工程案例
業務范圍
大量滲水涌水隧道施工
發布時間：2014-08-03
一、大量涌水隧道施工1．施工方法
運用新奧法原理，沿隧道開挖輪廓線（含底部）按軸向輻射狀布孔（開挖面中心也布孔），進行全斷面全封閉深孔注漿固結止水，使隧道周邊及開挖面形成一個堵水帷幕（加固區），切斷地下水流通路，保持圍巖穩定，增強施工安全。
2．施工工藝
（1）施工程序
（2）超前地質預報
對于構造復雜、水量豐富的地層，必須準確預報工作面前方20～25M范圍的工程地質和水文地質情況，以便為制定施工方案和確定注漿參數提供依據。
①鉆孔方法：利用液壓鉆孔臺車或YQ-100A施鉆深孔，在拱頂、起拱線和隧道中下部位各鉆φ76mm孔，孔深超出注漿段5m左右。
②預報內容：預測工作面前方注漿段長度范圍的地質構造和巖性、地下水出露位置和水量大小，以及圍巖變化情況。
③預報方法：采用鉆眼排碴取樣分析，記錄鉆速、水質水量變化情況以及開挖后的巖面觀測素描，綜合判斷預報前方水文、地質條件。
（3）鉆孔作業
①封堵墻（止漿墻）施工：首先按照注漿設計施工封堵墻，封堵墻設于開挖面后端，封堵墻厚0.8～1.0m，用C20砼灌注一次成型。
②布孔：由測工站在工作平臺上，用紅油漆在掌子面上按設計準確畫出鉆孔位置，標注編號。
③鉆孔：
A．鉆孔時臺車大臂必須頂緊在掌子面上，以防止過大顫動而影響施鉆精度。
B．鉆機開孔時鉆速宜低，鉆深20cm后轉入正常鉆速。
C．第一根鉆桿鉆完后，鑿巖機與鉆桿脫離，使用聯接套接第二根，依次接桿直至鉆到設計深度。
D.鉆孔深度達到設計要求后，鑿巖機后退帶出鉆桿，人工用卡或大扳手卡緊前桿，鑿巖機反轉，松開連接套卸下鉆桿，按同樣方法依次拆卸鉆桿退出孔外。
E．注漿孔角度參數：仰角、俯角、左偏角、右偏角均控制在最小3°、最大26°內。
④開孔孔徑及深度：注漿孔用φ100鉆頭開孔，孔內放置長3～6m的φ86鋼管（或橡膠止漿塞管）做孔口管，掏孔清碴時用φ76鉆頭。注漿段長度為20m一環。
⑤鉆孔深度控制：臺車大臂按設計布孔位置點對正，用簡易垂球量角器測鉆桿仰角，調整至設計角度，并在鉆桿上安裝導向指示器，控制鉆孔偏角。
⑥臺車鉆孔工作參數：鑿巖臺車鉆孔作業的推進壓力2.5～4.0MPa，回轉壓力5.0～6.0MPa，沖擊壓力19～20MPa。
（4）注漿作業
①注漿材料：
水泥：用425號以上的普通硅酸鹽水泥，質量應符合標準。
水玻璃：用出廠濃度42～45Bé，比重1.42～1.45，模數2.4～2.8的水玻璃原液。
拌合水：水質應符合《鐵路砼及砌石工程施工規范》中的各項規定。
②配合比控制：水灰比（W/C）為0.8；水玻璃稀釋濃度為25～35Bé；雙液體積比（C/S）為1：0.5～0.7。
③凝膠與凝結時間控制：為滿足漿液擴散半徑的要求，采用凝結時間為：一般地段3分鐘，富水地段1～2分鐘。
施工控制分以下三種：
A．水灰比固定，水玻璃濃度不變，變換雙漿比例。當水玻璃溶液所占比例由小到大，凝膠時間則由長到短，初、終凝由慢到快。
B．水玻璃濃度不變，雙液比例固定，變換水灰比。當水灰比由小到大，凝膠時間由短到長，初、終凝由快到慢。
C．水灰比不變，雙液比固定，變換水玻璃濃度。當水玻璃濃度由高到低，凝膠時間由短到長，初、終凝由快到慢。
④注漿：連接注漿管路，用注漿泵先壓水檢查管路是否漏水，設備狀態是否正常，然后再做壓水試驗，以沖洗巖石裂隙，擴大漿液通路，增加漿液沖塞的密實性，核實巖石的滲透性。
對于富水斷層破碎帶清孔后，先壓水泥漿液，再壓CS雙液漿。
標定注漿泵上電接觸點壓力表的最大壓力指標，泵壓后觀察壓力變化及水泥漿和水玻璃的消耗數量。
記錄注漿時間和注漿量。
注漿達到標準后，打開三通混合器的減壓閥排漿，卸下混合器換注另一孔。
注漿結束后，拆卸各注漿器件，全部清洗干凈，并對注漿泵進行檢查保養。
⑤作業方式：
注漿方式采用前進式或全孔一次壓入式。鉆孔過程中未涌水的，就一鉆到底，全孔一次壓入式注漿；在鉆孔過程中，如發現有水，即停止鉆孔，采取注一段鉆一段的前進式注漿，直至達到設計段長位置。
在水壓、水量較大的情況下，還可采用分層泄水減壓、分層注漿方式。即下層管注漿，中層管放水；中層管注漿，上層管放水，這樣逐層抬水，把水排擠到拱頂以上規定的止水固結圈以外。
注漿順序為由下而上，由里向外。
⑥注漿參數：
A．注漿壓力及單孔擴散半徑：
注漿壓力一般為地下水靜水壓力的2～3倍，考慮到巖層裂隙阻力，初始壓力3MPa，終壓4～5MPa。單孔漿液擴散半徑4m。
B．注漿速度：
鉆孔出水量大于50L/min時，注漿速度取80～100L/min。鉆孔出水量等于0～50L/min時，注漿速度取60～80L/min。
C．注漿擴散范圍：
注漿有效范圍為開挖輪廓線外4.0m（塌方段為5.0m）。
D．注漿量：
按注漿范圍內圍巖體積的5%左右考慮，實注量由鉆孔壓水試驗確定。（單孔注漿量V=11m3，參考值）。
3．勞動力組織
深孔超前預注漿工序多，要求工序銜接緊湊，因此施工組織安排要合理，使各道工序協調動作。
作業工序為四大項：鉆孔、運料、配料、注漿。每班施工作業人員29人，勞動力安排見下表。
序號作業內容人數備注
1注漿孔司鉆2
2接鉆桿，安孔口管、接注漿管4
3操作注漿泵，接電和維修3
4調釋水玻璃，拌水泥漿3
5裝、運料，卸料9
6運料汽車司機，值班汽車司機3
7質量安全檢查1
8測量1
9試驗1
10技術指導工程師1
11指揮1
12合計29
4．機械設備配置
（1）主要注漿配件
①制作注漿孔口管，管長3m、6m兩種，管尾焊接聯接套，聯接套長56mm，內徑90mm，外徑98mm，它的另一頭帶有梯形螺紋絲扣，也可用止水漿塞做注漿管，止漿塞采用自制橡膠止漿塞。
②羊角式注漿嘴套帽
注漿嘴套帽內口徑螺紋能與孔口管尾外螺紋扣套接。帽頭上鉆兩個孔，接成半角式接頭，接頭直徑30mm，長85mm，與三通混合器連接。
③三通混合器
三通混合器外形尺寸92mm×92mm×62mm，為逆止閥型，有4個孔，其中2個內徑為28mm的螺紋孔接注漿管的入口，有一內徑為30mm螺紋孔為出漿口，一個減壓排漿口。逆止閥使雙液混合后不能返流，直接流入羊角注漿嘴里。
④注漿孔口管頂進聯接套
頂進聯接套尺寸和注漿嘴套帽相同，在帽上套焊一個釬尾套，接在鉆孔臺車的鑿巖機上。
⑤注漿管
φ25高壓膠管長5m和10m，每一臺注漿泵長短各配2根。
φ25無縫鋼管管路配長30～50m，水泥漿和水玻璃漿液各一條管路。
鋼管連接用鋼制管節對接，高壓膠管與鋼管連接配件為快速接頭或縮頭鎖接。
5．質量控制要點
（1）一次注漿段長度不大于20m；
（2）注漿帷幕厚度不小于4.0m；
（3）堵水率不低于90%；
（4）注漿結石體7天的單軸抗壓強度不小于5MPa。
6．安全措施
（1）地質超前預報和監控量測在施工中貫徹始終。
（2）施工排水溝要及時疏排，嚴防積水。
（3）針對富水斷層破碎帶深孔注漿固結止水施工的特點和要求，制定安全實施細則。
（4）加強全員安全意識教育，堅持安全第一的思想，不盲目追求進度，以防止塌方。
（5）要配備少量聚胺脂材料，作為突水應急堵漏時用。
（6）注漿作業人員戴口罩、眼鏡和軟手套，以防止水泥粉塵和水玻璃溶液對人體造成傷害。
（7）要有良好的照明條件。
二、大量滲水隧道施工
1．施工方法
整治隧道施工滲水，采用聚氯乙烯（PVC）塑料板，即在初期支護與模筑砼襯砌之間鋪一層PVC板，使襯砌表面達到干燥的要求。
2．施工工藝
①準備工作
A．PVC防水板的質量檢查
檢查是否有變色、波紋（厚薄不均）、斑點、刀痕、撕裂、小孔等缺點。
B．用特種鉛筆在PVC防水板邊緣上繪出焊縫搭接線，搭接線距板邊10cm。
C．PVC防水板拱部、邊墻分段鋪設，拱部劃出中線，并對稱卷起備用。
D．工作臺就位：工作臺由萬能桿件拼裝，接通電源，切斷鋼絲網露頭，對超挖空洞要掛網回填砼。
②固定PVC防水板
每環PVC防水板拱部與邊墻分別鋪設，先將拱部PVC防水板中線重合隧道中線，并及時在PVC防水板兩邊，離邊緣5cm，間距0.5m，進行錨定，邊墻鋪設從起拱線開始，板邊固定點距邊緣5cm，間距1m，向下展開。防水板當中的錨固點布置：沿橫斷面方向間距為0.5～1.0m，沿隧道軸線方向為1.0m，梅花形布置。
③焊接PVC板搭接縫
搭接縫的焊接工作要超前于另一邊。
④焊縫補強
焊縫有不符合質量要求時，及時進行修補處理。
3．勞動力組織
PVC防水板施工每班28人，分邊墻與拱部兩組，其分工如下：
班長2人錨固6人焊接12人輔助工8人
4．施工工具配備見下表
名稱型號單位數量備注
射釘槍SDT—A301型臺3
電錘回ZIC—16型臺3
電烙鐵220V/150W把12
調壓器1KVA臺6
銅刷4～6排刷把12
小錘把3
螺絲刀把3
錐子把3
卡絲鉗把3
剪刀把3
萬能表個1
試電筆支3
工具袋個1
5.質量控制要點
（1）固定防水板時，要將防水板放松，不可繃得太緊，根據巖石基面情況留夠富余量，使二次模筑砼擠壓后，防水板與噴砼層表面自然密貼。
（2）兩防水板間的搭接寬度10cm。
（3）用電錘固定防水板時，由于塑料脹錨螺栓直徑為42mm，所以選用直徑8mm的鉆頭鉆眼，孔深40～50mm。
（4）防水板焊縫寬度不小于1cm，焊接電壓110V，最高不得超過130V。
（5）用電烙鐵焊接防水板時，烙鐵頭在兩塑料板間均勻移動，同時在上層防水板之上用手指均勻用力推擠，以防水板焊縫間擠出塑料熔液為最佳。
（6）抽出烙鐵頭時，需將其上殘留的熔融塑料刷掉。
6．安全質量措施
（1）為保證鋪設PVC板的平整，隧道開挖采用光面爆破，噴砼后要達到隧道輪廓線圓順整齊。
（2）鋪設防水板前，先將邊墻基礎灌注好，嚴禁在已鋪設防水板處進行爆破作業。
（3）噴射砼表層有淋水時，采取引、擋、排、遮等措施，保證焊接時無滴水浸入。
（4）射釘槍或電錘，都要垂直于巖層面，同時防水板上要加墊圈。
（5）焊接開始前，電烙鐵需在小塊塑料板上試溫，能使塑料板熔化時才能焊接，停焊時應及時切斷電源。
（6）用電烙鐵進行焊縫補強時，要防止烙鐵頭將下塊防水板燙出溝槽，影響防水效果。若發現有烤焦變色或焊穿等現象時，要及時進行補貼處理。
（7）隧道內各洞室鋪防水板時，均須自上而下，從外向洞室內展鋪，并注意正洞的防水板應搭接在洞室防水板里面，并在正洞與洞室邊緣增加固定點。
（8）在模筑砼施工時，砼不能直接沖擊防水板，震搗器不得接觸防水板。
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