隧道富水注浆快速堵水技术
高铁隧道穿越高压富水断裂带快速堵水施工工法

高铁隧道穿越高压富水断裂带快速堵水施工工法高铁隧道穿越高压富水断裂带快速堵水施工工法一、前言高速铁路的发展已经成为城市间快速交通的重要方式,而隧道工程作为高铁线路的重要组成部分,对地质条件要求较高。
但是,在一些特殊地质环境下,如高压富水断裂带,施工可能会遇到水涌、岩爆等严重问题。
因此,针对高压富水断裂带的隧道施工,需要采用快速堵水施工工法,保障施工安全和工期。
二、工法特点高铁隧道穿越高压富水断裂带快速堵水施工工法有以下主要特点:1. 采用搅拌桩分段压水技术,将整个施工断面分为若干个部分,逐段压入搅拌桩堵水,有效控制水压。
2. 结合注浆封孔技术,在每一个搅拌桩当中,注入优质的水泥浆,形成高强度的阻水层,保证隧道周边地质的稳定。
3. 采用快速施工工艺,缩短工期,提高施工效率。
每段搅拌桩在施工周期内进行完整的堵水施工。
4. 高质量施工,通过严格的质量控制和现场监测,确保工程质量和施工安全。
三、适应范围该工法适用于高压富水断裂带隧道工程,特别是需要快速堵水施工的项目。
四、工艺原理该工法的实施原理是通过植桩、注浆封孔和现场施工控制等技术措施,有效堵塞断裂带中的水源,保证施工过程中的安全和稳定。
采用搅拌桩分段压水技术,可以将隧道断面分为若干个部分,然后逐段进行搅拌桩的施工,将水压控制在可控范围内。
同时,在每个搅拌桩施工当中进行注浆封孔,形成高强度的阻水层,确保水源被有效封堵。
五、施工工艺1. 预处理:对隧道周边的地质条件进行勘察和分析,确定断裂带位置和水源情况。
2. 植桩施工:根据实际需要,确定植桩的数量和位置,并进行专门的施工准备。
3. 搅拌桩施工:采用专用的设备进行搅拌桩施工,将整个断面分段压入搅拌桩,进行水压控制。
4. 注浆封孔:在每个搅拌桩施工完毕后,进行注浆封孔,形成阻水层。
5. 现场施工控制:通过严格的现场施工控制,确保每个施工阶段的工作质量和施工安全。
六、劳动组织根据具体工程规模和施工条件,确定施工所需的劳动人数、施工队伍和工作安排,合理组织施工。
富水岩溶隧道注浆堵水技术探讨

富水岩溶隧道注浆堵水技术探讨摘要:本文主要针对富水岩溶隧道注浆堵水的技术展开了探讨,通过结合具体的工程实例,对注浆材料的选择作了详细的说明,并为注浆施工作了系统的阐述和给出了一些相关的措施,以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词:隧道工程;富水岩溶;注浆堵水引言在富水岩溶地区进行隧道施工,具有着极大的难度和挑战性,但是随着建设技术的发展,特别是注浆堵水技术的应用,使得我国在富水岩溶地区修建隧道越来越普遍。
然而在实际施工中,注浆堵水的施工技术还未完全应用成熟,还需要相关的工作者不断探索,以寻求更佳的富水岩溶隧道建设的施工技术。
1 工程概况1.1 地质特征隧道左右线采用分离式双洞单向3车道,中线间距为20m,为大断面小净距隧道。
1.2 涌水情况隧道右洞开挖掘进至K5+381时,开始出现涌水,涌水纵断面如图1所示,在掌子面前方钻孔进行超前地质预报,随着钻孔加深涌水量越来越大,至15m时由于水量太大,无法继续施作钻孔,隧道掌子面全断面水流量约为920m3/h,单孔动水压力0.03~0.061MPa,水温37℃,涌水压力较小,水温较高。
经过6d洞内、外水量监测,洞内水流量没有明显减小趋势,洞外泉眼、水库、居民饮水点、水塘等主要水文监控点水位没有明显下降,水温保持在37℃。
利用地质雷达对掌子面进行探测,探测结果表明前方围岩为岩溶角砾岩,较破碎,裂隙发育,整体性较差,围岩含水丰富。
通过水文地质分析和现场涌水揭露,认为涌水主要来源于岩溶角砾岩及与其存在联通关系的灰岩岩溶管道,且属深部岩溶管道涌水。
图1 涌水段纵断面2 注浆材料选择注浆材料的选取应根据堵水要求、加固要求,是否作为永久性支护结构,以及注浆材料浆液的可注性、可控性、环保性、经济性等方面综合考虑进行选择。
2.1 注浆材料及配合比的确定根据隧道的水文地质条件,选择普通硅酸盐水泥及38~42°Be、模数3.1~3.4的水玻璃作为主要注浆材料。
隧道穿越富水软硬岩层接触带的创新注浆堵水技术

收稿日期:2019-12-23 作者简介:金煜堃(1987‐),男,工程师,研究方向铁路工程施工。
隧道穿越富水软硬岩层接触带的创新注浆堵水技术堃金煜(中铁十九局集团第五工程有限公司 辽宁大连 116100)摘要:新建赤峰至京沈高铁喀左站铁路工程建平隧道施工过程中,注浆采用“先止水、后加固”的注浆理念,即先压注“磷酸+水玻璃”注浆液快速堵水,接着再压注“水泥+水玻璃”注浆液提高止水固结体强度的创新注浆堵水技术,顺利、安全地通过了隧道富水软硬岩层接触带的开挖施工。
文章介绍了这种注浆堵水技术的工艺原理、施工工艺流程,详细阐述了施工操作要点。
对同类工程有一定的参考价值。
关键词:隧道施工“磷酸+水玻璃”注浆液“水泥+水玻璃”注浆液双浆液注浆中图分类号:U455.43 文献标识码:A 文章编号:1673-1816(2020)04-0012-06当隧道开挖施工通过极高风险的富水软硬岩层接触带时,一般多采用超前周边帷幕注浆的方法进行堵水。
我们在建平隧道掘进施工中发现,使用这种注浆堵水方法效果不佳,掌子面仍然有线状、股状出水,岩层依然松散,施工安全隐患较大。
针对上述情况,我们使用先压注“磷酸+水玻璃”注浆液快速堵水,接着再压注“水泥+水玻璃”注浆液加强止水固结体强度的创新注浆堵水方法,顺利地通过了隧道富水软硬岩层接触带的开挖施工。
实践证明这种施工方法不但堵水效果好,还加固了被开挖的岩体,施工操作简单快捷,工程造价相对较低,还能保证施工安全。
1 工程概况新建赤峰至京沈高铁喀左站铁路工程CFSG-3标段的建平隧道全长11340m ,主要岩性包括片麻岩、凝灰岩和安山岩,Ⅳ级、Ⅴ级围岩占隧道全长的66%。
其中:DK030+060~DK036+300段为片麻岩,强风化,节理裂隙较发育,岩体较破碎; DK036+300~DK037+800段为凝灰岩,强风化,节理裂隙较发育,岩体较破碎,呈角砾碎石状压碎结构;DK037+800~DK041+400段为安山岩,弱风化,节理裂隙很发育,岩体破碎,呈角砾碎石状,松散结构,易发生围岩失稳塌方和大变形。
隧道及地下工程注浆堵水和加固技术

隧道及地下工程注浆堵水和加固技术隧道及地下工程注浆堵水和加固技术隧道及地下工程注浆堵水和加固技术1 前言水是隧道工程之首害。
由于隧道的开挖,揭开了地下水的通道,水的流出带走了大量的岩石赖于胶结充填的物质,使围岩的整体结构强度降低,支护效用大打折扣;水压力的作用又使围岩应力重分布及其变形进程加剧,发生坍塌的可能性加大,严重影响工程的安全顺利进展。
大瑶山隧道班古坳竖井突水淹井,延误工期一年多,直接经济损失几百万元;日本青涵海底隧道涌水淹没平导3000m,淹没正洞1200m,误时一年零四个月,经济损失也非常巨大,有的更为严重的水害迫使工程停止或废弃改道。
因此,如何有效地克服地下水的危害,保障隧道工程的安全顺利进展,对于实现隧道工程施工技术、经济效益的提高,具有世界性的重要意义。
以前山岭隧道施工的防水原则是“以排为主,以堵为辅,排堵结合”,利用自然坡实行自然排水来克服水害,但是,随着环保问题日益受到重视,为避免地下水位大幅下降,破坏周围环境,影响居民生产、生活。
注浆作为堵水和加固围岩的一项技术,对于克服地下水是非常有效的,它具有效果好,安全性较高,施工技术易于掌握等优点,在目前隧道工程中得到广泛的应用,设备、材料、工艺迅速发展,日臻完善。
在一般情况下,注浆由于相对造价较高,工序较复杂,不是隧道施工的正常工序。
但是对于克服涌水危害,通过复杂困难地质地段,注浆是一种有效的手段,也是作为一项必不可少的技术储备和应急措施。
2 注浆概述2.1 注浆的发展注浆用于堵水和改良地层已有几百年的历史。
注浆技术的历史大致可分为四个阶段:原始粘土浆液阶段(1802~1857年),初级水泥浆液注浆阶段(1858~1919年),中级化学浆液注浆阶段(1902~1969年),现代注浆阶段(1969年以后)。
早在1802年,法国人查理斯·贝里格尼在修理第厄普冲刷闸时,用一种木制冲击筒装置,人工垂击方法向地层挤压粘土浆液,被认为是注浆的开始。
隧道及地下工程注浆堵水和加固技术精品

隧道及地下工程注浆堵水和加固技术1 前言水是隧道工程之首害。
由于隧道的开挖,揭开了地下水的通道,水的流出带走了大量的岩石赖于胶结充填的物质,使围岩的整体结构强度降低,支护效用大打折扣;水压力的作用又使围岩应力重分布及其变形进程加剧,发生坍塌的可能性加大,严重影响工程的安全顺利进展。
大瑶山隧道班古坳竖井突水淹井,延误工期一年多,直接经济损失几百万元;日本青涵海底隧道涌水淹没平导3000m,淹没正洞1200m,误时一年零四个月,经济损失也非常巨大,有的更为严重的水害迫使工程停止或废弃改道。
因此,如何有效地克服地下水的危害,保障隧道工程的安全顺利进展,对于实现隧道工程施工技术、经济效益的提高,具有世界性的重要意义。
以前山岭隧道施工的防水原则是“以排为主,以堵为辅,排堵结合”,利用自然坡实行自然排水来克服水害,但是,随着环保问题日益受到重视,为避免地下水位大幅下降,破坏周围环境,影响居民生产、生活。
注浆作为堵水和加固围岩的一项技术,对于克服地下水是非常有效的,它具有效果好,安全性较高,施工技术易于掌握等优点,在目前隧道工程中得到广泛的应用,设备、材料、工艺迅速发展,日臻完善。
在一般情况下,注浆由于相对造价较高,工序较复杂,不是隧道施工的正常工序。
但是对于克服涌水危害,通过复杂困难地质地段,注浆是一种有效的手段,也是作为一项必不可少的技术储备和应急措施。
2 注浆概述2.1 注浆的发展注浆用于堵水和改良地层已有几百年的历史。
注浆技术的历史大致可分为四个阶段:原始粘土浆液阶段(1802~1857年),初级水泥浆液注浆阶段(1858~1919年),中级化学浆液注浆阶段(1902~1969年),现代注浆阶段(1969年以后)。
早在1802年,法国人查理斯·贝里格尼在修理第厄普冲刷闸时,用一种木制冲击筒装置,人工垂击方法向地层挤压粘土浆液,被认为是注浆的开始。
此后法国在19世纪中叶,应用这种注浆方法对建筑物的地基进行加固,1802年到1857年期间,注浆技术处于萌芽阶段,浆液主要是粘土、火山灰、生石灰等简单材料。
高铁隧道穿越高压富水断裂带快速堵水施工工法(2)

高铁隧道穿越高压富水断裂带快速堵水施工工法高铁隧道穿越高压富水断裂带快速堵水施工工法一、前言随着高铁建设的不断推进,许多高铁线路需要穿越高压富水断裂带来完成工程建设。
然而,断裂带的富水特性给隧道工程施工带来了很大的困难。
为了保证隧道的施工安全和有效进展,研究人员提出了一种快速堵水施工工法,以应对高压富水断裂带的挑战。
二、工法特点该工法具备以下几个特点:1. 快速堵水:采用先进的技术手段和设备,能够快速堵住断裂带的水源。
2. 高效施工:整个施工过程简洁明了,操作简便,施工效率高。
3. 环保节能:减少施工对环境的影响,降低能源消耗。
4. 可靠稳定:施工后的堵水效果可靠,确保隧道内干燥稳定。
三、适应范围该工法适用于需要穿越高压富水断裂带的隧道工程,特别是那些具有丰富水资源的断裂带。
四、工艺原理快速堵水施工工法基于以下原理:1. 施工工法与实际工程之间的联系:根据实际工程情况,选择合适的施工工法和工艺。
2. 采取的技术措施:通过注浆、封闭、隔离等技术手段,将断裂带中的水源有效地堵住,确保隧道施工的安全进行。
五、施工工艺快速堵水施工工法包括以下几个施工阶段:1. 断裂带勘察:对断裂带的富水特性进行认真勘察,确定堵水方案和使用的材料。
2. 施工准备:准备堵水所需的设备、材料和人员,并制定详细施工计划。
3. 断裂带封堵:根据施工计划,采用注浆、封闭等技术手段,将断裂带中的水源有效地堵住。
4. 隧道施工:在堵水完成后,进行正常的隧道施工工作,包括挖掘、支护和铺设线路等。
六、劳动组织在施工过程中,需要合理组织劳动力,确保施工进展顺利。
根据具体需求,安排专业施工队伍,提供必要的培训和指导。
七、机具设备施工中需要使用的机具设备包括注浆机、封闭设备、堵水材料等。
这些设备具有高效、稳定的特点,能够满足堵水施工的需求。
八、质量控制为确保施工质量,需要采取一系列的质量控制方法和措施。
包括设立专门的质量检测部门,定期进行现场检查和验收,保证施工符合设计要求。
富水隧道径向注浆堵水技术

富水隧道径向注浆堵水技术作者:计克伟来源:《价值工程》2020年第22期摘要:在小断面隧道施工中所面临的难题之一是水的问题,水不仅影响工作面的安全,同时也对地面构筑物及地表有一定的威胁。
如何对富水隧道掌子面进行加固止水是施工的关键,引汉济渭秦岭输水隧洞工程某区间段采用径向注浆堵水技术成功的完成了富水段的施工。
以此表明在富水岩层采用径向注浆注浆堵水技术是可行、有效的。
本文针对此实例,详细论述径向注浆堵水技术的原理、工艺流程,及径向注浆堵水技术在富水区注浆堵水应用的效果。
Abstract: One of the problems faced in the construction of small-section tunnels is the problem of water. Water not only affects the safety of the working face, but also poses a certain threat to the ground structures and the surface. How to carry out the reinforcement and water-stop of the face of the rich water tunnel is the key to the construction. The construction of the rich water section was successfully completed by using the radial grouting technology and water blocking technology in a section of the Qinling Water Conveyance Tunnel Project in Hanjiang-to-Weihe River Water Transfers Project. This shows that it is feasible and effective to use radial grouting and water blocking technology in water-rich rock formations. Aiming at this example, this paper discusses in detail the principle and technological process of radial grouting and water blocking technology, and the effect of radial grouting and water blocking technology in grouting and water blocking in water-rich areas.关键词:径向堵水;富水岩层;双液浆Key words: radial water plugging;water-rich rock formation;double-liquid slurry中图分类号:U455.4; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码:A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号:1006-4311(2020)22-0144-031; 工程概述1.1 工程概况引汉济渭工程地跨黄河、长江两大流域,穿越秦岭屏障,经过总长98.3km的秦岭隧洞将水送至关中。
隧道富水注浆快速堵水技术

富水隧道注浆快速堵水技术张胜(中铁十七局集团有限公司山西太原 030006) 摘要:兰武铁路二线乌鞘岭隧道6号斜井工区隧道地质复杂,以三叠系砂岩为主,地下水发育,与地表连通性好,隧道位于地表严重缺水的甘肃武威境内,为保护地表水环境,在隧道设计中采取了“以堵为主,排为辅”的全方位注浆堵水,对以往隧道地下水“以排为主”的设计原则是一种理念的革新,对今后类似隧道的设计和施工具有一定的借鉴价值。
关键词:环境保护注浆堵水一、工程水文地质情况、地表环境及用水条件1.工程地质及水文地质情况乌鞘岭特长隧道位于兰新铁路兰州~武威南段增建第二线打柴沟车站与龙沟车站之间。
设计为两座单线隧道,长20050米,隧道出口段线路位于半径为1200m的曲线上,除左、右线缓和曲线伸入隧道127.29m及68.84m外,其余地段均位于直线上,线间距为40m;两座隧道线路纵坡相同,主要为11‰的单面下坡,右线隧道较左线隧道高0.56~0.73m。
6号斜井井口位于芨芨沟上游右岸斜坡地带,沟谷较开阔,常年无水,在雨季有少量流水。
斜井长2135.38m,平均坡度11.8%;根据乌鞘岭建指任务划分,担负正洞左线平导700m及F4断层的施工任务,最终完成左线平导及扩挖2513m,右线600m施工任务。
斜井口上覆第四系全新统坡、洪积碎石土,稍密、稍湿,Ⅲ级硬土,б0 = 400kPa,Ⅴ级围岩,下伏基岩为三叠系上统的砂岩夹页岩,为洞身穿过的主要地层,砂岩为主,夹页岩及薄层煤,Ⅳ级软石~Ⅴ级的次坚石,б0= 800kPa,Ⅲ级~Ⅴ级围岩。
弱富水区,设计水量1520m3/d。
正洞平导洞身通过三叠系上统砂岩夹页岩及薄层煤,砂岩为主。
岩体受地质构造影响较严重,节理很发育~发育,岩体较破碎~较完整,呈层状、块石碎石状~块状结构。
Ⅳ级软石~Ⅴ级次坚石,Ⅲ级、Ⅳ级围岩。
该段为基岩裂隙弱富水段,岩体原生层理发育,构造及风化节理裂隙,地下水储存于原生层理、构造及风化节理裂隙中。
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富水隧道注浆快速堵水技术张胜(中铁十七局集团有限公司山西太原030006) 摘要:兰武铁路二线乌鞘岭隧道6号斜井工区隧道地质复杂,以三叠系砂岩为主,地下水发育,与地表连通性好,隧道位于地表严重缺水的甘肃武威境内,为保护地表水环境,在隧道设计中采取了“以堵为主,排为辅”的全方位注浆堵水,对以往隧道地下水“以排为主”的设计原则是一种理念的革新,对今后类似隧道的设计和施工具有一定的借鉴价值。
关键词:环境保护注浆堵水一、工程水文地质情况、地表环境及用水条件1.工程地质及水文地质情况乌鞘岭特长隧道位于兰新铁路兰州~武威南段增建第二线打柴沟车站与龙沟车站之间。
设计为两座单线隧道,长20050米,隧道出口段线路位于半径为1200m的曲线上,除左、右线缓和曲线伸入隧道127.29m及68.84m外,其余地段均位于直线上,线间距为40m;两座隧道线路纵坡相同,主要为11‰的单面下坡,右线隧道较左线隧道高0.56~0.73m。
6号斜井井口位于芨芨沟上游右岸斜坡地带,沟谷较开阔,常年无水,在雨季有少量流水。
斜井长2135.38m,平均坡度11.8%;根据乌鞘岭建指任务划分,担负正洞左线平导700m及F4断层的施工任务,最终完成左线平导及扩挖2513m,右线600m施工任务。
斜井口上覆第四系全新统坡、洪积碎石土,稍密、稍湿,Ⅲ级硬土,б0 = 400kPa,Ⅴ级围岩,下伏基岩为三叠系上统的砂岩夹页岩,为洞身穿过的主要地层,砂岩为主,夹页岩及薄层煤,Ⅳ级软石~Ⅴ级的次坚石,б0= 800kPa,Ⅲ级~Ⅴ级围岩。
弱富水区,设计水量1520m3/d。
正洞平导洞身通过三叠系上统砂岩夹页岩及薄层煤,砂岩为主。
岩体受地质构造影响较严重,节理很发育~发育,岩体较破碎~较完整,呈层状、块石碎石状~块状结构。
Ⅳ级软石~Ⅴ级次坚石,Ⅲ级、Ⅳ级围岩。
该段为基岩裂隙弱富水段,岩体原生层理发育,构造及风化节理裂隙,地下水储存于原生层理、构造及风化节理裂隙中。
6号斜井管区隧道埋深约700米,正常涌水量2894.92 m3/d,最大涌水量3338.02 m3/d,不同岩性接触带及断层带边缘发生过突水。
F4断层,在DK170 + 300~+ 750段穿过隧道,断带宽200~500m,隧道通过长度450m,断带物质为碎裂岩和断层泥砾,岩体破碎,呈碎石角砾状结构,Ⅳ级软石,Ⅴ~Ⅵ级围岩。
断带为中等富水段,岩体节理裂隙发育,并含有丰富的地下水。
接受大气降水、高山融雪及上游地下水的补给。
正常涌水量1327.36 m3/d,最大涌水量达到2654.72 m3/d,曾经发生突水,最大突水量达到7800m3/d 。
2.地表环境及用水条件地表风化节理裂隙较发育,地表干严重缺水,仅靠少量大气降水、高山雪融水的补给,生态环境极为脆弱,虽然为草原牧区,但几乎不见绿草和树木,一直有“5cm深就是草原,20cm高就是森林”这一说法,由此可见水资源的严重匮乏。
如果由于本隧道施工造成地表水泄漏,将更严重影响地表牧民的放牧、生活,造成地表植被的干枯,破坏生态平衡。
由于地表本来就位于严重缺水地区,一旦发生泄漏水事件,将严重影响社会安定、造成社会不稳定。
因此,采取措施保护周边水环境是本隧道设计施工的关键所在。
二、地下水设计施工处理原则及主要标准的确定1、地下水处理原则为防止地下水由于隧道施工引起资源流失,保护生态环境,本隧道地下水处理原则为:“施工掘进期间堵排结合、限量排放,在经过堵水、抽水后使掌子面的水不影响正洞的掘进;二次衬砌施作前,以堵为主,减少地下水的流失,保护生态平衡。
”地下水处理流程见图1。
2、地下水处理达到的设计标准众所周知,在隧道施工中,无论采取何种堵水措施,都不可能做到滴水不漏。
由于《铁路隧道设计规范》没有允许排放量的规定,在我国铁路建设史上,也没有这方面的经验,根据乌鞘岭隧道的地理位置和特殊环境,建设指挥部和设计院请教了众多隧道专家后确定了隧道堵水的标准如下:全段注浆结束标准检查孔内涌水量:严重破碎带应小于0.4L/min .m ,一般地段小于0.2 L/min .m ,且某一处涌水量小于10L/min 。
注浆后表观要达到边墙不淌水,拱部不滴水成线的效果,堵水率要达到60%。
三、堵水设计与施工1、堵水设计方案设计上注浆采用径向注浆、局部顶水注浆、超前预注浆三种方式。
要求施工过程中,首先对集中涌水点进行局部顶水注浆;对已开挖地段大面积淋水地段实施径向注浆堵水。
对未开挖地段,根据围岩状况、施工中根据超前探水及掌子面的渗水量情况,对于集中涌水点实施局部顶水注浆或超前注浆堵水,以减少掌子面的涌水。
对开挖后出现大面积渗水、淋水地段,在掌子面施工同时按设计预钻径向注浆孔,待工序能调整开时,立即进行周边径向注浆,以减少掌子面的涌水量,加快施工进度。
2、注浆堵水施工⑴ 注浆堵水范围注浆堵水范围为隧道周边3~4m 范围。
⑵ 浆液的选择本着安全可靠、经济实用的目标,本隧道的堵水注浆材料采用水泥浆(掺速凝剂)和水泥-水玻璃双液浆。
超前帷幕注浆超前局部预注浆 钻注浆孔,加工花管 钻注浆孔,加工花管 注 浆 注 浆注浆效果评价达到注浆效果未达到注浆效果 开 挖 超前二次补注浆 开挖后效果评价 达到注浆效果 未达到注浆效果初期支护后注浆防排水系统 衬 砌后注浆效果评判未达到注浆效果注浆设计超前预报及超前探测 不满足超前注浆条件 总出水量严重破碎带〉0.4L/min ,一般地段 〉0.2L/min总出水量严重破碎带〈0.4L/min ,一般地段 〈0.2L/min ,但某一处涌水〉10L/min 浆液配合比选定①水泥浆单液水泥浆是以水泥为主,添加一定量的速凝剂,再加水调制而成的浆液,它具有以下特点:·凝结时间可根据实际需要进行调节,其变化范围为一分多钟至几个小时;·浆液结石强度高,不会随时间流失而后期强度显著降低;·结石体抗渗性能好;·采用单液方式注入,工艺及设备简单,操作方便;·水泥作为注浆材料,来源丰富,价格低廉;·浆液配合比可根据需要进行配置,可灌性好;但对中细粉砂层及裂隙细微岩层可注性差;·浆液无毒性,对地下水环境无污染;·浆液初、终凝时间相对较长,不能准确控制,容易流失,结石率低。
根据以上特点,我们经过多次现场试验,确定水泥浆液主要用于围岩裂隙较大有水时,掺用适量的速凝剂调节凝结时间达到堵水目的。
通过多次试验,总结出速凝剂对水泥浆影响性能如下表3-1,水泥浆现场配制表如3-2所示。
表3-1 山西-凯迪牌速凝剂掺量对水泥胶凝时间的影响速凝剂掺量(%水泥)水灰比环境温度(与隧道内温度接近)胶凝时间初凝终凝0 2 3 4 5 0.50.50.50.50.520℃20℃20℃20℃20℃——3min20s1min15s1min18s1min10s——5min40s3min15s1min55s1min45s6 0.5 20℃1min8s 1min32ss表3-2 水泥浆(不加附加剂)现场配制表水灰比水泥(袋)水(L)制成浆量(m3)备注0.5:1 0.6:1 0.75:1 1:1 1.25:1 1.5:1 2:1 24221915131196006607127508128259001.0001.0261.0291.0001.0291.0081.050每袋水泥50kg经过以上试验和结合现场,当围岩裂隙较大且涌水压力不大时,采用水泥浆水灰比=0.5:1,速凝剂掺量(%水泥)=2%,当围岩裂隙较大且涌水压力较大时,采用水泥浆水灰比=0.5:1,速凝剂掺量(%水泥)=3~6%,视水压情况现场调整。
②水泥-水玻璃浆液水泥-水玻璃双液浆亦称CS浆液(C代表水泥,S代表水玻璃),是以水泥-水玻璃为主剂,两者按照一定比例,必要时掺加一定量的外加剂掺水配制而成的注浆材料。
它是一种用途及其广泛,使用效果良好的注浆材料,具有以下特点:·浆液可控性好,凝胶时间可准确控制在几秒至几十分钟范围内;·浆液结石强度高,可达5~20.0Mpa;·浆液的结石率高,可达100%;·结石体的渗透系数小,为10-3cm/s;·浆液适宜于0.2mm以上裂隙及1mm以上粒径的砂层使用;·材料来源丰富,价格便宜,浆液对地下水和环境无污染;·施工工艺较单液复杂;·后期强度低,随着时间流失而后期强度显著降低或丧失;·可灌性较单液差,施工中易出现堵管、爆管现象;·按配合比配制好的浆液在注入水中时会立刻发生变化,难以达到预期的注浆效果,结石时间及强度难以保证。
根据以上特点,我们也经过多次现场试验,确定水泥-水玻璃浆液主要用于围岩裂隙较小且水压较大时,掺用适量的外加剂调节凝结时间达到堵水目的。
新购水玻璃浓度为35°Be′,设计采用浓度为40°Be′,根据比重D=114.15/(144.3-°Be′),分别计算出35°Be′、40°Be′和45°Be′的理论比重,再利用公式V水=(D原-D配)V原/(D配-D水),分别计算出每桶15L的35°Be′水玻璃稀释成40°Be′和45°Be′浓度水玻璃稀释用水量V水,再通过多次试验,总结出水泥浆浓度对水泥-水玻璃浆液凝胶时间影响如下表3-3,水泥浆与水玻璃体积比对水泥-水玻璃浆液凝胶时间影响如表3-4所示。
表3-3 水泥浆浓度对水泥-水玻璃浆液凝胶时间影响水灰比凝胶时间说明35°Be′40°Be′45°Be′1.5:1 1.25:1 1:1 0.75:1 0.5:1 2min0s1min31s1min18s0min58s0min55s2min55s2min 21s1min51s1min38s1min4s3min44s3min17s2min30s2min18s1min41s水泥为祁连山牌普通425号硅酸盐水泥,水泥浆与水玻璃体积比为1表3-4 水泥浆与水玻璃体积比对水泥-水玻璃浆液凝胶时间影响C:S凝胶时间35°Be′40°Be′45°Be′1:0.3 1:0.35 1:0.4 1:0.45 1:0.5 1:0.55 1:0.6 1:0.7 1:0.8 0min20.5s0min21s0min24.5s0min27.5s0min29.2s0min32s0min37.5s0min41.2s0min56.4s0min22s0min24.5s0min29.8s0min31s0min34s0min36.9s0min41.5s0min48.1s1min8s0min25.5s0min28.3s0min31.6s0min34.5s0min42.4s0min45s0min48.4s0min56.7s1min17s综合以上试验,洞内温度一般在20℃,现场注浆时对裂隙小且水压不大时采用水泥浆水灰比1:1,水玻璃浓度40°Be ′浆液,双液浆体积比C :S =1:0.8,凝胶时间控制在1min8s ~1min45s 之间,对裂隙小且水压较大时采用水泥浆水灰比0.5:1,水玻璃浓度40°Be ′浆液,双液浆体积比C :S =1:0.5,凝胶时间控制在0min30s ~1min2s 之间,堵水效果很好。