富水段TRANBBS施工（帷幕注漿）TRANBBS技術(shù)指導(dǎo)書(shū)
一、超前深孔圍幕注漿
超前小導(dǎo)管注漿，對(duì)圍巖加固的范圍和加大處理的程度是有限的，作為軟弱破碎圍巖隧道施工的一項(xiàng)主要輔助措施，它占用時(shí)間和循環(huán)次數(shù)較多。因此，在不便采取其它施工方法(如盾構(gòu)法)時(shí)，深孔預(yù)注漿加固圍巖就較好地解決了這些問(wèn)題。注漿后即可形成較大范圍的筒狀封閉加固區(qū)，稱(chēng)為圍幕注漿。
1、注漿機(jī)理及適用條件
注漿機(jī)理可分為兩種：
一種是對(duì)于破碎巖層、砂卵石層、中、細(xì)、粉砂層等有一定滲透性的地層，采有中低壓力將漿液壓注到地層中的空穴、裂縫、孔隙里、凝固后將巖土或土顆粒膠結(jié)為整體，稱(chēng)為“滲透注漿”。
另一種是對(duì)于顆粒更細(xì)的粘土質(zhì)不透水(漿)地層，采用高壓漿液強(qiáng)行擠壓孔周，使粘土層劈裂成縫并充塞凝結(jié)于其中，從而對(duì)粘土層起到了擠壓加固和增加高強(qiáng)夾層加固作用，稱(chēng)為“劈裂注漿”。關(guān)于擠壓加固即壓密作用，在土力學(xué)與基礎(chǔ)工程中多有敘述；在軟弱粘土層中增加的高強(qiáng)夾層，將粘土分隔包圍，使其整體性和強(qiáng)度大大提高。這也相當(dāng)于在軟弱土體中加筋加骨。因此原則上講，深孔預(yù)注漿可適用于所有軟弱破碎圍巖的加固。
深孔預(yù)注漿一般可超前開(kāi)挖面30m~50m，可以形成有相當(dāng)厚度的和較長(zhǎng)區(qū)段的筒狀加固區(qū)，從而使得堵水的效果更好，也使得注漿作業(yè)的次數(shù)減少，它更適用于有壓地下水及地下水豐富的地層中，也更適用于采用大中型機(jī)械化施工。
2、注漿范圍
要確定加固區(qū)的大小，即確定圍巖塑性破壞區(qū)的大小，可以按巖體力學(xué)和彈塑性理論計(jì)算出開(kāi)挖坑道后圍巖的壓力重力分布結(jié)果，并確定其塑性破壞區(qū)的大小，這也是應(yīng)加固區(qū)的大小。
3、注漿數(shù)量及注漿材料選擇
注漿數(shù)量應(yīng)根據(jù)加固區(qū)需充填的地層孔隙數(shù)量來(lái)確定。一般來(lái)講，不可能也無(wú)需將全部滲透孔隙充填密實(shí)，就可以達(dá)到加固和堵水的目的。
工程中常用充填率來(lái)估算和控制注漿總量。所謂充填率是指注漿體積占孔隙總體積的比率。于是注漿總量可按下式計(jì)算：
Q=n•a•A
式中：Q——注漿總數(shù)量，立方；
A——被加固圍巖的體積，立方；
n——被加固圍巖的孔隙率，％；
a——過(guò)去實(shí)踐證實(shí)了的充填率，％。
后兩參項(xiàng)可見(jiàn)下表：
壚坶 粘土 粉砂 砂 砂 礫
堵水加固 堵 水 加 固 堵 水
孔隙充(%) 范圍值 65~75 50~70 40~60 46~50 40~48 30~40 46~50 40~48 40~60 28~40 22~40
標(biāo)準(zhǔn)值 70 60 50 48 44 35 48 44 50 34 31
充填率a(%) 約30 約30 約20 約60 約60 約50 約50 約40 約60 約60 約60
為了做好注漿工作，必須事先對(duì)被加固圍巖進(jìn)行土力學(xué)試驗(yàn)，查清圍巖的透水系數(shù)、土顆粒組成、孔隙率、飽和度、密度、PH值、剪切和抗壓強(qiáng)度等。必要時(shí)還要做現(xiàn)場(chǎng)注漿和抽水試驗(yàn)。
注漿材料的選擇見(jiàn)下：
(1)、注漿材料種類(lèi)及適用條件
○1在斷層破碎帶及砂卵石地層(裂隙寬度或顆粒粒徑大于1mm，滲透系數(shù)k≥5×10-4m/s)等強(qiáng)滲透性地層中，應(yīng)采用料源廣且價(jià)格便宜的注漿材料。一般，對(duì)于無(wú)水的松散地層，宜優(yōu)先選用單液水泥漿；對(duì)于有水的強(qiáng)滲透地層，則宜選用雙液水泥----水玻璃漿，以控制注漿范圍。
○2斷層泥帶，當(dāng)裂隙寬度(或粒徑)小于1mm，或滲透系數(shù)k≥5×10-5m/s，注漿材料宜優(yōu)先選用水玻璃類(lèi)和木胺類(lèi)漿液。
○3中、細(xì)、粉砂層、細(xì)小裂隙巖層及斷層泥地段等弱滲透地層中，宜選用滲透性好、低毒及遇水膨脹的化學(xué)漿液，如聚胺脂類(lèi)。
○4對(duì)于不透水的粘土層，則宜采用高壓劈裂注漿。
(2)、注漿材料的配合比
注漿材料的配合比應(yīng)根據(jù)地層情況和膠凝時(shí)間要求，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)而定，一般地：
○1采用水泥漿液時(shí)，水灰比可采用0.8:1~2:1，需縮短凝結(jié)時(shí)間，則可加入氯鹽，三乙醇胺速凝劑。
○2采用水泥----水玻璃漿液時(shí)，水泥漿的水灰比可采用0.8:1~1.5:1；水玻璃濃度為25º~40ºBe，水泥漿與水玻璃的體積比宜為1:1~1:0.3。
4、鉆孔布置及注漿壓力
注漿鉆孔方式形同管棚超前注漿。
鉆孔間距要視地層條件、注漿壓力、及鉆孔能力等來(lái)確定。一般，滲透性強(qiáng)的地層，可以采用較低的注漿壓力和較大的鉆孔間距，鉆孔量也少，但平均單孔注漿量大。
實(shí)際工程中應(yīng)計(jì)算出每孔注漿量，單孔平均注漿量可采用下式計(jì)算：
q = Q /m
式中：m——鉆孔數(shù)量 q——單孔平均注漿量
注漿壓力應(yīng)根據(jù)地層條件、機(jī)械能力等因素在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。
5、施工要點(diǎn)
(1)、注漿管。一般采用還孔眼的焊接鋼管或無(wú)縫鋼管。注漿管壁上有眼部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)注漿孔的位置和注漿區(qū)域來(lái)確定，其余部份不鉆眼，并用止?jié){塞將其隔開(kāi)，使?jié){液只注入到有效區(qū)域。止?jié){塞常用的有兩種，一種是橡膠式，一種是套管式。安裝時(shí)，將止?jié){塞固定在注漿管上的TRANBBS設(shè)計(jì)位置，一起放入鉆孔，然后用壓縮空氣或注漿壓力使其膨脹而堵塞注漿管與鉆孔之間的間隙，此法主要用于深孔注漿。
另外，若采用全孔注漿，則可以用鉛絲，麻刀或木楔等材料在注漿孔口將間隙堵塞。但全孔注漿因漿液流速慢，易造成“死管”問(wèn)題，尤其是深孔注漿時(shí)。
(2)、鉆孔。鉆孔可用沖擊式鉆機(jī)，或旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，應(yīng)根據(jù)地層條件及成孔效果選擇 。鉆孔位置滿足設(shè)計(jì)要求，孔口位置偏差不超過(guò)5cm，孔底位置偏差不超過(guò)孔深的1%。鉆孔應(yīng)清洗干凈，并作好鉆孔檢查記錄。
(3)、注漿順序。應(yīng)先上方后下方，或先內(nèi)圈后外圈，先無(wú)水孔后有水孔 ，先上游(地下水)后下游順序進(jìn)行。應(yīng)利用止?jié){閥保持孔內(nèi)壓力直至漿液完全凝固。
(4)、結(jié)束條件。注漿結(jié)束條件應(yīng)根據(jù)注漿壓力和單孔注漿量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)來(lái)判斷確定。結(jié)束條件為：注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓；漿液注入量已達(dá)到計(jì)算值的80％以上。全段結(jié)束條件為：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無(wú)漏注。注漿結(jié)束后必須對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，若未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)孔注漿。
(5)、注漿檢查。除在注漿前進(jìn)行鉆孔質(zhì)量，材料質(zhì)量檢查、注漿后對(duì)注漿效果檢查外，過(guò)程中應(yīng)密切注意注漿壓力的變化。采用雙液注漿時(shí)，應(yīng)經(jīng)常測(cè)試混合漿液有膠凝時(shí)間，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)立即處理。
(6)、開(kāi)挖時(shí)間。注漿后應(yīng)視漿液種類(lèi)，等待4h(水泥——水玻璃漿)到8h(水泥漿)方可開(kāi)挖，但最后應(yīng)注意保留目漿墻，并進(jìn)行下一循環(huán)的注漿，若注漿工作在正洞以外進(jìn)行，則超前時(shí)間易于保證。
6、常用注漿機(jī)具設(shè)備
常用注漿泵
序號(hào) 名稱(chēng) 規(guī)格型號(hào) 主要技術(shù)指標(biāo) 產(chǎn)地(廠家)
P(MPa) Q(l/min)
1 液壓調(diào)速注漿泵 YSB-250/120 12 250
2 雙液調(diào)速注漿泵 2TGZ-60/210 21 60 錦西注漿泵廠
3 雙液調(diào)速注漿泵 2TGZ/120/105 10.5 120 錦西注漿泵廠
4 液壓注漿泵 YZB-50/70 7 50 石家莊煤礦機(jī)械廠
5 隔膜計(jì)量泵 2MJ-3/40 4 50
6 泥漿泵 BW-250/50 5 250 衡陽(yáng)探礦機(jī)械廠
7 泥漿泵 TBW-200/40 4 20
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