高水壓地段注漿止水

1、圓梁山隧道高水壓地段注漿止水第一節(jié) 概述一、工程概況毛壩向斜高壓富水區(qū)段位于DK353+200DK355+400，長(zhǎng)2200m。在毛壩向斜高壓富水區(qū)段施工中，該段地下水豐富，并先后揭示出三個(gè)深埋充埋填型溶洞，如圖3-1-1所示。圖3-1-1 圓梁山隧道毛壩向斜地質(zhì)及溶洞分布圖二、注漿堵水原則受地質(zhì)條件及環(huán)境因素的影響和控制，圓梁山隧道毛壩向斜采取“以堵為主，限量排放”的注漿堵水原則，限排標(biāo)準(zhǔn)為5m3/m·d。三、注漿堵水方案（一）注漿堵水方案分類(lèi)圓梁山隧道注漿堵水方案主要包括預(yù)注漿和后注漿兩種。預(yù)注漿是指在開(kāi)挖面采取超前鉆孔，通過(guò)鉆孔進(jìn)行注漿施工，以達(dá)到注漿堵水、加固地層的目的。預(yù)注

2、漿包括全斷面超前預(yù)注漿、局部超前預(yù)注漿和探水孔超前預(yù)注漿三種。后注漿是指在開(kāi)挖施工及初期支護(hù)完成后，對(duì)開(kāi)挖面不能滿足工程質(zhì)量要求時(shí)而采取的一種注漿措施，后注漿包括徑向注漿（含回填注漿）、局部注漿和補(bǔ)充注漿三種。（二）注漿堵水方案選擇原則注漿方案的選擇原則應(yīng)以掌子面能否滿足進(jìn)行安全開(kāi)挖施工為前提，并充分考慮開(kāi)挖支護(hù)完成后采取后注漿的施工難度、施工質(zhì)量保證、施工造價(jià)等綜合因素。一般情況下，若掌子面前方地質(zhì)條件能滿足安全開(kāi)挖施工要求，則應(yīng)首先進(jìn)行掌子面的開(kāi)挖施工，在開(kāi)挖施工完成后進(jìn)行后注漿措施，以達(dá)到注漿堵水、加固圍巖的目的；若掌子面前方地質(zhì)條件不能滿足安全開(kāi)挖施工要求，則應(yīng)首先在掌子面進(jìn)行預(yù)注漿措

3、施，以達(dá)到注漿堵水、加固圍巖的目的，滿足隧道的安全開(kāi)挖施工要求。（三）圓梁山隧道毛壩向斜注漿方案選擇標(biāo)準(zhǔn)圓梁山隧道毛壩向斜注漿方案的選擇標(biāo)準(zhǔn)主要參考依據(jù)：（1）鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院地質(zhì)設(shè)計(jì)資料新建鐵路重慶至懷化線補(bǔ)充技術(shù)設(shè)計(jì)圓梁山隧道設(shè)計(jì)圖（第五冊(cè)，共九冊(cè)）所提供的相關(guān)內(nèi)容；（2）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的TSP超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)資料、洞內(nèi)地質(zhì)素描分析資料，以及現(xiàn)場(chǎng)超前地質(zhì)探孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)資料等。圓梁山隧道毛壩向斜注漿方案選擇標(biāo)準(zhǔn)如表3-1-1所示。圓梁山隧道毛壩向斜注漿方案選擇標(biāo)準(zhǔn) 表3-1-1方 案選擇標(biāo)準(zhǔn)超前預(yù)注漿方案一可溶巖與非可溶巖接觸帶，斷層破碎帶及毛壩向斜核部；施工中可能發(fā)生嚴(yán)重突水突泥等地段；探水孔

4、流水量10m3/h。方案二巖層接觸帶，物探電阻異常帶；施工中可能發(fā)生嚴(yán)重突水突泥等地段；探水孔流水量10m3/h。后注漿方案三一般富水地段；巖體完整，探水孔流水量2m3/hQ10m3/h，開(kāi)挖后大面積淌水。方案四一般富水地段；巖體完整，探水孔流水量2m3/hQ10m3/h。開(kāi)挖后局部有較大的流水；初支完成后不能滿足鐵鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的排水量5m3/m·d要求，不能確保結(jié)構(gòu)防排水的等級(jí)需要；方案一為全斷面超前預(yù)注漿方案，注漿加固范圍為開(kāi)挖工作面以及開(kāi)挖輪廓線外5m（平導(dǎo)）/8m（正洞）。方案二為全斷面超前預(yù)注漿方案，注漿加固范圍為開(kāi)挖工作面以及開(kāi)挖輪廓線外3m（平導(dǎo)）/5m（正

5、洞）。方案三為徑向注漿加固方案，注漿加固范圍為開(kāi)挖輪廓線外3m（平導(dǎo)）/5m（正洞）。方案四為局部注漿和補(bǔ)充注漿加固方案。四、注漿材料注漿材料應(yīng)根據(jù)堵水要求、加固要求，以及是否作為永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)等方面，并從無(wú)毒性污染這一角度綜合考慮進(jìn)行選擇。對(duì)于一般破碎地段，主要采用普通水泥單液漿。當(dāng)進(jìn)行注漿堵水施工，必要時(shí)，輔以普通水泥-水玻璃雙液漿。對(duì)于深埋充填型溶洞，應(yīng)根據(jù)溶洞地質(zhì)特征和注漿加固方案要求，從堵水性、耐久性和工藝可操作性綜合考慮進(jìn)行注漿材料選擇。（1）針對(duì)淤泥質(zhì)粉土和粘性土地層，可利用其抗剪能力差的特點(diǎn)，選擇普通水泥單液漿進(jìn)行劈裂注漿。當(dāng)局部涌水量大時(shí)，輔以普通水泥-水玻璃雙液漿。（2）在

6、地層涌水量較大的地段，以及粘性土溶洞體，可采用具有高強(qiáng)性和抗分散性特點(diǎn)的TGRM漿、HSC漿或超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿，以實(shí)現(xiàn)可控域注漿。（3）針對(duì)粉細(xì)砂層充填型溶洞，由圓梁山隧道2#溶洞砂樣篩分結(jié)果，并結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外超細(xì)型材料（主要指超細(xì)水泥）的生產(chǎn)現(xiàn)狀，選擇10m的超細(xì)材料作為主要材料進(jìn)行高壓動(dòng)水粉細(xì)砂層的注漿加固堵水施工，這雖然不能滿足以下J·C·King判式的要求，但使用10m的超細(xì)水泥進(jìn)行粉細(xì)砂層的注漿，可以得到遠(yuǎn)超過(guò)普通水泥的可注比。在注漿時(shí)，漿液能得到主脈劈裂下的滲透性，這將大大地提高注漿加固效果，有效地保證高壓富水粉細(xì)砂層條件下的安全施工。式中：（通常取）注漿

7、比；地層的粒徑累計(jì)曲線的15%的顆粒直徑；注漿材料粒徑累計(jì)曲線的85%的顆粒直徑。結(jié)合高壓動(dòng)水的特點(diǎn)，在2#高壓動(dòng)水粉細(xì)砂層溶洞中注漿施工，采用任何單一的注漿材料都難以達(dá)到理想的固砂堵水效果。各種注漿材料在高壓動(dòng)水粉細(xì)砂層條件下性能優(yōu)缺點(diǎn)，如表3-1-2所示。高壓動(dòng)水粉細(xì)砂層條件下注漿材料性能表 表3-1-2材料名稱(chēng)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)普通水泥單液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)C漿）凝膠時(shí)間長(zhǎng)，具有較長(zhǎng)的可注期。具有較高的固結(jié)體強(qiáng)度。單價(jià)低。初凝時(shí)間長(zhǎng)，易被地下水稀釋?zhuān)绊懫淠z化性能和強(qiáng)度。終凝時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度上升緩慢，不利于注完漿后就立即進(jìn)行開(kāi)挖施工。顆粒粗，在細(xì)砂層中注漿困難。超細(xì)水泥單液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)MC漿）終凝時(shí)間較長(zhǎng)，具有較

8、好的可注期。固結(jié)體強(qiáng)度高。顆粒細(xì)，在細(xì)砂層中可以大量注入，達(dá)到較好的固砂堵水效果。終凝時(shí)間長(zhǎng)，易被地下水稀釋?zhuān)绊懫淠z化性能和強(qiáng)度。終凝時(shí)間較長(zhǎng)，強(qiáng)度上升慢，不利于注完漿后就立即進(jìn)行開(kāi)挖施工。單價(jià)高。HSC漿或TGRM漿（簡(jiǎn)稱(chēng)HSC漿或T漿）具有較好的抗分散性，能有效地控制注漿區(qū)域。早期強(qiáng)度高，利于注完漿后就立即進(jìn)行開(kāi)挖施工。粘度大，初凝時(shí)間短，易堵管。只能在水大（Q40m3/h）條件下進(jìn)行注漿堵水，不利于在其它條件下注漿施工。粘度大，難于注入粉細(xì)砂層。普通水泥-水玻璃雙液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)C-S漿）凝膠時(shí)間可控，可以達(dá)到控域注漿目的。可注性較好，在擾動(dòng)后的粉細(xì)砂層中有一定的可注性。早期強(qiáng)度較高，利于

9、注漿后就立即進(jìn)行開(kāi)挖施工。顆粒粗，在未擾動(dòng)的粉細(xì)砂層中可注性差。抗壓、抗剪強(qiáng)度較低，易被高壓水破壞。超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)MC-S漿）可注性最好，在粉細(xì)砂層中能得到較細(xì)的劈裂脈。凝膠時(shí)間可控，可達(dá)到控域注漿目的。早期強(qiáng)度較高，利于注漿后就立即進(jìn)行開(kāi)挖施工?？箟?、抗剪強(qiáng)度較低，易被高壓水破壞。單價(jià)高。根據(jù)可行性、可注性、可靠性、無(wú)毒性、易操作性等要求，針對(duì)圓梁山隧道高壓動(dòng)水粉細(xì)砂層填充型溶洞，宜采用多種注漿材料綜合進(jìn)行注漿施工。經(jīng)試驗(yàn)研究，形成了以普通水泥單液漿超細(xì)水泥單漿HSC漿/TGRM漿普通水泥-水玻璃雙液漿超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿為主體流程的漿液選擇程序。這樣充分利用各注漿材料的優(yōu)點(diǎn)

10、，達(dá)到“既實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大范圍注漿，又可實(shí)現(xiàn)控域注漿；既滿足高強(qiáng)度加固堵水要求，又可保證開(kāi)挖施工容易；既達(dá)到加固砂層目的又滿足降低造價(jià)要求的綜合型注漿材料配套體系?，F(xiàn)場(chǎng)注漿材料選擇流程如圖3-1-2所示。圖3-1-2 注漿材料動(dòng)態(tài)選擇流程圖圓梁山隧道溶洞注漿材料選擇及配比如表3-1-3、表3-1-4所示。表3-1-3 圓梁山隧道注漿材料選擇表注漿施工方案注漿材料超前預(yù)注漿非溶洞體富水地段普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿淤泥質(zhì)溶洞普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿粉細(xì)砂層溶洞普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿、超細(xì)水泥單液漿、超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿、TGRM漿、HSC漿綜合應(yīng)用粘性土溶洞T

11、GRM漿、HSC漿、超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿底部加固注漿超細(xì)水泥單液漿、TGRM漿、HSC漿徑向加固注漿一般地段普通水泥單液漿特殊地段超細(xì)水泥單液漿表3-1-4 圓梁山隧道注漿材料配比表漿液名稱(chēng)原材料漿液配比普通水泥單液漿32.5R普通硅酸鹽水泥水灰比 W:C=0.6:11:1超細(xì)水泥單液漿20m超細(xì)水泥水灰比 W:MC=0.6:10.8:1TGRM單液漿42.5R TGRM-材料水灰比 W:C=0.6:11:1HSC單液漿42.5R HSC材料水灰比 W:C=0.6:11:1普通水泥-水玻璃雙液漿32.5R普通硅酸鹽水泥35Be以上水玻璃水灰比 W:C=0.6:10.8:1水玻璃濃度3035B

12、e水泥漿、水玻璃體積比C:S=1:0.31:1超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿20m超細(xì)水泥35Be以上水玻璃水灰比 W:MC=0.6:11:1水玻璃濃度3035Be水泥漿水玻璃體積比MC:S=1:0.31:1五、注漿設(shè)計(jì)參數(shù)（一）注漿圈加固厚度注漿圈加固厚度主要應(yīng)滿足開(kāi)挖施工安全要求，開(kāi)挖后抗水壓要求。以往多數(shù)隧道注漿設(shè)計(jì)時(shí)注漿加固范圍按開(kāi)挖直徑的34倍來(lái)確定，日本青函隧道注漿時(shí)考慮到地層的不良原因，注漿加固范圍設(shè)計(jì)為開(kāi)挖直徑的5倍。隨著注漿材料的不斷開(kāi)發(fā)，注漿技術(shù)的不斷提高，目前我國(guó)地下工程施工中，注漿加固圈厚度一般情況下應(yīng)滿足下式要求：式中：注漿加固圈厚度（m）；開(kāi)挖斷面寬度或高度（m）。根據(jù)注漿

13、加固圈計(jì)算公式，結(jié)合圓梁山隧道工程及水文地質(zhì)特點(diǎn)，以及開(kāi)挖施工狀況，圓梁山隧道毛壩向斜注漿加固圈厚度選擇標(biāo)準(zhǔn)如表3-1-5所示。表3-1-5 圓梁山隧道毛壩向斜注漿加固圈厚度選擇標(biāo)準(zhǔn)表參數(shù)值全斷面超前預(yù)注漿徑向注漿平導(dǎo)3m5m3m正洞5m8m5m（二）漿液擴(kuò)散半徑根據(jù)注漿堵水要求和注漿加固后的抗水壓要求，結(jié)合圓梁山隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特點(diǎn)，注漿材料選擇采用普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿、超細(xì)水泥單液漿、超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿、TGRM單液漿和HSC單液漿六種注漿材料。根據(jù)注漿材料的顆徑尺寸，采取工程類(lèi)比，漿液擴(kuò)散半徑選取為：=2m。在現(xiàn)場(chǎng)注漿施工過(guò)程中，可根據(jù)注漿施工中地層的吸漿能力

14、，注漿效果的檢查評(píng)定等狀況，對(duì)漿液擴(kuò)散半徑進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。（三）注漿孔終孔間距根據(jù)注漿加固交圈理論，注漿后應(yīng)能形成嚴(yán)密的注漿帷幕。在注漿終孔斷面上，根據(jù)注漿擴(kuò)散半徑進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)有注漿盲區(qū)存在，這樣，在進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)時(shí)，注漿孔終孔間距應(yīng)滿足下式要求。式中：注漿孔終孔間距（m）；漿液擴(kuò)散半徑（m）。（四）注漿段長(zhǎng)度注漿段長(zhǎng)度一般應(yīng)綜合考慮選擇鉆機(jī)的最佳工作能力、余留止?jié){墻厚度、根據(jù)注漿加固圈要求進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)時(shí)盲區(qū)最小時(shí)的最佳設(shè)計(jì)孔數(shù)等等內(nèi)容。根據(jù)工程類(lèi)比，經(jīng)過(guò)進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行超前預(yù)注漿施工時(shí)，注漿段長(zhǎng)度選擇為：=30m。（五）止?jié){巖墻厚度止?jié){巖墻主要是指在進(jìn)行超前預(yù)注漿施工時(shí)，為滿足抵抗注漿

15、施工過(guò)程中注漿壓力的要求而采取的止?jié){模式。在注漿工程施工中，除第一循環(huán)止?jié){巖墻采用模筑混凝土施工外，其它循環(huán)段止?jié){巖墻主要由模筑混凝土+上一注漿循環(huán)余留段共同組成。1.第一循環(huán)注漿施工采用模筑混凝土止?jié){巖墻。止?jié){巖墻厚度一般按下式進(jìn)行計(jì)算。式中：止?jié){巖墻厚度（m）；最大注漿壓力（MPa）；注漿斷面面積（m2 ）；混凝土容重（t/m3）。上式計(jì)算結(jié)果一般偏大，在國(guó)內(nèi)煤礦部門(mén)進(jìn)行注漿施工時(shí)，一般采用如下經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。當(dāng)注漿壓力<2MPa時(shí)，取=1m；當(dāng)注漿壓力=25MPa時(shí)，取=1.52.0m；當(dāng)注漿壓力=57.5MPa時(shí)，取=2.53.0m 。根據(jù)計(jì)算公式，并結(jié)合國(guó)內(nèi)煤礦部門(mén)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)

16、據(jù)，在圓梁山隧道毛壩向斜注漿施工中，止?jié){巖墻厚度按表3-1-1-6進(jìn)行取值。表3-1-6 圓梁山隧道毛壩向斜止?jié){巖墻厚度選擇標(biāo)準(zhǔn)表參數(shù)值注漿加固圈厚度2m3m5m8m平導(dǎo)0.81.0m1.02.0m下導(dǎo)坑0.50.8m0.81.0m正洞1.52.0m2.03.0m2.自第二循環(huán)開(kāi)始，當(dāng)采取余留上一注漿循環(huán)止?jié){墻時(shí)，一般情況下，止?jié){巖墻厚度按下式進(jìn)行計(jì)算。式中：止?jié){墻厚度（m）；注漿段長(zhǎng)度（m）。在進(jìn)行超前預(yù)注漿施工時(shí)，注漿段長(zhǎng)度選擇為=30m，由公式計(jì)算得止?jié){墻厚度=69m。其中上一注漿循環(huán)余留不開(kāi)挖段長(zhǎng)度為38m，施作混凝土止?jié){墻厚度為13m。六、注漿參數(shù)圓梁山隧道注漿施工參數(shù)如表3-1-7

17、所示，在施工中可據(jù)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。表3-1-7 注漿施工參數(shù)表參數(shù)名稱(chēng)徑向注漿超前注漿大管棚底部鋼管樁凝膠時(shí)間28h單液漿28h雙液漿30328h28h注漿速度（L/min）5100101101030520注漿終壓（MPa）23693434分段長(zhǎng)度（m）全孔一次性砂層12m其它35m全孔一次性或后退式注漿TSS管全孔一次性注漿量0.10.5m3/孔（定壓）（定壓）（定壓）七、注漿效果檢查評(píng)定注漿效果檢查評(píng)定通常采用分析法、鉆檢查孔法和力學(xué)指標(biāo)測(cè)試法三種。（一）分析法分析法主要是根據(jù)注漿施工過(guò)程中的P-Q-t曲線、漿液填充率反算、涌水量對(duì)比分析等方法來(lái)評(píng)定注漿效果。（二）鉆檢查孔法根據(jù)注漿實(shí)施狀況

18、，選擇可能存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行鉆孔檢查，檢查孔應(yīng)不涌水、涌泥、涌砂。單孔涌水量應(yīng)0.2L/m·min。4（三）開(kāi)挖取樣分析在開(kāi)挖過(guò)程取樣，測(cè)試漿液對(duì)地層固結(jié)體的物理力學(xué)指標(biāo)，通過(guò)和注漿前地層的物理力學(xué)指標(biāo)相比較，從而判定注漿加固效果。圓梁山隧道毛壩向斜注漿效果控制標(biāo)準(zhǔn)如表3-1-8。表3-1-8 圓梁山隧道溶洞施工注漿標(biāo)準(zhǔn)注漿標(biāo)準(zhǔn)徑向注漿超前注漿大管棚底部鋼管樁過(guò)程控制分兩序施工。一序孔按定量定壓相結(jié)合原則，二序孔按定壓原則。分兩序施工。一序孔采用普通型注漿材料，二序孔采用超細(xì)型材料。定壓控制。嚴(yán)格控制分段長(zhǎng)度。分兩序孔進(jìn)行注漿。定壓控制。分四序孔進(jìn)行注漿。一序孔定量控制，二序、三序孔

19、定量定壓相結(jié)合，四序孔定壓控制。效果檢查P-Q-t分析應(yīng)符合過(guò)程控制標(biāo)準(zhǔn)和注漿設(shè)計(jì)及施工參數(shù)地層填充率反算80%90%80%滲透系數(shù)測(cè)定注漿后10-5cm/s注漿后10-5cm/s檢查孔無(wú)流水、無(wú)涌泥、無(wú)流砂不坍孔注漿后水量少量滲水無(wú)任何滲水無(wú)任何滲水第二節(jié) 注漿施工方案及施工工藝流程一、注漿方案選擇程序根據(jù)圓梁山隧道毛壩向斜工程地質(zhì)條件特點(diǎn)，按圖3-1-3進(jìn)行注漿施工方案的選擇。超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)告溶洞區(qū)段非溶洞區(qū)富含水地段非溶洞區(qū)含裂隙水地段深孔全斷面超前預(yù)注漿周邊超前大管棚支護(hù)TSS管周邊補(bǔ)充注漿開(kāi)挖支護(hù)徑向注漿、局部注漿二襯深孔全斷面超前預(yù)注漿超前小導(dǎo)管支護(hù)開(kāi)挖支護(hù)徑向注漿、局部注漿二

20、襯開(kāi)挖支護(hù)徑向注漿、局部注漿二襯基底加固注漿圖3-2-3 注漿施工方案選擇程序圖二、深孔全斷面超前預(yù)注漿方案根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果，當(dāng)判析出前方地層的自穩(wěn)力極差或地層中涌水量隨著開(kāi)挖斷面的增大而大量增加時(shí)，應(yīng)采取超前預(yù)注漿加固方案。結(jié)合圓梁山隧道毛壩向斜所揭示的地質(zhì)狀況來(lái)看，在填充型溶洞地段必須采用超前預(yù)注漿方案。在非巖溶的富水地段，當(dāng)涌水量較大時(shí)，也應(yīng)采取超前預(yù)注漿方案。根據(jù)平導(dǎo)和正洞的斷面大小及地質(zhì)狀況，超前預(yù)注漿加固范圍按表3-1-9進(jìn)行選擇。表3-1-9 深孔全斷面超前預(yù)注漿加固范圍選擇表平導(dǎo)正洞非溶洞段溶洞段非溶洞段溶洞段加固圈范圍3m5m5m8m（一）平導(dǎo)超前預(yù)注漿方案1.超前預(yù)

21、注漿（=3m）平導(dǎo)超前預(yù)注漿（=3m）注漿設(shè)計(jì)如圖3-1-4所示。注漿孔橫斷面布設(shè)圖 注漿孔終孔交圈圖注漿孔縱剖面布設(shè)圖圖3-1-4 平導(dǎo)超前預(yù)注漿（=3m）注漿設(shè)計(jì)圖平導(dǎo)超前預(yù)注漿（=3m）采用MKD-5S地質(zhì)鉆機(jī)成孔，成孔直徑90mm，注漿段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)30m。當(dāng)圍巖地層條件較好時(shí)，注漿施工采用水囊式止?jié){塞進(jìn)行后退式分段注漿；若地層圍巖較差，注漿過(guò)程中出現(xiàn)返漿現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，可采用前進(jìn)式分段注漿工藝進(jìn)行注漿施工。每一個(gè)循環(huán)注漿完成后開(kāi)挖26.2m，余留3.8m作為下一循環(huán)注漿施工的止?jié){巖墻。在該注漿設(shè)計(jì)中，針對(duì)鉆孔-注漿盲區(qū)，應(yīng)在長(zhǎng)管注漿完成后，應(yīng)每開(kāi)挖2m，采取超前小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)充注漿，以提高注漿

22、施工質(zhì)量，確保開(kāi)挖施工安全。2、超前預(yù)注漿（=5m）平導(dǎo)超前預(yù)注漿（=5m）注漿設(shè)計(jì)如圖3-1-5所示。注漿孔橫斷面布設(shè)圖 注漿孔終孔交圈圖注漿孔布設(shè)縱剖面布設(shè)圖圖3-1-5 平導(dǎo)超前預(yù)注漿（=5m）注漿設(shè)計(jì)圖平導(dǎo)超前預(yù)注漿（=5m）采用MKD-5S鉆機(jī)成孔，開(kāi)孔直徑130mm，開(kāi)孔深度2m，開(kāi)孔完成后安設(shè)108mm孔口管，之后，采用90mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，若地層破碎，可采取前進(jìn)式分段注漿工藝進(jìn)行注漿施工，否則，可采取后退式分段注漿工藝進(jìn)行注漿施工。注漿段長(zhǎng)度30m，注漿完成后開(kāi)挖23m，余留7m作為下一循環(huán)注漿施工的止?jié){巖墻。針對(duì)鉆孔-注漿盲區(qū)，應(yīng)在長(zhǎng)管注漿完成后，每開(kāi)挖2m，采取超前小導(dǎo)管進(jìn)

23、行補(bǔ)充注漿，以提高注漿施工質(zhì)量，確保開(kāi)挖施工安全。（二）正洞注漿方案1、超前預(yù)注漿（=5m）正洞超前預(yù)注漿（=5m）注漿設(shè)計(jì)如圖3-1-6所示。注漿孔橫斷面布設(shè)圖 注漿孔終孔交圈圖注漿孔縱剖面布設(shè)圖圖3-1-6 正洞超前預(yù)注漿（=5m）注漿設(shè)計(jì)圖正洞超前預(yù)注漿（=5m）采用MKD-5S鉆機(jī)成孔，開(kāi)孔直徑130mm，開(kāi)孔深度2m，開(kāi)孔完成后安設(shè)108mm孔口管，之后，采用90mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，注漿段長(zhǎng)度30m。注漿施工采用水囊式止?jié){塞進(jìn)行后退式分段注漿，若地層圍巖較差，出現(xiàn)返漿現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，可采取前退式分段注漿工藝進(jìn)行注漿施工。注漿完成后開(kāi)挖23m，余留7m作為下一循環(huán)注漿施工的止?jié){巖墻。在該注漿

24、設(shè)計(jì)中，針對(duì)鉆孔-注漿盲區(qū)，應(yīng)在長(zhǎng)管注漿完成后，應(yīng)每開(kāi)挖2m，采取超前小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)充注漿，以提高注漿施工質(zhì)量，確保開(kāi)挖施工安全。2、超前預(yù)注漿（=8m）正洞超前預(yù)注漿（=8m）注漿設(shè)計(jì)如圖3-1-7所示。注漿孔橫斷面布設(shè)圖 注漿孔終孔交圈圖注漿孔縱剖面布設(shè)圖圖3-1-7 正洞超前預(yù)注漿（=8m）注漿設(shè)計(jì)圖正洞超前預(yù)注漿（=8m）采用MKD-5S鉆機(jī)成孔，開(kāi)孔直徑130mm，開(kāi)孔深度2m，開(kāi)孔完成后安設(shè)108mm孔口管，之后，采用90mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，若地層破碎，可采取前進(jìn)式分段注漿工藝進(jìn)行注漿施工，否則，可采取后退式分段注漿工藝進(jìn)行注漿施工。注漿段長(zhǎng)度30m，注漿完成后開(kāi)挖22m，余留8m作為

25、下一循環(huán)注漿施工的止?jié){巖墻。針對(duì)鉆孔-注漿盲區(qū)，應(yīng)在長(zhǎng)管注漿完成后，每開(kāi)挖2m，采取超前小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)充注漿，以提高注漿施工質(zhì)量，確保開(kāi)挖施工安全。（三）施工工藝流程深孔全斷面超前預(yù)注漿施工工藝流程如圖3-1-8所示。圖3-1-8 深孔全斷面超前預(yù)注漿施工工藝流程圖三、TSS管補(bǔ)充注漿方案針對(duì)填充型溶洞體構(gòu)造，采取超前預(yù)注漿方案只能達(dá)到整體性的注漿加固效果，保證施工中不會(huì)產(chǎn)生大范圍的涌泥、涌砂、涌水和坍塌。但要減小注漿盲區(qū)，提高注漿效果，保證開(kāi)挖施工的安全穩(wěn)定性，還應(yīng)進(jìn)行TSS管補(bǔ)充注漿方案。這樣形成“長(zhǎng)短結(jié)合復(fù)式注漿方案”。TSS管補(bǔ)充注漿方案包括上半斷面的TSS管超前預(yù)注漿方案和下半斷面的T

26、SS管垂直注漿方案。上半斷面TSS管超前預(yù)注漿方案在是在深孔超前預(yù)注漿方案實(shí)施后進(jìn)行。它主要是對(duì)上半斷面開(kāi)挖輪廓線外進(jìn)行補(bǔ)充注漿加固，以保證注漿效果達(dá)到安全施工的目的。下半斷面TSS管垂直注漿方案是在上半斷面開(kāi)挖一定距離后，施作水平混凝土止?jié){墻，垂直布設(shè)TSS管，然后進(jìn)行后退式分段注漿，從而對(duì)下半斷面進(jìn)行補(bǔ)充注漿加固。TSS管補(bǔ)充注漿方案施工工藝流程如圖3-1-9所示。圖3-1-9 TSS管補(bǔ)充注漿方案施工工藝流程圖四、徑向注漿方案根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方案，當(dāng)判析當(dāng)前方地層自穩(wěn)性較好，只是存在著裂隙水，而裂隙水的總涌水量基本可以確定，能保證開(kāi)挖施工安全，并確定在開(kāi)挖施工完成后能夠?qū)τ克窟M(jìn)行控

27、制時(shí)，可采取開(kāi)挖后徑向注漿方案。對(duì)于填充型溶洞地段，除進(jìn)行超前預(yù)注漿方案進(jìn)行施工外，同時(shí)還應(yīng)實(shí)施徑向注漿補(bǔ)強(qiáng)措施。徑向注漿加固范圍按如表3-1-10進(jìn)行選擇。表3-1-10 徑向注漿加固范圍選擇表 平導(dǎo)正洞加固范圍3m5m徑向注漿采用注漿花管（必要時(shí)采用TSS管）進(jìn)行全孔一次性注漿。注漿管采用42mm、=3mm焊接鋼管加工制作。徑向注漿施工工藝流程如圖3-1-10。圖3-1-10 徑向注漿方案施工工藝流程圖（一）平導(dǎo)徑向注漿（=3m）平導(dǎo)徑向注漿是在平導(dǎo)開(kāi)挖完成后，垂直于開(kāi)挖輪廓線環(huán)向布設(shè)42注漿鉆孔。注漿鉆孔呈梅花型布置，開(kāi)孔間距1.49m，排距3.2m。根據(jù)圍巖狀況，當(dāng)圍巖條件較好時(shí)，可不

28、安設(shè)注漿小導(dǎo)管，直接采用TSS止?jié){系統(tǒng)進(jìn)行注漿施工；當(dāng)圍巖條件較差時(shí)，應(yīng)進(jìn)行注漿小導(dǎo)管的安設(shè)，利用注漿小導(dǎo)管注漿加固圍巖，以達(dá)到抗水壓要求。平導(dǎo)徑向注漿（=3m）注漿設(shè)計(jì)如圖3-1-11所示。注漿孔橫斷面布設(shè)圖 注漿孔終孔展開(kāi)交圈圖圖3-1-11 平導(dǎo)徑向注漿（=3m）注漿設(shè)計(jì)圖（二）正洞徑向注漿（=5m）正洞徑向注漿是在正洞開(kāi)挖完成后，沿開(kāi)挖輪廓線徑向環(huán)向布設(shè)42注漿鉆孔。注漿鉆孔呈梅花型布置，開(kāi)孔間距1.6m，排距3m。采用全孔一次性注漿措施進(jìn)行注漿施工。正洞徑向注漿（=5m）注漿設(shè)計(jì)如圖3-1-12所示。圖3-1-12 正洞徑向注漿（=5m）注漿設(shè)計(jì)圖五、局部注漿方案在開(kāi)挖過(guò)程中，以及開(kāi)

29、挖完成后，針對(duì)局部的涌流水可采取局部注漿方案。局部注漿按定壓標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。局部注漿施工應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出水情況采用孔口管或鉆設(shè)注漿孔下入注漿管方式進(jìn)行。六、底部鋼管樁注漿方案針對(duì)填充型溶洞，對(duì)基底進(jìn)行地基改良注漿十分重要，它對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)安全起到重要的作用。底部改良注漿加固可垂直布置鋼管樁,鋼管樁采用75mm、=6mm的無(wú)縫鋼管加工制作成TSS管。采取梅花型布設(shè)，間距：環(huán)向×縱向=0.6m×0.6m，深度應(yīng)進(jìn)入基巖。底板鋼管樁注漿施工工藝流程如圖3-1-13所示。圖3-1-13 底板鋼管樁注漿施工工藝流程圖第三節(jié) 注漿施工工藝針對(duì)注漿技術(shù)而言，注漿工藝是決定注漿成敗的關(guān)鍵。注漿工藝包

30、含的內(nèi)容較多，目前，已研究的注漿工藝有前進(jìn)式分段注漿工藝、后退式分段注漿工藝、全孔一次性注漿工藝、鉆桿注漿工藝等等。圓梁山隧道毛壩向斜高壓富水地段主要采用了前進(jìn)式分段注漿工藝、后退式分段注漿工藝和全孔一次性注漿工藝三種。一、前進(jìn)式分段注漿深孔超前預(yù)注漿采取前進(jìn)式分段注漿施工工藝，即在施工中，實(shí)施鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆、注交替方式進(jìn)行鉆孔注漿施工。每次鉆孔注漿分段長(zhǎng)度35m。前進(jìn)式分段注漿可采用水囊式止?jié){塞或孔口管法蘭盤(pán)進(jìn)行止?jié){。前進(jìn)式分段注漿鉆孔注漿施工模式圖解如圖3-1-14。圖3-1-14 前進(jìn)式分段鉆孔注漿施工模式圖二、后退式分段注漿TSS管補(bǔ)充注漿施工采取后退式分段注漿

31、施工工藝。TSS管采用42mm、=3mm焊接鋼管加工制作。TSS管前端加工成尖錐狀并封死，在TSS管周體垂直鉆設(shè)68mm的溢漿孔，然后采用洗刀在溢漿孔位置洗出1012mm的臺(tái)階孔，采用膠粘劑將貼片粘在溢漿孔的洗孔位置，這樣形成單向袖閥管，從而滿足后退式分段注漿施工工藝要求。進(jìn)行TSS管后退式分段注漿施工時(shí)，首先將TS-D止?jié){塞及其它配套裝置放入TSS管中，對(duì)底部一個(gè)注漿分段段長(zhǎng)進(jìn)行注漿施工，第一分段注漿完成后，反時(shí)針旋轉(zhuǎn)芯管上的TS-C頂桿螺母，使止?jié){塞恢復(fù)到原狀。將芯管后退一個(gè)分段長(zhǎng)度進(jìn)行第二分段注漿，如此下去，直到將整個(gè)注漿段完成。進(jìn)行后退式分段注漿施工，注漿分段長(zhǎng)度宜取0.6m1m。后退

32、式分段注漿鉆孔注漿施工模式圖解如圖3-1-15。圖3-1-15 后退式分段鉆孔注漿施工模式圖三、全孔一次性注漿直接將注漿管路和注漿孔口裝置接通進(jìn)行注漿施工。全孔一次性注漿鉆孔注漿施工模式圖解如圖3-1-16。圖3-1-16 全孔一次性鉆孔注漿施工模式圖第四節(jié) 孔口管安裝設(shè)計(jì)及施工隧道穿越毛壩向斜高壓富水區(qū)時(shí)，靜水壓力達(dá)到4.6MPa。為保證高壓富水區(qū)的安全施工，設(shè)計(jì)采用注漿法進(jìn)行堵水。在高壓富水條件下進(jìn)行注漿堵水，需安設(shè)安全、可靠、方便的孔口管裝置，但目前在孔口管裝置設(shè)計(jì)、安設(shè)方面尚無(wú)成熟的經(jīng)驗(yàn)可以參考。因而圓梁山隧道從方案、理論、試驗(yàn)和應(yīng)用方面對(duì)孔口管施工技術(shù)進(jìn)行了研究。一、孔口管安裝方案設(shè)

33、計(jì)與試驗(yàn)（一）孔口管安裝方案在高壓富水區(qū)施作注漿堵水措施，成功快速牢固地安設(shè)好孔口管是注漿能否正常、安全進(jìn)行的前提。 參照以往的施工經(jīng)驗(yàn)，我們選擇了三種孔口管固定方案進(jìn)行研究分析。方案一是利用鉆孔，直接采用麻絲+速凝高強(qiáng)水泥系材料固定孔口管，如圖3-1-17。圖3-1-17 方案一固定方案圖方案二是利用鉆孔，采用麻絲+錨桿固定孔口管，如圖3-1-18。 圖3-1-18 方案二固定方案圖方案三是采取模筑混凝土直接將孔口管固定。對(duì)三種孔口管固定方案進(jìn)行比較分析，如表3-1-11所示。表3-1-11 孔口管固定方案比較表 方案固定方式固定力優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)一麻絲+速凝高強(qiáng)水泥材料一般施工簡(jiǎn)單孔口管較難重

34、復(fù)利用。二麻絲+錨桿較高孔口管能重復(fù)利用施工較復(fù)雜。三模筑混凝土高可靠性高需占用較多的時(shí)間；一旦施作后方案較難變更；孔口管固定后，鉆機(jī)施鉆時(shí)對(duì)孔難度較大。經(jīng)對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較，從錨固力、可靠性、工期性等多個(gè)方面綜合考慮，暫以第二種方案作為首選方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。（二）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)2001年8月8日2001年8月9日在圓梁山隧道毛壩向斜高壓富水區(qū)PDK353+252+282，2001年8月13日在PDK353+276.6+306.6段進(jìn)行超前探水孔施工時(shí)，對(duì)方案二進(jìn)行了試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)施工工藝流程如圖3-1-19所示。標(biāo)出鉆孔位置鉆108孔至0.9m放入錨固劑頂入錨桿固定錨桿螺母拉拔力測(cè)試（測(cè)試0.

35、5hh）孔口管外纏麻絲頂入孔口管標(biāo)出錨桿鉆孔位置鉆錨桿孔至設(shè)計(jì)深度圖3-1-19 孔口管安設(shè)施工工藝流程圖按照施工工藝流程，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了孔口管的安設(shè)，之后根據(jù)開(kāi)孔槽位置鉆設(shè)錨桿孔。在施工中發(fā)現(xiàn)，采用YT-28風(fēng)鉆成孔，鉆孔精度較難控制。鉆孔時(shí)鉆設(shè)了5個(gè)鉆孔，但只有一個(gè)孔能滿足要求，其余均無(wú)法準(zhǔn)確固定孔口管。根據(jù)試驗(yàn)中存在的問(wèn)題，對(duì)方案二固孔方式進(jìn)行了優(yōu)化：擴(kuò)大孔口管固定件開(kāi)孔槽。施工中頂進(jìn)孔口管后，直接從孔口管固定件開(kāi)孔槽中鉆孔并安設(shè)錨桿固定。采用鉆機(jī)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。2001年8月18日在圓梁山隧道毛壩向斜P(pán)DK353+300.6+330.6段進(jìn)行探水施工中，對(duì)孔口管按優(yōu)化方案進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)中仍然

36、存在錨桿孔鉆設(shè)困難的問(wèn)題。孔口管安設(shè)后，利用鉆機(jī)，采用鋼絲繩，用9MPa拉力無(wú)法將孔口管拉出。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)的性能指標(biāo)，試驗(yàn)拉力為21kN。經(jīng)對(duì)孔口管方案二（采用錨桿安裝）安設(shè)模式進(jìn)行試驗(yàn)，認(rèn)為該方案具有以下缺點(diǎn)：鉆設(shè)2根錨桿時(shí)耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，約需23個(gè)小時(shí)。錨桿鉆設(shè)時(shí)，鉆機(jī)需停止工作，使鉆注總時(shí)間受到影響。由于鉆機(jī)移位比較困難，在鉆機(jī)不移動(dòng)情況下，影響錨桿孔的鉆設(shè)；倘若移動(dòng)鉆機(jī)則需耗時(shí)，且鉆機(jī)歸位后完全調(diào)整到原來(lái)的位置存在較大難度。鑒于以上原因，我們認(rèn)為方案二不適于快速施工，因而擬采用方案一進(jìn)行試驗(yàn)，并將固定方式優(yōu)化為采用錨固劑進(jìn)行孔口管錨固。二、孔口管安設(shè)方案設(shè)計(jì)計(jì)算及檢算對(duì)方案一所采取的孔口管安

37、設(shè)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及檢算。（一）注漿孔密封及止?jié){系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式P終=P水+24MPa，式中：P終注漿壓力（MPa）。P水外水壓力（MPa）。在注漿施工中考慮到圓梁山隧道毛壩向斜高壓水的最大壓力為4.6MPa，因此注漿系統(tǒng)所承受的最大壓力應(yīng)為8.6MPa，據(jù)此可對(duì)注漿孔的封孔方式和止?jié){系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？卓诠芎蛧鷰r固結(jié)模式如圖3-1-20所示。圖3-1-20 孔口管與圍巖的固結(jié)模式圖三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及方案確定2001年10月29日，在圓梁山隧道毛壩向斜P(pán)DK353+704.6+734.6探水孔施工中，采用計(jì)算結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)。安設(shè)工藝試驗(yàn)取得了較滿意的效果，但由于工作面不具備抗拔力測(cè)試條件，因而未進(jìn)行

38、拉拔力測(cè)試。于是現(xiàn)場(chǎng)采取注漿試驗(yàn)，當(dāng)采用8.6MPa注漿壓力時(shí)，持續(xù)30min未發(fā)現(xiàn)孔口管有破壞現(xiàn)象，據(jù)此，我們確定了孔口管安設(shè)方案，安裝設(shè)計(jì)如圖3-1-21所示。圖3-1-21 孔口管安裝設(shè)計(jì)圖（一）機(jī)具材料孔口管安設(shè)機(jī)具材料如表3-1-12所示。表3-1-12 孔口管安設(shè)機(jī)具材料 序號(hào)機(jī)具材料名稱(chēng)型 號(hào)數(shù)量單位備 注1鉆機(jī)MKD-3S、MKD-5S臺(tái)130鉆頭、90鉆頭2孔口管108×1.5m個(gè)按斷面孔數(shù)配備，一端焊接法蘭盤(pán)3不飽和聚酯樹(shù)脂錨固劑23×60mm節(jié)30節(jié)/孔4連接件24個(gè)自制5水泥砂漿長(zhǎng)度1020cm灌入孔口管前端。水泥:砂=1:（34）（二）施工工藝流程

39、施工工藝流程如圖3-1-22所示。前端灌水泥砂漿封堵1020cm孔口管加工標(biāo)注鉆孔位置鉆130鉆孔長(zhǎng)1.4m放入錨固劑放入孔口管（后端加連接件）將鉆桿和連接件相連接邊旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)邊頂進(jìn)孔口管結(jié)束圖3-1-22 孔口管施工工藝流程圖 孔口管加工：采用108無(wú)縫鋼管加工制作，長(zhǎng)度1.5m，一端焊接法蘭盤(pán)。封堵：采用水泥:砂=1:3的水泥砂漿封堵孔口管前端（灌入）封堵長(zhǎng)度15cm，封堵時(shí)要搗固密實(shí)。鉆孔：采用MKD-5S鉆機(jī)和130鉆頭進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度1.4m。裝錨固劑：將30節(jié)不飽和聚酯樹(shù)脂錨固劑放入孔口內(nèi)。頂管：采用鉆機(jī)將孔口管頂入鉆孔中。四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用在工程隨后的注漿施工中，我們采取了研究的孔口管

40、安裝方案，如圖3-1-23?，F(xiàn)場(chǎng)采用69MPa注漿終壓進(jìn)行壓力控制，未出現(xiàn)孔口管破壞現(xiàn)象，可見(jiàn)，所研究的孔口管安裝方案達(dá)到了快速、安全的目的，值得在今后類(lèi)似工程中推廣應(yīng)用。圖3-1-23 孔口管現(xiàn)場(chǎng)安裝就位圖第五節(jié) 徑向注漿施工技術(shù)一、概述根據(jù)鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)圖紙，在圓梁山隧道毛壩向斜高壓富水區(qū)地段設(shè)計(jì)中，超前預(yù)注漿正洞為1090m，平導(dǎo)為1060m；徑向注漿正洞為1110m，平導(dǎo)為1140m。正洞徑向注漿占50.5%，平導(dǎo)徑向注漿占51.8%。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際注漿堵水施工中，徑向注漿所占的比例更大。二、徑向注漿方案實(shí)施的前提條件注漿方案選擇的合理與否對(duì)施工速度和施工進(jìn)度會(huì)造成很大影響。實(shí)施

41、全斷面超前預(yù)注漿要占用掌子面，這樣掌子面就沒(méi)有開(kāi)挖進(jìn)度，而實(shí)施開(kāi)挖后徑向注漿基本不會(huì)對(duì)掌子面開(kāi)挖形成影響，因而當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件適合徑向注漿時(shí)應(yīng)選擇徑向注漿措施。根據(jù)圓梁山隧道施工經(jīng)驗(yàn)，確定是否實(shí)施徑向注漿最可靠方法是超前探孔。通過(guò)利用超前探孔，判定水流方向，測(cè)算總涌水量，確定裂隙發(fā)育段和裂隙發(fā)育度，從而判析出前方地層在開(kāi)挖后是否能夠自穩(wěn)，是否存在著大量涌水、涌砂的可能，是否能保證涌出水量不會(huì)對(duì)施工造成太大的影響，并確定在開(kāi)挖施工完成后是否能對(duì)涌水量進(jìn)行控制。經(jīng)對(duì)圓梁山隧道高壓、富水區(qū)施工的研究分析，當(dāng)前方地層為富水巖裂隙構(gòu)造時(shí)，只要總涌水量不超過(guò)300m3/h。那么將不會(huì)對(duì)正常開(kāi)挖施工造成太大影響，

42、完全可以通過(guò)采取徑向注漿措施進(jìn)行注漿堵水。（一）探孔布置為了較準(zhǔn)確地判定水流方向和對(duì)總涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，需要對(duì)工作面進(jìn)行探孔布置。探孔共布置4個(gè)，分別位于左、右邊墻和左、右拱腰。探孔縱向探測(cè)長(zhǎng)度30m，終孔為開(kāi)挖輪廓線外1.5m，即外插角2.9°。每探測(cè)30m后，當(dāng)確認(rèn)前方可以開(kāi)挖時(shí)，開(kāi)挖施工25m，余留5m作為下一循環(huán)探測(cè)的余留巖墻。在現(xiàn)場(chǎng)探孔施工中，當(dāng)有一個(gè)探孔出現(xiàn)流水時(shí)，其它探孔應(yīng)減慢鉆進(jìn)，首先鉆進(jìn)出水孔，并不斷測(cè)試出水孔的涌水量，直到出水孔鉆到設(shè)計(jì)深度。按這一鉆探原則進(jìn)行探孔施工。期間，應(yīng)對(duì)每一個(gè)探孔涌水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在探孔施工結(jié)束后，如果沒(méi)有一個(gè)孔是滿孔流水，那么基本上可不再進(jìn)

43、行補(bǔ)探施工。否則，可通過(guò)分析各探水孔的水力聯(lián)系進(jìn)行補(bǔ)探設(shè)計(jì)和補(bǔ)探施工。（二）水流方向的判定通過(guò)各探水孔遇水時(shí)的鉆孔深度，確定前方巖層的走向。綜合各探水孔涌水量變化情況，分析探水孔之間的水力關(guān)系，確定水的來(lái)源方向。當(dāng)需要進(jìn)行補(bǔ)探時(shí)，主要在水源方向一側(cè)進(jìn)行補(bǔ)探，以進(jìn)一步確定水流方向和涌水量。（三）涌水量的分析與預(yù)測(cè)正確地分析出前方涌水量大小是確定注漿或開(kāi)挖的最主要依據(jù)之一。涌水量預(yù)測(cè)主要通過(guò)“預(yù)估涌水量穩(wěn)定性分析補(bǔ)探確定”這一程序進(jìn)行。1涌水量預(yù)估探水孔鉆探完成后，若探孔不是滿孔流水，則可以直接通過(guò)采用容器提水的方法進(jìn)行涌水量測(cè)試。這種情況下，涌水量40m3/h，測(cè)試的誤差不大。若基本是滿孔流水，

44、即涌水量40m3/h時(shí)，采用容器提水的方法很難較準(zhǔn)確地測(cè)試，這主要是在很短的時(shí)間內(nèi)所選擇的容器就被涌水充滿，測(cè)試時(shí)引起的時(shí)間誤差太大，造成測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。當(dāng)涌水量Q40m3/h時(shí)，可采用射程計(jì)算法進(jìn)行涌水量預(yù)估。如圖3-1-24。 圖3-1-24 涌水量測(cè)試方案示意圖將108孔口管變徑轉(zhuǎn)換為32mm的焊接水管，通過(guò)測(cè)試當(dāng)涌水射出高程為1m處的水平射程，從而估算出前方涌水量。計(jì)算方法如下：式中：水平射程（m），高程（m）取1m，流水時(shí)間（s），預(yù)估涌水量（m3/h），涌水速度（m/s），過(guò)水面積（m2），管徑（m），取32mm即0.032m。計(jì)算得：2涌水量穩(wěn)定性分析測(cè)試各探孔涌水量和總涌水量（

45、總涌水量可通過(guò)矩形堰測(cè)試），繪制涌水量變化曲線，以此分析前方涌水量的穩(wěn)定性。若涌水量呈穩(wěn)定性，每個(gè)探水孔涌水量都40m3/h，且總涌水量300m3/h時(shí)，基本上可以確定前方發(fā)生突涌水的可能性不大，可以進(jìn)行開(kāi)挖施工，否則應(yīng)進(jìn)行前方涌水量的準(zhǔn)確判析。3涌水量的準(zhǔn)確判析通過(guò)在水源側(cè)增補(bǔ)探孔的方式來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估前方發(fā)生突涌水的可能性。施工中一般按預(yù)設(shè)計(jì)的超前預(yù)注漿方案施作水源側(cè)的注漿鉆孔，通過(guò)鉆孔數(shù)量的增加，以使總涌水量進(jìn)行分配。若能達(dá)到實(shí)施幾個(gè)鉆孔后不再有滿孔流水現(xiàn)象。這時(shí)繼續(xù)觀測(cè)各孔流水量和總涌水量，分析其關(guān)系和規(guī)律性，通過(guò)對(duì)總涌水量進(jìn)行穩(wěn)定性分析，從而界定出前方發(fā)生突涌水的可能性。（四）確定裂隙發(fā)育

46、的分布特征裂隙發(fā)育的分布特征也是影響注漿方案制定的主要因素之一。對(duì)裂隙發(fā)育的分布特征可采用止?jié){塞卡位技術(shù)，通過(guò)水量觀測(cè)法進(jìn)行確定。如圖3-1-25所示。將水力膨脹式止?jié){塞下入鉆孔中，按1m，2m，29m的位置對(duì)止?jié){塞進(jìn)行卡位。通過(guò)注水，使止?jié){塞膨脹，通過(guò)測(cè)試芯管中的出水量，以確定測(cè)試段是否有水，以及水量大小。繪制水量隨鉆孔深度的分析特征曲線，由分布特征曲線判定水量的主要水源位置，從而確定鉆孔范圍內(nèi)的裂隙發(fā)育分布特征。圖3-1-25 裂隙發(fā)育分布特征測(cè)試方法示意圖（五）注漿前提條件能否實(shí)施徑向注漿方案，一般主要取決于對(duì)前方突水突泥的判定，對(duì)前方裂隙發(fā)育分布特征的分析，以及對(duì)開(kāi)挖后徑向注漿的可控性

47、評(píng)估等這三個(gè)條件。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，決定能否實(shí)施開(kāi)挖后徑向注漿方案的條件如下：1.當(dāng)前方為淤泥或粉細(xì)砂層等充填性溶洞，只要是有流水，那怕是只有35m3/h的流水，也會(huì)造成開(kāi)挖后掌子面不能自穩(wěn)，施工中易出現(xiàn)坍方、涌泥、涌砂等災(zāi)害，因而在這種情況下，不能實(shí)施開(kāi)挖后徑向注漿方案，必須采取超前預(yù)注漿加固方案。2.當(dāng)探孔區(qū)段總涌水量不穩(wěn)定，或采取預(yù)設(shè)計(jì)方案增加鉆孔數(shù)量35個(gè)后仍不能使任一鉆孔不再有滿孔流水現(xiàn)象，即Q40m3/ h時(shí)，不能實(shí)施開(kāi)挖后徑向注漿方案，必須采取超前預(yù)注漿加固方案。3.當(dāng)探孔區(qū)段總涌水量穩(wěn)定，但總涌水量超過(guò)300m3/h時(shí)，涌水會(huì)對(duì)開(kāi)挖施工造成較大的影響，因而不宜實(shí)施開(kāi)挖后徑向注漿方案

48、，必須采取超前預(yù)注漿加固方案。4.當(dāng)探孔區(qū)段總涌水量穩(wěn)定，并小于300m3/ h時(shí)，若鉆孔范圍內(nèi)裂隙分布均散，那么實(shí)施開(kāi)挖后徑向注漿很難保證初支質(zhì)量，很難解決施工后的滲漏水問(wèn)題，因而一般情況下不宜實(shí)施開(kāi)挖后徑向注漿方案，必須采取超前預(yù)注漿加固方案。綜合而言，開(kāi)挖后徑向注漿方案實(shí)施的條件為：（1）不適宜于動(dòng)水條件下的深埋型充填型淤泥和砂層溶洞。（2）總涌水量必須穩(wěn)定，且Q300m3/h。（3）涌水段裂隙分布范圍不得大于3m以上。三、徑向注漿材料（一）徑向注漿材料選擇徑向注漿作為工程結(jié)構(gòu)的一部分，它起到加固堵水和抗水壓的作用，因而在選擇徑向注漿材料時(shí)一定要綜合考慮注漿材料的耐久性、高強(qiáng)性以及收縮性

49、和無(wú)污染性。就注漿材料而言，目前國(guó)內(nèi)外常用的注漿材料可基本分為水泥基漿液和非水泥基漿液。水泥基漿液是指以水泥為基本主要材料所配制的漿液。常用的有普通水泥單液漿、超細(xì)水泥單液漿、以及目前尚未大量推廣應(yīng)用的HSC漿和TGRM漿。非水泥基漿液是指水泥基漿液以外的其它注漿材料，例如普通水泥-水玻璃雙液漿、改性水玻璃、環(huán)氧樹(shù)脂等。對(duì)于非水泥基漿液的耐久性，目前國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的看法不太一致。一部分專(zhuān)家根據(jù)注漿后地層產(chǎn)生涌水涌泥后漿液被沖出破壞這一現(xiàn)象，認(rèn)為該類(lèi)漿液的耐久性差。而另一部分專(zhuān)家則認(rèn)為漿液只要經(jīng)過(guò)充分化學(xué)反應(yīng)，生成凝膠的不易再繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)的化合物時(shí)則漿液本身已具有耐久性，至于漿液被破壞的這一現(xiàn)象是由

50、于漿液加固機(jī)理主要依賴于劈裂作用，如圖3-1-26、27所示。在動(dòng)水壓作用下，劈裂脈之間的夾層泥、砂被水逐漸沖擊，形成“滲透流水涌水”，從而形成大量破壞，涌水的發(fā)展將漿液主脈沖出。因而，只要地層注漿機(jī)理是劈裂作用，如果產(chǎn)生滲透水后置之不理，就有可能產(chǎn)生這一破壞現(xiàn)象，解決或避免這一破壞現(xiàn)象的主要方法是加密注漿孔數(shù)，加入鋼管形成支護(hù)構(gòu)架，采用超細(xì)型材料形成主脈下滲透，注漿過(guò)程中采用低壓力，小流量使主脈厚度減小。這樣只要能形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)體系，支護(hù)后實(shí)施徑向補(bǔ)強(qiáng)注漿，真正做到初支不滲漏，二襯無(wú)水，不使水形成動(dòng)水，那么地層越不容易被破壞。在此，我們傾向于第二種看法。但不管怎樣，作為徑向注漿而言，如果水泥

51、基材料能滿足要求，還是應(yīng)首選這類(lèi)漿材。 圖3-1-26 淤泥質(zhì)地層注漿劈裂機(jī)理圖片 圖3-1-27 粉砂層注漿劈裂機(jī)理圖片（二）漿液配比選擇普通水泥單液漿、超細(xì)水泥單液漿、HSC單液漿和TGRM單液漿進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，測(cè)試漿液的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、收縮率以及漿液的初凝和終凝時(shí)間等物理力學(xué)性能指標(biāo)。徑向注漿應(yīng)盡量采用高濃度漿液配比，以提高漿液的抗壓和抗剪能力，減少漿液的收縮率。同時(shí)在選擇漿液配比時(shí)，又要充分考慮漿液的可注性和可操作性要求，根據(jù)以往注漿施工經(jīng)驗(yàn)和室內(nèi)漿液試配結(jié)果，徑向注漿材料配比參數(shù)如表3-1-13所示。表3-1-13 徑向注漿材料配比表 序號(hào)漿液名稱(chēng)原材料要求宜選擇配比（水灰比）1普

52、通水泥單液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)C漿）P·O32.5R以上普通硅酸鹽水泥0.6:10.8:12超細(xì)水泥單液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)MC漿）MC-20細(xì)度以下超細(xì)水泥0.6:10.8:13HSC單液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)HSC漿）HSC材料0.8:11:14TGRM單液漿（簡(jiǎn)稱(chēng)T漿）TGRM-型材料0.8:11:1（三）漿液性能采用選擇的配比參數(shù)配制漿液進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表3-1-14所示。表3-1-14 徑向注漿材料性能試驗(yàn)結(jié)果表 材料名稱(chēng)普通水泥單液漿超細(xì)水泥單液漿HSC單液漿TGRM單液漿原材料名稱(chēng)P·O32.5R普硅水泥MC-20超細(xì)水泥HSC材料TGRM-材料漿液配比（水灰比）0.6:10.8:10.6

53、:10.8:11:11:1凝結(jié)時(shí)間初凝16h24h1h20min2h30min30min終凝21h48h9h12h30min30min抗壓強(qiáng)度（MPa）8h10.11d4.412.36.43d7.11.58.91.312.88.37d11.03.920.57.016.89.628d20.510.024.217.119.912.490d23.017.829.223.620.713.8抗折強(qiáng)度（MPa）8h1.81d1.42.01.93d2.30.82.80.71.02.37d3.31.83.62.41.32.328d5.03.05.64.11.33.190d5.74.45.14.91.11.8試件收縮率-3.34%-6.3%-1.79%-6.7%2.2%0.42%注：1.初凝時(shí)間以漿液不流動(dòng)為止，終凝以漿液有強(qiáng)度、固化，可以脫模為止。2.試件脹縮率正值指試件