***隧道初支径向注浆堵水施工方案
一、编制依据
⑴隧道设计图纸；
⑵****合同段施工组织设计； ⑶《公路隧道施工技术规范》； ⑷公司及项目相关技术文件。
二、工程概况
**隧道是**至**高速公路控制性工程,位于***市境内,为上、下行双向六车道分离式隧道,左线起讫桩号ZK90+120～ZK94+040,长3920m；右线起讫桩号YK90+125～YK94+065,长3940m。
隧道防水主要是利用混凝土的自防水能力,混凝土的的抗渗等级不得低于S8。隧道V、IV级围岩断层破碎带水头压力小于0.3Mpa地段,抗渗等级不低于S10,拱墙砼掺加防水剂,仰拱砼掺加高效抗裂防水膨胀剂。拱墙背后设置厚度不小于1.5mm单面自粘式HDPE复合防水卷材。隧道变形缝采用橡胶止水带止水,隧道施工缝采用膨胀橡胶止水条止水。
***隧道渗漏水集中在两侧排水沟排出,旱季开挖过后实测渗漏水量较小,但渗点明显。由于隧道岩溶、断层垂直发育,渗水量、水头压力与气候气象、地形条件有直接的关系,地表水下渗是造成雨季渗漏水量和水头压力主要因素,水量和水头压力无法预估。
三、水文地质概要
***隧道地表水：出口端从ZK93+500开始,沿线路左侧地表有一条溪沟,从出口端ZK94+050处转向线路右侧,流入沟谷,常年有水流,枯水期流量约为1～2升/s,丰水期0.5～1 m3/s,暴雨季节1～3 m3/s；ZK91+440～ZK91+640北侧发育岩溶洼地,形成落水洞,两条沟水汇于该洼地,顺落水洞,沿地下暗河向下游排泄。地表水主要为大气降水形成的地表面流,地表径流条件较好,隧道进、出口位于斜坡中部,分布标高较高,但汇水面积大,水量多,地表水对隧道施工仍然有一定的影响,应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用,宜采取截流、疏排措施。
***隧道地下水：表层为残坡积粉质黏土、碎石土中的孔隙水、基岩风化带内的裂隙水、构造裂隙水及岩溶水,水量大小受空隙率、溶蚀、裂隙发育程度及季节变化影响,补给来源主要为大气降水下渗补给,由于洞身较长,穿越地层时代较多,各岩性差异风化
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较明显,且有断裂通过,不同类型的结构面发育,具较强的透水性,地表水顺各结构面渗入地下,成为丰富的地下水水源,使得隧道区地下水较为发育。地下水对隧道施工影响较大；由于受断层、岩性接触带及岩溶的影响,局部形成强透水带,在隧道施工时可能产生突水突泥；地下水对隧道施工具不利的影响,隧道水文地质条件复杂。丰富的地下水将影响隧道的施工,施工时要注意排水、预防涌水。
为了有效地排除二次衬砌背后积水,消除二次衬砌背后的静水压力,在初期支护喷射混凝土与围岩面中间径向围岩注浆,以起到堵水作用,同时其环向不设置排水管〔或少设,地下水一般通过横向排水管自然渗流进入隧道侧水沟适量排放,这样,一方面适当降低了结构周边静水压力,同时也控制了地下水的过量排放。
施工图设计给出平水季节隧道一般涌水量计算结果为2783～9094m3/d。由于隧道内地下水动态受降水影响,变化较大,雨季施工时隧道涌水量可能有较大的增幅。
四、***隧道初期支护径向注浆堵水施工方案
根据\"全寿命周期成本\"\"限制排放\"的设计理念,为保证隧道排水体系的长效作用和衬砌结构安全,需针对性地对隧道初支后渗水、滴水、管道水进行处理、增加径向注浆设计。
1、注浆方式的选择 1局部围岩注浆
当隧道喷射砼后,喷层表面裂隙线状出水及面状淋渗水现象,对出水处实施局部注浆。局部围岩注浆常用来处理小片状淋水,注浆的深度根据注浆效果确定。
2围岩径向注浆
对断层破碎带、节理密集带等地段,开挖后围岩可自稳地段采用围岩径向注浆措施。当预测地下水压力较大并呈现面状连续渗漏水时,采用小孔深孔径向注浆方案,孔径Φ42mm,深通常3～5m；地下水压力较小时,采用浅孔径向注浆方案,孔径Φ42mm,孔深1～3m。
2、注浆止水试验段的选定
根据长基岭隧道出水情况,选定YK90+112左侧出水点做局部围岩注浆止水试验；选定YK90+130-150段面状连续渗漏水进行全断面径向注浆止水试验。
YK90+112左侧出水点
3、注浆参数
注浆参数主要包括注浆加固范围、注浆压力、注浆量、浆液配比,浆液凝胶时间、
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浆液扩散半径、注浆速度等,主要注浆参数及注浆工艺见表4-1。
表4-1 主要注浆参数及注浆工艺一览表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 浆液 配比 参数名称 纵向注浆加固长度 径向加固范围 浆液扩散半径 注浆压力 注浆速度 普通水泥浆 水泥-水玻璃双液浆 凝胶时间 注浆方式 参数值 全断面径向围岩注浆 10～20m为一加固段 开挖轮廓线外3～5m 0.5～1m 终压控制在0.5～1.5MPa 5～10L/min 局部围岩注浆 点或片 初支后5m以上 2m 1～2MPa 10～20L/min W:C=〔0.6：1～1:1 W:C=〔0.8～1:1 单液浆30min～7h,双液浆30S～3min 全孔一次性注浆 前进式、后退式 试验段注浆参数的选定 1YK90+112左侧出水点局部围岩注浆止水试验：采用Φ42*3.5mm热轧无缝钢管,长5m,按100*100cm梅花形布置；注浆半径0.5m；注浆压力1～2MPa；注浆材料采用水泥～水玻璃双液浆,水泥为425普通硅酸盐水泥,水灰比W/C=0.6～1.1,水泥浆与水玻璃体积比1:0.05。
2YK90+130-150段面状连续渗漏水全断面径向注浆止水试验：采用Φ42*3.5mm热轧无缝钢管,长3.5m,按100*100cm梅花形布置；注浆半径0.5m；注浆压力0.5～1.5MPa；注浆材料主要采用单液浆,堵水困难时采用水泥～水玻璃双液浆。单液浆水泥为425普通硅酸盐水泥,水灰比W/C=0.6～1.1；双液浆水泥为425普通硅酸盐水泥,水灰比W/C=0.8～1.1,水泥浆与水玻璃体积比1:0.05。
4、施工方法
围岩径向注浆工艺流程见注浆工艺流程图
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测量放线、标注径向注浆孔位置 钻具准备就位 加工导水管 确定钻孔方向并钻孔 配制浆液 验孔、安装导水管 注浆施工 钻检查孔检查注浆效果 N 是否符合注浆 结束标准 Y 注浆结束 补孔注浆 注浆工艺流程图
4.1施工方法及要求 1>注浆管的制作
根据地质及渗水量不同确定,注浆钢管采用外径42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管,钢管长度3～5m,钢管前端加工成尖锥状,管壁四周钻8mm压浆孔,尾部1m不设压浆孔；
2>测孔定位
A、根据隧道初支后喷射砼表面裂隙线状出水及面状淋渗水范围,搭设工作平台,漏水部位按100cm×100cm间距梅花形进行布置,范围为砼表面裂隙线状出水及面状淋渗水范围超1～2m。
B、设计断层、超前地质预报预测断层地段,采用提前10m开始,并延后10m结束全断面径向注浆,搭设工作平台,按100cm×100cm间距梅花形进行布置。
3>钻孔、扫孔：
按方案确定的位置、孔径、孔深钻孔,并钻完全部注浆孔后,进行清孔。 4>安管、注浆
用锤子把管打入孔内,并安装好止浆塞。注浆前进行现场注浆试验,根据实际情况调
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整注浆参数,取得注浆施工经验,尾部20～50cm段作为止浆段,注浆完后,用M30水泥砂浆填塞。
A、注浆结束的条件如下：
A>单孔结束条件,注浆压力达到设计终压,浆液注入量已达到计算值的80%以上。 B>全段结束条件,所有注浆孔均符合单孔结束条件,无漏浆情况。
C>注浆完毕用铁锤敲击钢管,如响声清脆,则说明浆液未填充满钢管,需采取补注或重注；如响声低哑,则说明浆液已填充满钢管,如未达到要求,应进行补孔注浆。
B、注浆施工顺序,应符合下列要求:
A、由低到高,由下往上,从少水处到多水处； B、在多水地段,应先两头,后中间。 C、注浆结束：
注浆在达到结束的条件后,应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞,以保持孔内压力,直至浆液完全凝固。
D、注浆效果的检查：
应在相邻两注浆孔中间用钻机按方案确定的孔位及深度钻孔,然后测定检查孔的漏水量应用小于0.2～0.4L/min.m。
E、特殊情况的处理
〔1 注浆过程如有外露,可采取嵌缝封堵、降低压力、加浓浆液等方式处理,必要时可掺速凝剂,加速浆液凝固。
〔2 注浆过程如发现洞壁混凝土开裂、起包、脱落等异常现象,应立即停止注浆,分析、查明原因,以及时采取应对措施。
4.2施工策略及注意事项 〔1围岩径向注浆策略
围岩径向注浆采用\"分区、隔断、集中、封堵,一长一短、先浅后深\"的原则。 分区：根据初支后的渗漏水情况,分段进行注浆。区段长度20～40m。
隔断：注浆区段确定后,为了确保注浆堵水效果,避免串浆,必须把注浆段与其它区段进行隔断。方法是在注浆区段的两端各打两排5m的深孔,然后进行深孔注浆,以此形成止浆墙。
集中：注浆顺序采用由两端向中间、由边墙向拱部的方式进行。根据渗漏水的分布情况将大面积散水集中成一股或几股。
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封堵：调节浆液配比及注浆压力对股水进行封堵。一般地段通过这种注浆方式即可达到堵水效果,地下水较发育或有高承压水地段需进行特殊设计。
一长一短、先浅后深：注浆施工中采用浅孔与深孔结合的方式,浅孔排间距为2m,深度为1～3m。首先对浅孔进行注浆,注浆终孔压力为0.5MPa。浅孔注浆完毕后再打深孔,深孔孔间距与浅孔相同,深度为3～5m,位置在浅孔的中间,注浆终孔压力为1.5MPa。
〔2局部围岩注浆
根据渗漏水成点状、线状、片状等不连续的特征,局部围岩注浆主要采用\"钻孔导水,一点一封；散水归股,集中封堵\"的原则。
钻孔导水：点状分布采用单点或多点注浆。线状首先根据围岩裂隙分布状况钻孔导水,使其成单个或多个出水点。导水孔一般选择在围岩裂隙的下端,方向向裂隙中部倾斜,导水孔下管后作为注浆孔。
一点一封：在导水孔内下注浆管,封闭裂隙止浆。
散水归股：采取先浅后深的顺序由周边向中间逐孔注浆,使散水归成股水,再对单个或多个出水点进行封堵。
集中封堵：散水归成股水后钻孔下注浆管,开始先用低浓度、小流量的单液浆注10~15min,若无跑浆现象,可适当加大浓度,调大流量。若有漏浆现象可在浅表层先注双液浆,再钻孔压注单液浆。
实践中最难处在于浅表层止浆,多次反复压注止浆才能成功。有了止浆层,其它注浆处理工作都比较简单,很容易达到设计的限排标准。采用高效速凝的注浆材料是浅表层止浆的关键技术。
〔3注浆施工时注意事项
1>孔口管止浆塞止浆,浆塞胶圈尺寸应与注浆孔径相配；
2>在裂隙涌水量较大时,应先钻引水孔泻压,再用棉纱、木楔对裂隙进行封堵处理； 3>钻孔速度应保持匀速,特别是钻头遇到夹泥夹沙层时,控制钻进速度,避免夹钻现象。
4>注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖较薄部位有无串浆现象,如发现串浆现象,立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口,也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵,直至不再串浆时再继续注浆。
5>在裂隙股状出水点,采取交错斜孔或者直接注浆。
6>在裂隙面状出水地点,周边各扩宽0.2m为注浆堵水范围,以堵为主,先堵后排,先
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期施作外围注浆孔注浆,然后逐步向内圈收缩压浆,直至少量水集中在引水孔排出,漏水量应用小于0.2～0.4L/min.m,排水需埋管引入隧道纵向排水沟；为防止注浆串孔,采取随钻随注的方式进行。
五、质量控制
1、质量标准
钻孔允许偏差
序号 1 2 2、检验 1>所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能<屈服强度、抗拉强度和伸长率>和工艺性能<冷弯>试验,其质量必须符合国家有关规定及设计要求。检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管,每60t为一批,不足60t按一批计。施工单位每批抽检一次。
2>所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
3>注浆压力应符合设计要求,注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。检验数量：全检每孔注浆量及注浆压力。
3、质量保证措施
1>开钻时,先低速低压,待成孔10～50cm后,再加速加压。
2>注浆完毕用铁锤敲击钢管,如响声清脆,则说明浆液未填充满钢管,需采取补注或重注；如响声低哑,则说明浆液已填充满钢管,如未达到要求,应进行补孔注浆。
项目 孔口距 孔深 允许偏差 ±50mm ±50mm 六、主要机具设备
机械设备配备
机械名称 注浆机 电焊机 砂浆搅拌机 规格 BW-250 单位 台 台 台 数量 4 2 4 备注 七、劳动力组织 劳动力配备
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序号 1 2 3 4 5 工种 钻孔 钢管加工 注浆工 修理工 电工 数量<人> 8～12 3 6 2 1 备注 八、安全、环保措施 1、安全措施
1施工前对全体作业人员进行培训,增强施工人员安全意识； 2施工时必须选用经检验合格的料具,防止机械事故的发生； 3施工作业平台必须搭设牢固、平整；
4>注浆作业人员必须按要求配带防护用品,不得直接接触浆液；
5>施工的各班组间,应建立完善的交接班制度,并将施工、安全等情况记载于交接班的记录簿内。工地值班负责人应认真检查交接班情况；
6>所有进入隧道工地的人员,必须按规定配带安全帽等安全防护用品,遵章守纪,现场有专人指挥；
2、环保措施
1严禁乱踩乱塌、破坏隧道周边原有生态环境。 2注浆废浆液运至弃碴场掩埋处理。
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