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注漿堵水加固設(shè)計(jì)及施工工藝的論文1500字
引漢濟(jì)渭調(diào)水工程是針對(duì)關(guān)中地區(qū)缺水問題提出的省內(nèi)南水北調(diào)工程的骨干調(diào)水線路，也是陜西省委、x政府提出的“兩引八庫”重點(diǎn)水源工程之一，該項(xiàng)工程地跨黃河、長江兩大流域，穿越秦嶺屏障，主要由黃金峽水利樞紐、秦嶺輸水隧洞和三河口水利樞紐等三大部分組成。本工程項(xiàng)目所擔(dān)負(fù)的隧洞段地處西安水源地上游敏感位置為引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧道的越嶺段，是決定整體工期的關(guān)鍵線路，隧洞處于中等富水區(qū)，預(yù)測(cè)涌水量較大，滲漏水現(xiàn)象比較嚴(yán)重，分布有較多的斷層破碎帶及影響段，斷裂構(gòu)造縱橫交錯(cuò)，裂隙發(fā)育，同時(shí)原生層理也發(fā)育，各種成因的節(jié)理、裂隙互相切割成網(wǎng)絡(luò)狀，構(gòu)造作用強(qiáng)烈，巖體裂隙貫通性強(qiáng)，這些因素的地段將會(huì)給隧道施工各工序及水處理帶來較大困難。因此，為確保施工安全進(jìn)度，在裂隙發(fā)育、滲漏水情況較嚴(yán)重、圍巖穩(wěn)定性較差的部分地段設(shè)計(jì)采取洞內(nèi)注漿堵水加固技術(shù)，來降低圍巖的滲透系數(shù)，提高圍巖自穩(wěn)能力，確保隧洞建設(shè)與運(yùn)營的安全。
1 工程概況
引漢濟(jì)渭工程中秦嶺輸水隧洞全長 98. 30km，處于秦嶺嶺北中低山區(qū)，圍巖為角閃石英片巖、千枚巖夾角閃石英片巖，微風(fēng)化 ～ 未風(fēng)化，受地質(zhì)構(gòu)造影響較重～ 嚴(yán)重，節(jié)理裂隙較發(fā)育 ～ 發(fā)育，呈塊狀及中厚層狀結(jié)構(gòu)，隧洞埋深為 350 ～ 700m( 屬深埋越嶺隧洞) ，角閃石英片巖以Ⅲ類圍巖為主，fk= 800kPa; 千枚巖以Ⅳ類圍巖為主，fk= 700kPa。本區(qū)域內(nèi)斷層帶主要物質(zhì)為碎裂巖、糜棱巖、斷層角礫，Ⅴ 類圍巖，fk= 300 ～500kPa。施工中在斷層帶可能產(chǎn)生圍巖失穩(wěn)、突然涌水; 在炭質(zhì)千枚巖分布帶局部可能產(chǎn)生坍塌變形。在引水隧洞穿越富水標(biāo)段過程中，洞壁與掌子面出現(xiàn)的滴水、滲水現(xiàn)象均較為嚴(yán)重，甚至在局部洞內(nèi)壁出現(xiàn)小股水流。
目前，本段日常涌水量約 7000m3/ d，其中下游主要涌水里程段分別為 K66 + 280 ～ K66 + 290( 涌水量約 500m3/ d) 、K66 + 529. 5 ～ K66 + 544. 5 ( 涌水量約2000m3/ d) 、K66 + 710 ～ K66 + 730( 涌水量約 2800m3/d) ; 上游主要涌水里程段分別為 K64 + 880 ～ K64 +860( 涌水量約 300m3/ d) 、K64 + 690 ～ K64 + 680( 涌水量約 200m3/ d ) 、K64 + 640 ～ K64 + 630 ( 涌水量約320m3/d) 、及 K64 + 500 ～ K64 + 350( 涌水量約 500m3/d) ，預(yù)測(cè)隧洞可能出現(xiàn)的最大涌水量 32040m3/ d。裂隙水非常發(fā)育，并呈長流水狀況，對(duì)施工造成嚴(yán)重干擾，尤其是該隧洞處于水資源保護(hù)地，為盡可能減少涌水量，實(shí)施堵水注漿加固施工。
2 注漿堵水加固設(shè)計(jì)
2. 1 設(shè)計(jì)原則
本段堵水為施工期注漿堵水加固，主要是實(shí)現(xiàn)減少隧洞涌水量，保證隧道人員及機(jī)械設(shè)備安全，并且對(duì)于保護(hù)水資源環(huán)境意義重大�；趯�(duì)此洞段地下涌水特征分析，屬于較大水量出水口且具有承壓力的地下水封堵，張性節(jié)理較多，且平行發(fā)育，沿張性節(jié)理分布的裂隙走向范圍較廣，再結(jié)合此洞段的錨噴支護(hù)型式，綜合考慮確定此洞段堵水注漿的布孔形式及孔深。
2. 2 設(shè)計(jì)參數(shù)
2. 2. 1 注漿孔布置堵水注漿孔布置根據(jù)不同里程段涌水形式、出水點(diǎn)位置及涌水量大小分別制定設(shè)計(jì)參數(shù)，里程段 K66+ 529. 5 ～ K66 + 544. 5、K66 + 710 ～ K66 + 730( 邊墻及洞底均有出水點(diǎn)) 采用間排距 2. 2m × 1. 5m 均勻布孔方式( 圖 1) ; K64 +880 ～ K66 +860、K64 +690 ～ K64 +680、K64 + 640 ～ K64 + 630 及 K66 + 280 ～ K66 + 290( 邊墻局部有出水點(diǎn)) 采用間距1. 0m ×1. 0m 出水孔周邊加密布置; K64 +500 ～ K64 +350( 拱墻大面積滲水)采用 3. 0m ×1. 5m 拱墻均勻布控方式( 圖 2) ，注漿孔呈梅花型布置，孔向呈放射狀，并在漏水部位適當(dāng)加密注漿孔; 通過對(duì)主孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，在裂隙走向和傾向比較明確的情況下，根據(jù)裂隙結(jié)構(gòu)面走向、產(chǎn)狀位置有針對(duì)性的布孔，使鉆孔盡量與裂隙面斜向相交�！緢D略】
2. 2. 2 孔深設(shè)計(jì)一般情況下徑向注漿孔 5. 0m，頂水注漿孔 8. 0m，集中出水點(diǎn) 0. 5m 范圍內(nèi)加密注漿孔，加密徑向注漿孔 3. 5m; 孔徑 50mm。在實(shí)際施工中根據(jù)孔位的不同并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行合理的調(diào)整，以確保堵水注漿效果。
2. 2. 3 注漿壓力設(shè)計(jì)按測(cè)定的主出水孔壓力 1. 5MPa，或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況在出水孔壓力 1. 5MPa 的狀況下適當(dāng)加大注漿壓力，具體數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最終確定合理的注漿壓力經(jīng)驗(yàn)值。
3 注漿堵水加固施工工藝
根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及本次注漿目的，確定合理施工工藝，并按工藝流程嚴(yán)格執(zhí)行，確保施工效果。具體施工工藝流程見圖 3�！緢D略】
3. 1 鉆孔方式及方法
3. 1. 1 布孔方式先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)潮濕的洞壁面，確定系統(tǒng)堵水注漿孔布設(shè)的范圍，然后利用卷尺按 2. 2m × 1. 5m 的間排距進(jìn)行等距布孔( 或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需要合理調(diào)整孔間排距) ，繪出注漿孔布置圖，依據(jù)環(huán)序原則施工。在靠近主裂隙附近的鉆孔孔向斜向鉆孔，使其與主裂隙斜向相交。
3. 1. 2 鉆孔方法從下游向上游方向鉆孔，一次性成孔，鉆孔孔徑?50mm，在鉆孔后埋設(shè)模袋塞。
3. 2 注漿施工工藝
3. 2. 1 注漿材料采用 525 號(hào)普通硅酸鹽水泥 － 水玻璃雙液漿注漿、水玻璃及化學(xué)控制液( 水性聚氨酯) 等，串漿的裂隙表面采用快速堵漏劑( 速凝水不漏或錨固劑) ; 當(dāng)在注漿過程中出現(xiàn)特殊情況時(shí)應(yīng)結(jié)合水泥 － 化學(xué)控制雙液( 水性聚氨酯) 等。
3. 2. 2 注漿方法根據(jù)實(shí)際情況，通過定位地質(zhì)鉆孔、清孔，安裝孔口管，注漿機(jī)高速攪拌雙液漿并由注漿泵加壓注注，注漿材料采用普通硅酸鹽水泥 － 水玻璃注注、水泥 － 化學(xué)控制液( 水性聚氨酯) 雙液注注等綜合的注漿方法。
一次性造孔至設(shè)計(jì)孔深，分排分序純壓式或循環(huán)式注漿�，F(xiàn)場(chǎng)采用由下向上，由外向內(nèi)，先單環(huán)再雙環(huán)，環(huán)內(nèi)先單數(shù)孔再雙數(shù)孔逐漸加密原則進(jìn)行施工，并先注底部孔，再注頂部孔。采用一次成孔、孔口卡塞( 模袋或水壓塞) 一次注漿，注漿方法采用純壓式。
3. 2. 3 注漿漿液水灰比和變漿標(biāo)準(zhǔn)( 1) 水灰比。注漿水灰比擬采用 1. 5: 1、1: 1、0. 8: 1、0. 5: 1 二個(gè)比級(jí)，開注水灰比采用 1. 5: 1，漿液濃度由稀到濃逐級(jí)變化。鉆孔沖洗過程中如果發(fā)現(xiàn)串漿冒漿現(xiàn)象，可采用較低級(jí)的濃漿注漿，并采用降壓、限流、間歇注漿等措施，再無效時(shí)則加入 3% ～ 10% 的水玻璃等技術(shù)措施。( 2) 漿液變換標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，和注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比; 當(dāng)某級(jí)漿液注入量大于 30L/min 或注入量已達(dá) 300L 以上或注漿時(shí)間已大于 30min，而注漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)水灰比。
3. 2. 4 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)暫定為: 根據(jù)工地施工實(shí)際情況會(huì)同監(jiān)理工程師確定或在注漿段設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于 1L/min 后，繼續(xù)注注 10min，可結(jié)束注漿。
3. 2. 5 注漿效果檢驗(yàn)采用堵水注漿前對(duì)流量測(cè)試方法，對(duì)注漿后的流量進(jìn)行測(cè)定。每 30m 長滲漏水洞段在堵水注漿完成后，殘余滲漏水總量不大于 3L/S，單點(diǎn)集中出水點(diǎn)不大于 0. 5L/S，從而滿足隧洞錨噴支護(hù)或混凝土襯砌施工條件和施工質(zhì)量。
3. 2. 6 注漿孔封孔( 1) 注漿工作完成后及時(shí)封孔，對(duì)于未漏水的孔與小流量孔時(shí)可在封孔前排除孔內(nèi)稀漿，將孔內(nèi)污物沖洗干凈; 堵水注漿封孔應(yīng)采用“全孔注漿封孔法”; 封孔材料采用水泥漿或水泥砂漿，水泥漿的水灰比不大于 0. 5: 1。( 2) 如使用模袋塞注漿，在注漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后關(guān)閉閘閥進(jìn)行閉漿，直到壓力歸零，孔口無返漿為止。
3. 3 特殊情況處理
3. 3. 1 串漿處理在注漿過程中，為防止?jié){液從其它鉆孔內(nèi)流出，采取如下措施:
( 1) 適當(dāng)?shù)卦鲩L相鄰兩個(gè)次序孔先后施工的間隔時(shí)間，使前一次序孔注注的漿液基本上已經(jīng)凝固后，再開始后一次序孔的鉆注工作，防止新注入的漿液前期已注入到裂隙中的漿液結(jié)石沖開一條通路由已注的或其它鉆孔中串出。
( 2) 當(dāng)串漿孔為正在鉆進(jìn)鉆孔時(shí)，應(yīng)立即停鉆，在串漿孔內(nèi)漏漿處以上部位安設(shè)注漿塞，堵塞嚴(yán)密，在注漿孔中依據(jù)施工技術(shù)要求正常地進(jìn)行注漿，待注漿結(jié)束后，串漿孔間恢復(fù)正常鉆進(jìn)。
3. 3. 2 漏漿孔段的處理發(fā)生大量漏漿，一般可按下述原則進(jìn)行處理:
( 1) 降低注漿壓力。用低壓甚至用自流式注漿，待裂隙逐漸充滿足注漿，降低流動(dòng)性后，再逐漸升高壓力，按正常的施工要求進(jìn)行注漿。
( 2) 增大漿液濃度。使用濃度大的漿液，或使用摻加細(xì)砂的濃漿注注，降低漿液的流動(dòng)性，同時(shí)再適當(dāng)?shù)亟档蛪毫Γ梢韵拗茲{液的流動(dòng)范圍。
( 3) 間歇注漿。注漿過程中，每連續(xù)注注一定時(shí)間，或在注入一定數(shù)量的干料后，就暫時(shí)停注，待凝一定時(shí)間，而后再注，這種有目的時(shí)注時(shí)停的注漿就是間歇注漿。
4 材料設(shè)備及人員配置
合理的資源配置能提高隧洞滲、漏水治理的效率，同時(shí)還能節(jié)省部分材料消耗、降低施工成本及時(shí)間。
4. 1 人員配置
本次堵水注漿人員安排: 管理人員 4 人，技術(shù)工人12 人，根據(jù)工程量及工期需要，人員可隨時(shí)增加，以滿足工程需要。
4. 2 材料及設(shè)備配置
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要配備材料及設(shè)備，以滿足堵水注漿施工，堵水注漿施工主要設(shè)備材料配置見表 1 和表 2 所示。【表1-2】
5 結(jié)語
在輸水隧洞開挖過程期間，采用注漿堵水加固技術(shù)可對(duì)裂隙發(fā)育、洞壁與掌子面出現(xiàn)的滴水、滲水現(xiàn)象較為嚴(yán)重的破碎圍巖進(jìn)行加固處理，經(jīng)過注漿堵水加固處理后的隧洞段，可減少地下水排放量、降低滲水率，能有效防治隧洞穿越不良巖層時(shí)出現(xiàn)突水塌方等地質(zhì)災(zāi)害，提高圍巖自穩(wěn)能力，確保其施工人員及隧洞建設(shè)與運(yùn)營的安全。
秦嶺段輸水隧洞注漿堵水加固實(shí)踐表明，下游主要涌水里程段 K66 + 280 ～ K66 + 290、K66 + 529. 5 ～K66 + 544. 5、K66 + 529. 5 ～ K66 + 544. 5、K66 + 710 ～K66 + 730 段、上游主要涌水里程段 K64 + 880 ～ K64 +860、K64 + 690 ～ K64 + 680、K64 + 640 ～ K64 + 630 和K64 + 500 ～ K64 + 350 段，在未注漿前地下水的總流量預(yù)計(jì)達(dá)到 32040m3/ d，采用以上方法注漿后，地下水的總流量降低至設(shè)計(jì)要求，止水效率達(dá)到 92%，收到了預(yù)期的效果。
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