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探讨铁路隧道注浆降水施工技术在富水粉细砂地质的应用

2020-02-13 547 上传者：管理员

摘要：在铁路建设中隧道工程建设起着举足轻重的作用，应严格控制隧道工程建设施工质量。在富富水粉细砂地质的施工过程中，常常因为涌水等原因，造成围岩丧失稳定性，造成工程安全隐患。以胡麻岭隧道为例，对铁路隧道注浆降水施工技术进行的探讨分析，并针对其在富水粉细砂地质的应用进行介绍，希望能为地铁隧道富水粉细砂地层的施工提供技术参考。

关键词：
富水粉细砂地层
注浆
铁路隧道
降水
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1、工程概况

胡麻岭隧道位于甘肃省榆中县与定西市境内，起讫里程DK68+626〜DK82+237,全长13611m,为双线隧道，最大埋深295mo该段洞身穿越砾岩或砂岩夹泥岩，地貌上处于黄土梁询的梁顶及冲沟，自然降水为主要的水源形式，地下水情况复杂，分布不均，是弱富水区。砾岩的成岩性为地下水的储备创造了条件，水量较大，用水量达到230m3/dkm,含氯、硫酸盐，属于较为不利的地质，施工单位釆取了有针对性的注浆及降水方案，保障施工的质量和安全。

2、铁路隧道注浆施工

为了解决围岩的稳定性，釆用双液浆回退劈裂注浆加固、单液径向充填加固注浆。

2.1 注浆参数的控制

2.1.1 超前回退劈裂注浆本工程使用2.6m长的042钢管，一侧进行止浆阀的安装，自身不设置溢浆孔。超前回退劈裂注浆拱部及边墙布置环向间距0.2m,外插角10°~15°,注浆长度2.6m；现场施工情况，流塑状部位调整或增加注浆孔，注浆长度2.6m。注浆孔布置如图1所示。注浆使用1:1~1:0.6水泥-水玻璃浆液进行施工，在进行注浆施工时，浆液在水平方向会出现冒浆的情况，因此劈裂注浆需要按照设计和规范的要求，进行极限应力值的计算。注浆压力最终选取2~3MPa,扩散半径为0.6~1m。

2.1.2 径向注浆本工程使用3m长的直径42mm壁厚3.5mm的钢管，自身同样不设置溢浆孔。径向注浆管在初支面lmxlm梅花形布设。浆液使用PO42.5水泥，水灰比控制在1:1。注浆压力最终选取1〜2MPa,扩散半径为

2.2 注浆施工工艺要点

2.2.1 注浆管施工使用YT-28钻机，首先按照施工图进行钻孔，孔直径要超出钢管直径10-20mm,深度要超过注浆管100mm。然后将其顶入，需要顶入钢管长度的90%以上，处理管内的杂质，保证畅通。

2.2.2 混合回退法注浆水泥浆与水玻璃在Y形接头混合，首先将其混合浆液施工到底部l~2m处，浆液的凝固时间一般为8~12s,因为凝固时间较快，浆液堵住孔洞，在管底进行扩散。当浆液在一定压力下不断向管口流动，就形成了劈裂的施工效果。

2.2.3 注浆顺序注浆按照先内圈后外圈孔灌注的顺序进行，先无水孔后有水孔，从拱顶开始逐步向下进行施工。

2.2.4 注浆结束标准注浆施工按照设计和规范的要求结束，需要满足以下2个条件:(1)单孔注浆的压力达到预期要求，时间超过10min,且速度只有开始时的25%,注浆量达到设计的80%时，即可停止注浆；(2)所有的注浆孔均满足以上对于单孔的需求，观察掌子面是否鼓起，其出水量和带砂量满足设计和规范的要求后，即可停止注浆施工。

2.3 注浆施工注意事项

(1)注浆前喷射10cm厚C25混凝土作为止浆墙；喷射混凝土是在注浆管装好后进行，所以喷射混凝土时注浆管应带上防护套帽，以避免注浆管被混凝土堵塞。(2)注浆前，用1.5-2.0倍于注浆终压对注浆系统进行吸水试验检查，检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备机况是否正常。(3)钻孔过程中遇见突水、突泥情况立即停钻，并进行注浆处理。(4)局部漏浆跑浆可用麻丝填塞裂隙，调整浆液配比，缩短浆液凝结时间、浅孔注浆固结等方式处理。(5)注浆压力突然升高，停止注浆，检查管路是否堵塞、压力表有无故障。(6)进浆量大、压力长时间不升高时，可釆用加大浆液浓度、降低注浆压力、或间歇注浆等方法处理。

3、铁路隧道降水施工

斜井及正洞降水釆用台阶轻型井点降水、重力真空深井降水及超前水平真空降水。7号竖井釆用地表深井降水井、竖井侧壁水平负压降水、竖井重力真空深井降水、超前水平真空降水。

3.1 台阶负压降水

井点由井点管、连接管、集水总管等设备构成。主管和支管分别使用直径75mm和32mm的PPR管进行施工。进入土层的支管需要包双层100目滤网。主管与支管使用直径32mm的钢丝管进行连接，连接处使用阀门对降水进行控制。主管和真空泵使用直径75mm的钢丝管进行连接。降水管与台阶的主管连接，保证将台阶的水及时抽出，最终实现台阶部位的无水效果，保证后期的隧道开挖施工条件。降水管釆用高压水套管成孔，在成孔下入制备好的降水管。其作用是解决掌子面前方降水及探查地层中是否有水泡及径流通道。在进行降水施工时，负压控制在不超过-0.06WPa的范围内，若施工时出现压力升高的情况，须对每一根降水管进行检查，重点对其密封性进行核验，若出现漏气，使用胶布进行处理。对隧道的出水量进行24h的监控，掌握排水量的变化情况，以及时对隧道内部的含水情况进行分析，保障隧道降水施工的效果，为后期的开挖施工创造良好的条件。

图1 9部双侧型双液浆回退劈裂注浆孔示意；图2 全断面降水施工布置示意

3.2 重力式真空深井降水

重力式真空深井降水井成孔直径35cm,井径20cm,井深150cm井管釆用厚壁PVC管，滤水管为圆孔式滤水管，滤料釆用粗砂，封孔材料采用膨润土，封孔深度3m。其原理为:真空泵不断抽气，使井孔周围的土体具有一定的真空度，地下水则能较快的进入井管内，从而加快降水速度。真空降水的目的是将仰拱底部的水通过真空抽排的作用将仰拱底部水抽出，以便于开挖仰拱及仰拱初喷混凝土时不和洞内积水搀和在一起，造成仰拱强度减弱。仰拱施工完后保留部分真空深井负压降水管继续降水。

3.2.1 成井施工

初支施工时应在预设井位预埋0400钢制护管，管头应高出初支不小于5cm。成井施工主要有测放井位、埋设护口管、钻进成孔、下井管、井口封闭、洗井、排水等主要施工步骤,下面进行详细的介绍。

(1)测放井位。根据施工图上标注的井位位置，在现场对其进行放线，并依据施工场地情况进行调整，调整方案需要进行论证。

(2)埋设护口管。护口管应在原土层的部位进行插入,使四粘性土进行密封，防止管外的浆液回流，护口管应比地面高出100~300mm。

(3)钻进成孔。钻孔的孔径控制在350mm,进行钻孔施工时，应比施工图上的要求多300-500mmo对钻孔作业进行详细的施工记录，当发现地质情况与勘察情况存在差别时，应立即报告设计人员，通过论证及时调整施工方案。保证钻孔的垂直度，采取防止坍塌的措施。

(4)清孔换浆。该工序为了保证孔洞在含水层不形成较难处理的泥皮，当钻孔到设计深度后，开始进行调浆，然后进行清孔施工，对孔内的杂质进行清理，保证底部沉积物不大于300mm。清孔换浆施工是成井的关键工序，必须进行严格的检查验收，没有达到设计与施工的要求严禁进入下一个施工工序。

(5)下井管。首先要在井管到达现场后，对其过滤孔进行仔细的复査，其规格必须满足设计与规范的要求。然后对孔深进行复核，满足设计和规范的要求时，才能进行下井管的施工。需要使用5cm的扶正器保证滤水管的位置符合要求，保持在井的中间部位。下井管施工需要连续进行，如果出现意外情况不能连续施工时，必须及时抽出井管，对井内进行清扫，重新进行下井管施工。

(6)填砾料与试抽施工。在进行砾料填筑前，需要对井管内外深度进行复核，其差值要小于沉淀管的长度。填砾料施工时，要随时关注砾料的填筑高度，使其满足施工要求。该工序同样需要连续进行，一般不能停止，一直到砾料施工到设计要求的部位时，进行砾料填筑高度的验收，满足设计与规范的要求，方能进行下…步工序。在管井完成后，就需要及时安装潜水泵，接真空管、铺设排水管道、电缆、地面真空泵安装等，安装无误后，进行抽水试验，事先对抽水效果进行检验。在试抽过程中，要有防止电气设备触电的措施，并有明显的标识和专人把守。

(7)排水。将洗井和施工降水的废水排放到集水池，然后再通过管道排放到施工场地外的管渠中，对于排水管道要派专人进行清理，保障施工过程中排水的顺畅。

3.2.2 深井降水运行

(1)抽水方法。本工程使用真空抽水的方式进行降水施工，每个井点设置潜水泵和真空泵，潜水泵需要能够满足单井的最大出水，真空度要超过-0.06WPa,真空抽水的时间必须大于4d。

(2)降水运行。在井点完成后，需要立即进行降水施工，以及时降低水位，保证隧道的开挖质量。首先要对抽水设备进行试运行，以此测定目前选用的抽水设备是否满足工程的降水需要。然后进行设备的正式安装，对潜水泵等设备的使用和维护状况进行综合的查验，保证其正常使用时的效果。设备安装完成立即进行降水施工，当设备可以满足设计及规范要求的抽水要求时，投入正常使用。降水施工应派专人进行24h的值班，及时记录相关数据，保证降水施工的正常进行。

3.3 超前水平真空降水

根据设计文件及主要来水方向，设计在掌子面布设4根降水管，在边墙布置8根降水管(左右各4根)，共12根。掌子面4个泄水孔分别于上台阶下返100cm且靠近两侧边墙处,实际布孔时根据实际情况将孔位布置在已完成的旋喷桩之间。钻孔采用XY-2地质钻机斜向上3~5。冲击成孔，孔长20m。施工完成后将直径60mm的PVC真空降水管打入孔内，管长20m,在其上钻直径8mm的孔洞，间距控制在200mm,使用梅花形进行布置。水平真空井点施作完毕后，及时下泵抽水,在开挖前使掌子面前方形成稳定的漏斗状降水面。

4、结束语

隧道工程建设在铁路建设中具有重要的地位，应对其施工质量进行有针对性的控制工作。其中富水粉细砂地层就是一种施工控制技术要求较高的地质情况。此地质围岩情况较不稳定，一旦施工中地下水较多，就会在长期浸泡的过程中出现强度不足的情况，很容易在施工时出现涌水、涌泥的情况，对于施工的安全性造成了重大隐患。本文通过实例分析，对富水粉细砂地层处理中的注浆和降水技术进行了详细的论述，希望能为地铁隧道富水粉细砂地层的施工提供技术参考。

参考文献:

[1]彭振华,闫朝涛,孟庆军.井点降水在富水粉砂地层隧道施工中的应用[J].西部探矿:!;程,2004,16(12):118-120.

[2]李迎春.富水砂层大跨度平顶浅埋暗挖隧道施工技术[J].国防交通工程与技术,2007,5(4):61-63.

[3]宋延波.胡麻岭隧道泥岩段改制机具施工技术[J].现代隧道技术,2011,48(2):186-189.

阎建泽.富水粉细砂地层铁路隧道注浆降水施工技术[J].建筑技术开发,2019,46(21):82-84.