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注浆孔口管注浆加固及开挖支护
发布日期：2022/4/16 0:07:29 访问次数：815
注浆孔口管
注浆孔口管注浆加固及开挖支护
（1）方案确立
在探测到溶洞存在后，经过业主、设计、监理、施工各方讨论分析，认为针对该大型溶洞，宜按“超前长管棚支护、小导管注浆加强”方案进行施作，以达到“安全稳妥、防止突泥”的目的。
年2月4日～2月14日进行了大管棚钻孔及注浆施工。经采用大管棚施工、注浆充填加固后，2月18日开始试探性开挖，每循环进尺0.5m。当开挖到＋.8时，掌子面岩性为吴家坪组页岩，棕褐色，泥钙质胶结，块状构造，中～强风化，风化面呈铁锈色；节理裂隙发育，部分裂隙充填软塑状粘土，宽度5～，岩体破碎。掌子面右下角已揭露出软塑状的泥，面积约0.5m2，推测已进入溶洞体。11：00左右，在掌子面出碴将尽时，发现掌子面两榀拱架拱脚发生位移约1m，当焊接仰拱时，右侧洞壁开始坍塌，随即拱架开始变形并在拱肩断裂，坍塌体约5m3。坍塌后可观察到，在右边墙凹陷部有一径向裂缝，宽度5～，未见充填物，有少量出水，裂隙面风化呈铁锈色，为构造裂隙；掌子面方向发育数条裂隙，最宽约，经探测其长度大于5m，裂隙面新鲜，推测由于开挖岩体产生塑性变形及坍塌引起。产生这样长的宽裂隙，同时也说明前方围岩节理裂隙极为发育，岩体疏松。
根据工程中出现的问题，立即进行了掌子面的封闭，并对后方范围内已开挖地段进行支护加固。随后在2月23日0：30进行＋.8仰拱接腿施工时，平导掌子面右下角发生突泥现象。突泥位置在掌子面所堆积的沙袋与右侧边墙的结合部，在涌出十几立方米稍停，后复涌，同时将插入5m长的锚杆涌出，整个过程约左右。涌出物为褐黄色淤泥质粘土，流塑，有臭味，未见夹碎石，未伴涌水现象，总涌泥量左右，掌子面出水亦未有变化，水浑浊，仍为40～/h。经分析，认为是由于溶洞内的水量变化及掌子面出水的水力作用，造成溶洞内充填物流失失稳。该突泥具有一定压力，在平导上部一定范围内都存在此流塑状充填物，且随时有继续突发的可能。
由于涌泥，前方已无法保证安全开挖施工，经参建四方方案论证，决定采取全断面超前预注浆施工，并扩大注浆加固范围，以达到“固泥堵水、安全施工”目的。
（2）后部加固
对已开挖的＋～＋段，采取型钢＋喷射混凝土进行初期支护；对已开挖的＋～＋泥岩段，进行小导管径向注浆加固，以达到稳固后方的目的。
1）径向注浆加固范围为开挖轮廓线外3m。
2）径向注浆孔梅花型布置，开孔环向间距1m，排距1m，注浆孔垂直于开挖轮廓线布设。
3）注浆管布设完毕后，在注浆管周围喷射混凝土封闭，以防止注浆过程中跑浆，保证注浆效果；为保证注浆管的刚度，注浆管可靠近拱架布设，施作完成后，可采取与拱架焊接措施。
4）注浆管采用ϕ焊接钢管加工制作，注浆管长3m，其中花管长度2m，在花管部分每间隔梅花型布设ϕ4mm～ϕ6mm溢浆孔，注浆管前端加工成圆锥状并封死，管尾部分采用两道ϕ6mm圆型钢筋焊箍，其中一道用于连接注浆芯管，另一道绕上棉纱后用于止浆。
5）注浆孔采用风钻钻孔，成孔直径ϕ，成孔后下入ϕ注浆管，采取全孔一次性注浆方式进行注浆。
6）注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆和普通水泥单液浆，以双液浆为主。双液浆配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′。普通水泥单液浆浆液配比为：水灰比0.8∶1。
7）采用定压-定量相结合标准进行注浆控制，以定压注浆为主，注浆终压为2～3MPa；注浆量以单孔注浆量不超过5m3为原则。
8）钻孔注浆顺序由＋→＋方向进行，采取间隔跳孔，实施挤密型注浆措施。
（3）超前大管棚
通过管棚进行注浆加固，一则增加管棚支护刚度，二则通过管棚注浆，加固管棚周围淤泥质粘土，形成连续密闭管棚喇叭桶形支护结构，避免或减少施工期间淤泥和岩溶水通过管棚间隙涌入开挖空间形成危害。大管棚安设及注浆施工自年2月4日开始，到2月14日结束，历经11天。大管棚安设及注浆施工工艺如下。
1）采用喷射混凝土封闭掌子面，封闭厚度。
2）在开挖断面周边施作环向密排管棚。管棚采用直径Φ、壁厚6mm的无缝钢管加工，每节长度3m，外设Φ5mm～Φ溢浆孔。管棚布设间距，外插角3°，管棚长度根据钻孔状况以钻入硬岩2～3m为原则。
3）注浆材料选用普通水泥-水玻璃双液浆，双液浆配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′、缓凝剂掺量1%～3%。
（4）全断面超前预注浆
为确保溶洞区的安全施工，进行了全断面超前预注浆，加固范围为开挖面及开挖轮廓线外5～8m。超前预注浆设计如图10-44。全断面超前预注浆施工自年2月28日开始，到3月23日结束，历经24天。全断面超前预注浆施工工艺如下。
图10-44全断面超前预注浆设计图
（单位：cm）
1）止浆墙采用模筑混凝土，厚度，施做止浆墙时，将涌水由孔口管排出，以确保混凝土及注浆施工质量。
2）注浆孔采用MKD-5S钻机成孔，钻孔后应安设ϕ孔口管，孔口管长度2m；当无法安设孔口管时，采用水囊式止浆塞进行注浆施工。
3）钻孔深度以达到钻入岩层2～3m为原则。
4）根据注浆堵水要求，注浆材料选择采用普通水泥-水玻璃双液浆。水泥-水玻璃双液浆配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′、缓凝剂掺量0～2%。浆液凝胶时间控制在～3min，凝胶时间可根据现场施工情况进行调整。
5）注浆施工顺序基本上按以下两个原则进行。
①发散-约束型注浆。即注浆按C圈→A圈→B圈原则进行。首先对C圈、A圈实施发散型注浆，之后对B圈进行约束型注浆，从而达到扩散-挤密的目的。
②充分考虑水源影响因素，按由下到上、由左到右的注浆顺序进行。
6）注浆工艺采取前进式分段注浆，注浆步距5m。
7）注浆结束标准以定压为主，注浆终压为水压＋2～3MPa，当注浆过程中长时间压力不上升时，应缩短浆液的凝胶时间，并采取间歇注浆措施，同时控制注浆量。
8）特殊情况处理。
①在设计中注浆量按/段进行控制。在前期年2月28日～3月4日采取了设计的注浆量进行注浆施工。在3月4日注浆施工过程中出现了从左侧拱腰部位和右侧拱顶部位大量涌水、涌泥现象。经分析认为可能是底板注浆施工时将底部较大的过水通道严重堵塞所致。这在随后的A8钻孔注浆施工过程中得到了验证。因而在后期注浆施工中，对底部采用/段的注浆量控制标准，在底部以上部位采取了左侧/段，右侧/段的注浆量控制原则。
②在钻孔注浆施工中，A1、B7、孔出现了钻孔中涌水、涌泥现象。采取了科研所专利技术TSS单向袖阀式注浆管进行后退式分段注浆方式进行注浆施工，取得了较好的注浆效果。
（5）小导管超前支护
超前预注浆完成后，在进行开挖施工前，应对注浆不足部位或注浆盲区进行小导管补充注浆。
1）注浆管长6m，采用每节长2m的ϕ焊接钢管丝扣连接。注浆管前端加工成圆锥状并封死。花管部分长3m，在花管段上间隔，按梅花型布设ϕ4mm～ϕ6mm的溢浆孔。管尾部分采用两道ϕ6mm的圆形钢筋焊箍，其中一道用于连接注浆芯管，另一道绕上棉纱后用于止浆。
2）注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′、缓凝剂掺量为0～2%，浆液凝胶时间为～3min。
3）注浆结束标准采用定压定量相结合原则，注浆终压为2～3MPa，单孔注浆量为0.2～0.3m3。
注浆孔口管注浆加固及开挖支护
（1）方案确立
在探测到溶洞存在后，经过业主、设计、监理、施工各方讨论分析，认为针对该大型溶洞，宜按“超前长管棚支护、小导管注浆加强”方案进行施作，以达到“安全稳妥、防止突泥”的目的。
年2月4日～2月14日进行了大管棚钻孔及注浆施工。经采用大管棚施工、注浆充填加固后，2月18日开始试探性开挖，每循环进尺0.5m。当开挖到＋.8时，掌子面岩性为吴家坪组页岩，棕褐色，泥钙质胶结，块状构造，中～强风化，风化面呈铁锈色；节理裂隙发育，部分裂隙充填软塑状粘土，宽度5～，岩体破碎。掌子面右下角已揭露出软塑状的泥，面积约0.5m2，推测已进入溶洞体。11：00左右，在掌子面出碴将尽时，发现掌子面两榀拱架拱脚发生位移约1m，当焊接仰拱时，右侧洞壁开始坍塌，随即拱架开始变形并在拱肩断裂，坍塌体约5m3。坍塌后可观察到，在右边墙凹陷部有一径向裂缝，宽度5～，未见充填物，有少量出水，裂隙面风化呈铁锈色，为构造裂隙；掌子面方向发育数条裂隙，最宽约，经探测其长度大于5m，裂隙面新鲜，推测由于开挖岩体产生塑性变形及坍塌引起。产生这样长的宽裂隙，同时也说明前方围岩节理裂隙极为发育，岩体疏松。
根据工程中出现的问题，立即进行了掌子面的封闭，并对后方范围内已开挖地段进行支护加固。随后在2月23日0：30进行＋.8仰拱接腿施工时，平导掌子面右下角发生突泥现象。突泥位置在掌子面所堆积的沙袋与右侧边墙的结合部，在涌出十几立方米稍停，后复涌，同时将插入5m长的锚杆涌出，整个过程约左右。涌出物为褐黄色淤泥质粘土，流塑，有臭味，未见夹碎石，未伴涌水现象，总涌泥量左右，掌子面出水亦未有变化，水浑浊，仍为40～/h。经分析，认为是由于溶洞内的水量变化及掌子面出水的水力作用，造成溶洞内充填物流失失稳。该突泥具有一定压力，在平导上部一定范围内都存在此流塑状充填物，且随时有继续突发的可能。
由于涌泥，前方已无法保证安全开挖施工，经参建四方方案论证，决定采取全断面超前预注浆施工，并扩大注浆加固范围，以达到“固泥堵水、安全施工”目的。
（2）后部加固
对已开挖的＋～＋段，采取型钢＋喷射混凝土进行初期支护；对已开挖的＋～＋泥岩段，进行小导管径向注浆加固，以达到稳固后方的目的。
1）径向注浆加固范围为开挖轮廓线外3m。
2）径向注浆孔梅花型布置，开孔环向间距1m，排距1m，注浆孔垂直于开挖轮廓线布设。
3）注浆管布设完毕后，在注浆管周围喷射混凝土封闭，以防止注浆过程中跑浆，保证注浆效果；为保证注浆管的刚度，注浆管可靠近拱架布设，施作完成后，可采取与拱架焊接措施。
4）注浆管采用ϕ焊接钢管加工制作，注浆管长3m，其中花管长度2m，在花管部分每间隔梅花型布设ϕ4mm～ϕ6mm溢浆孔，注浆管前端加工成圆锥状并封死，管尾部分采用两道ϕ6mm圆型钢筋焊箍，其中一道用于连接注浆芯管，另一道绕上棉纱后用于止浆。
5）注浆孔采用风钻钻孔，成孔直径ϕ，成孔后下入ϕ注浆管，采取全孔一次性注浆方式进行注浆。
6）注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆和普通水泥单液浆，以双液浆为主。双液浆配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′。普通水泥单液浆浆液配比为：水灰比0.8∶1。
7）采用定压-定量相结合标准进行注浆控制，以定压注浆为主，注浆终压为2～3MPa；注浆量以单孔注浆量不超过5m3为原则。
8）钻孔注浆顺序由＋→＋方向进行，采取间隔跳孔，实施挤密型注浆措施。
（3）超前大管棚
通过管棚进行注浆加固，一则增加管棚支护刚度，二则通过管棚注浆，加固管棚周围淤泥质粘土，形成连续密闭管棚喇叭桶形支护结构，避免或减少施工期间淤泥和岩溶水通过管棚间隙涌入开挖空间形成危害。大管棚安设及注浆施工自年2月4日开始，到2月14日结束，历经11天。大管棚安设及注浆施工工艺如下。
1）采用喷射混凝土封闭掌子面，封闭厚度。
2）在开挖断面周边施作环向密排管棚。管棚采用直径Φ、壁厚6mm的无缝钢管加工，每节长度3m，外设Φ5mm～Φ溢浆孔。管棚布设间距，外插角3°，管棚长度根据钻孔状况以钻入硬岩2～3m为原则。
3）注浆材料选用普通水泥-水玻璃双液浆，双液浆配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′、缓凝剂掺量1%～3%。
（4）全断面超前预注浆
为确保溶洞区的安全施工，进行了全断面超前预注浆，加固范围为开挖面及开挖轮廓线外5～8m。超前预注浆设计如图10-44。全断面超前预注浆施工自年2月28日开始，到3月23日结束，历经24天。全断面超前预注浆施工工艺如下。
图10-44全断面超前预注浆设计图
（单位：cm）
1）止浆墙采用模筑混凝土，厚度，施做止浆墙时，将涌水由孔口管排出，以确保混凝土及注浆施工质量。
2）注浆孔采用MKD-5S钻机成孔，钻孔后应安设ϕ孔口管，孔口管长度2m；当无法安设孔口管时，采用水囊式止浆塞进行注浆施工。
3）钻孔深度以达到钻入岩层2～3m为原则。
4）根据注浆堵水要求，注浆材料选择采用普通水泥-水玻璃双液浆。水泥-水玻璃双液浆配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′、缓凝剂掺量0～2%。浆液凝胶时间控制在～3min，凝胶时间可根据现场施工情况进行调整。
5）注浆施工顺序基本上按以下两个原则进行。
①发散-约束型注浆。即注浆按C圈→A圈→B圈原则进行。首先对C圈、A圈实施发散型注浆，之后对B圈进行约束型注浆，从而达到扩散-挤密的目的。
②充分考虑水源影响因素，按由下到上、由左到右的注浆顺序进行。
6）注浆工艺采取前进式分段注浆，注浆步距5m。
7）注浆结束标准以定压为主，注浆终压为水压＋2～3MPa，当注浆过程中长时间压力不上升时，应缩短浆液的凝胶时间，并采取间歇注浆措施，同时控制注浆量。
8）特殊情况处理。
①在设计中注浆量按/段进行控制。在前期年2月28日～3月4日采取了设计的注浆量进行注浆施工。在3月4日注浆施工过程中出现了从左侧拱腰部位和右侧拱顶部位大量涌水、涌泥现象。经分析认为可能是底板注浆施工时将底部较大的过水通道严重堵塞所致。这在随后的A8钻孔注浆施工过程中得到了验证。因而在后期注浆施工中，对底部采用/段的注浆量控制标准，在底部以上部位采取了左侧/段，右侧/段的注浆量控制原则。
②在钻孔注浆施工中，A1、B7、孔出现了钻孔中涌水、涌泥现象。采取了科研所专利技术TSS单向袖阀式注浆管进行后退式分段注浆方式进行注浆施工，取得了较好的注浆效果。
（5）小导管超前支护
超前预注浆完成后，在进行开挖施工前，应对注浆不足部位或注浆盲区进行小导管补充注浆。
1）注浆管长6m，采用每节长2m的ϕ焊接钢管丝扣连接。注浆管前端加工成圆锥状并封死。花管部分长3m，在花管段上间隔，按梅花型布设ϕ4mm～ϕ6mm的溢浆孔。管尾部分采用两道ϕ6mm的圆形钢筋焊箍，其中一道用于连接注浆芯管，另一道绕上棉纱后用于止浆。
2）注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为：水泥浆水灰比0.8∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度′、缓凝剂掺量为0～2%，浆液凝胶时间为～3min。
3）注浆结束标准采用定压定量相结合原则，注浆终压为2～3MPa，单孔注浆量为0.2～0.3m3。
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