1.4 注漿效果檢查及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

（1）注漿標(biāo)準(zhǔn)采用打鉆檢驗(yàn)檢查。

所有注漿孔注滿后，根據(jù)注漿狀況，確定檢查孔位置。對(duì)檢查孔進(jìn)行鉆取巖芯對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，檢查孔鉆深為開挖段長(zhǎng)度以內(nèi)并預(yù)留3m段，檢查孔出水量應(yīng)小于1m/dm。對(duì)漿液擴(kuò)散較為薄弱、鉆孔滲水量大于0.2L/min?m或一處漏水量大于10L/min的部位，需加孔補(bǔ)注漿，直到達(dá)到要求指標(biāo)為止。注漿效果達(dá)到要求后，方可結(jié)束本段注漿，進(jìn)行開挖。

（2）全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

①單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

注漿過程中壓力逐漸上升，注漿量逐漸減少，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，并持續(xù)保持10min以上；注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于20L/min或總注漿量大于注漿量的80%以上；檢查孔涌水量小于0.2L/ min；檢查孔鉆取巖芯，漿液充填飽滿。即可結(jié)束本孔注漿。

②全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)的注漿孔全部注完成后，對(duì)該段注漿效果進(jìn)行檢查，所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無(wú)漏注現(xiàn)象；漿液有效注入范圍滿足設(shè)計(jì)要求；預(yù)測(cè)巖體經(jīng)注漿后可在開挖后保證洞壁穩(wěn)定。

1.5 施工要點(diǎn)

（1）鉆孔質(zhì)量控制。

鉆孔位置要準(zhǔn)確，施鉆時(shí)鉆機(jī)要盡量貼近巖面，以減小鉆桿的震動(dòng)；要用清水鉆進(jìn)，開孔要輕減壓，慢速，大水量，以保證鉆孔質(zhì)量；換鉆桿時(shí)要注意檢查鉆桿是否彎曲，有無(wú)損傷，中心水孔是否暢通等。

（2）注漿壓力的控制。

開泵前旋轉(zhuǎn)壓力調(diào)節(jié)旋鈕將油壓調(diào)在要求的油壓刻度上，隨注漿阻力的增大，泵壓隨之升高，當(dāng)達(dá)到調(diào)定值時(shí)，會(huì)自動(dòng)停機(jī)，不致于產(chǎn)生超壓注漿的危險(xiǎn)。

（3）注漿泵流量的控制。

注漿泵流量大小由注漿泵的排量調(diào)節(jié)控制鈕和排量記錄儀方便地加以控制。

（4）凝膠時(shí)間的控制。

通過調(diào)節(jié)注漿泵的兩個(gè)出漿口的流量，變化水泥漿與水玻璃漿的注入比例來(lái)控制。在注漿過程中，為保證膠凝時(shí)間的準(zhǔn)確，須經(jīng)常測(cè)試，每變換一次濃度或配比時(shí)，需要取樣實(shí)配，測(cè)定凝膠時(shí)間；同時(shí)在泄?jié){口接漿測(cè)定雙液漿的實(shí)注凝膠時(shí)間，避免異常情況發(fā)生。焦作市新礦機(jī)械有限公司，是生產(chǎn)制造建筑隧道機(jī)械、地鐵鋼管片、聯(lián)絡(luò)通道鋼管片、破碎輸送機(jī)械，建筑施工機(jī)械鐵路、高鐵，地鐵隧道、工程機(jī)械的專業(yè)廠家。