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注漿堵水加固設計及施工工藝的論文1500字
引漢濟渭調水工程是針對關中地區(qū)缺水問題提出的省內南水北調工程的骨干調水線路，也是陜西省委、x政府提出的“兩引八庫”重點水源工程之一，該項工程地跨黃河、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。本工程項目所擔負的隧洞段地處西安水源地上游敏感位置為引漢濟渭秦嶺輸水隧道的越嶺段，是決定整體工期的關鍵線路，隧洞處于中等富水區(qū)，預測涌水量較大，滲漏水現象比較嚴重，分布有較多的斷層破碎帶及影響段，斷裂構造縱橫交錯，裂隙發(fā)育，同時原生層理也發(fā)育，各種成因的節(jié)理、裂隙互相切割成網絡狀，構造作用強烈，巖體裂隙貫通性強，這些因素的地段將會給隧道施工各工序及水處理帶來較大困難。因此，為確保施工安全進度，在裂隙發(fā)育、滲漏水情況較嚴重、圍巖穩(wěn)定性較差的部分地段設計采取洞內注漿堵水加固技術，來降低圍巖的滲透系數，提高圍巖自穩(wěn)能力，確保隧洞建設與運營的安全。
1 工程概況
引漢濟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，微風化 ～ 未風化，受地質構造影響較重～ 嚴重，節(jié)理裂隙較發(fā)育 ～ 發(fā)育，呈塊狀及中厚層狀結構，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)域內斷層帶主要物質為碎裂巖、糜棱巖、斷層角礫，Ⅴ 類圍巖，fk= 300 ～500kPa。施工中在斷層帶可能產生圍巖失穩(wěn)、突然涌水; 在炭質千枚巖分布帶局部可能產生坍塌變形。在引水隧洞穿越富水標段過程中，洞壁與掌子面出現的滴水、滲水現象均較為嚴重，甚至在局部洞內壁出現小股水流。
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) ，預測隧洞可能出現的最大涌水量 32040m3/ d。裂隙水非常發(fā)育，并呈長流水狀況，對施工造成嚴重干擾，尤其是該隧洞處于水資源保護地，為盡可能減少涌水量，實施堵水注漿加固施工。
2 注漿堵水加固設計
2. 1 設計原則
本段堵水為施工期注漿堵水加固，主要是實現減少隧洞涌水量，保證隧道人員及機械設備安全，并且對于保護水資源環(huán)境意義重大�；趯Υ硕炊蔚叵掠克卣鞣治觯瑢儆谳^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，再結合此洞段的錨噴支護型式，綜合考慮確定此洞段堵水注漿的布孔形式及孔深。
2. 2 設計參數
2. 2. 1 注漿孔布置堵水注漿孔布置根據不同里程段涌水形式、出水點位置及涌水量大小分別制定設計參數，里程段 K66+ 529. 5 ～ K66 + 544. 5、K66 + 710 ～ K66 + 730( 邊墻及洞底均有出水點) 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) 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，并在漏水部位適當加密注漿孔; 通過對主孔進行壓水試驗，在裂隙走向和傾向比較明確的情況下，根據裂隙結構面走向、產狀位置有針對性的布孔，使鉆孔盡量與裂隙面斜向相交。【圖略】
2. 2. 2 孔深設計一般情況下徑向注漿孔 5. 0m，頂水注漿孔 8. 0m，集中出水點 0. 5m 范圍內加密注漿孔，加密徑向注漿孔 3. 5m; 孔徑 50mm。在實際施工中根據孔位的不同并通過現場試驗進行合理的調整，以確保堵水注漿效果。
2. 2. 3 注漿壓力設計按測定的主出水孔壓力 1. 5MPa，或根據現場實際情況在出水孔壓力 1. 5MPa 的狀況下適當加大注漿壓力，具體數值根據現場試驗最終確定合理的注漿壓力經驗值。
3 注漿堵水加固施工工藝
根據施工現場實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 布孔方式先根據現場潮濕的洞壁面，確定系統(tǒng)堵水注漿孔布設的范圍，然后利用卷尺按 2. 2m × 1. 5m 的間排距進行等距布孔( 或根據現場施工需要合理調整孔間排距) ，繪出注漿孔布置圖，依據環(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，在鉆孔后埋設模袋塞。
3. 2 注漿施工工藝
3. 2. 1 注漿材料采用 525 號普通硅酸鹽水泥 － 水玻璃雙液漿注漿、水玻璃及化學控制液( 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) ; 當在注漿過程中出現特殊情況時應結合水泥 － 化學控制雙液( 水性聚氨酯) 等。
3. 2. 2 注漿方法根據實際情況，通過定位地質鉆孔、清孔，安裝孔口管，注漿機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。
一次性造孔至設計孔深，分排分序純壓式或循環(huán)式注漿�，F場采用由下向上，由外向內，先單環(huán)再雙環(huán)，環(huán)內先單數孔再雙數孔逐漸加密原則進行施工，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準( 1) 水灰比。注漿水灰比擬采用 1. 5: 1、1: 1、0. 8: 1、0. 5: 1 二個比級，開注水灰比采用 1. 5: 1，漿液濃度由稀到濃逐級變化。鉆孔沖洗過程中如果發(fā)現串漿冒漿現象，可采用較低級的濃漿注漿，并采用降壓、限流、間歇注漿等措施，再無效時則加入 3% ～ 10% 的水玻璃等技術措施。( 2) 漿液變換標準。當注漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，和注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比; 當某級漿液注入量大于 30L/min 或注入量已達 300L 以上或注漿時間已大于 30min，而注漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級水灰比。
3. 2. 4 注漿結束標準注漿結束標準暫定為: 根據工地施工實際情況會同監(jiān)理工程師確定或在注漿段設計壓力下，當注入率不大于 1L/min 后，繼續(xù)注注 10min，可結束注漿。
3. 2. 5 注漿效果檢驗采用堵水注漿前對流量測試方法，對注漿后的流量進行測定。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，單點集中出水點不大于 0. 5L/S，從而滿足隧洞錨噴支護或混凝土襯砌施工條件和施工質量。
3. 2. 6 注漿孔封孔( 1) 注漿工作完成后及時封孔，對于未漏水的孔與小流量孔時可在封孔前排除孔內稀漿，將孔內污物沖洗干凈; 堵水注漿封孔應采用“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，在注漿達到結束標準后關閉閘閥進行閉漿，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){液從其它鉆孔內流出，采取如下措施:
( 1) 適當地增長相鄰兩個次序孔先后施工的間隔時間，使前一次序孔注注的漿液基本上已經凝固后，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石沖開一條通路由已注的或其它鉆孔中串出。
( 2) 當串漿孔為正在鉆進鉆孔時，應立即停鉆，在串漿孔內漏漿處以上部位安設注漿塞，堵塞嚴密，在注漿孔中依據施工技術要求正常地進行注漿，待注漿結束后，串漿孔間恢復正常鉆進。
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，降低流動性后，再逐漸升高壓力，按正常的施工要求進行注漿。
( 2) 增大漿液濃度。使用濃度大的漿液，或使用摻加細砂的濃漿注注，降低漿液的流動性，同時再適當地降低壓力，可以限制漿液的流動范圍。
( 3) 間歇注漿。注漿過程中，每連續(xù)注注一定時間，或在注入一定數量的干料后，就暫時停注，待凝一定時間，而后再注，這種有目的時注時停的注漿就是間歇注漿。
4 材料設備及人員配置
合理的資源配置能提高隧洞滲、漏水治理的效率，同時還能節(jié)省部分材料消耗、降低施工成本及時間。
4. 1 人員配置
本次堵水注漿人員安排: 管理人員 4 人，技術工人12 人，根據工程量及工期需要，人員可隨時增加，以滿足工程需要。
4. 2 材料及設備配置
根據現場實際需要配備材料及設備，以滿足堵水注漿施工，堵水注漿施工主要設備材料配置見表 1 和表 2 所示�！颈�1-2】
5 結語
在輸水隧洞開挖過程期間，采用注漿堵水加固技術可對裂隙發(fā)育、洞壁與掌子面出現的滴水、滲水現象較為嚴重的破碎圍巖進行加固處理，經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出現突水塌方等地質災害，提高圍巖自穩(wěn)能力，確保其施工人員及隧洞建設與運營的安全。
秦嶺段輸水隧洞注漿堵水加固實踐表明，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計達到 32040m3/ d，采用以上方法注漿后，地下水的總流量降低至設計要求，止水效率達到 92%，收到了預期的效果。
參考文獻
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