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1、施工方案报审表工程项目名称：新建兰州至重庆铁路夏官营至广元段土建工程 施工合同段： LYS-3 编号：15致 北京铁城建设监理有限责任公司兰渝铁路监理站：我单位根据承包合同的约定已编制完成 木寨岭隧道出口项目部正洞拆换拱专项方案，并经我单位技术负责人审查批准，请予以审查。附件：木寨岭隧道出口项目部正洞拆换拱专项方案 承包单位（章） 项目经理 日 期 专业监理工程师意见：专业监理工程师 日 期 总监理工程师意见：项目监理机构（章） 总监理工程师 日 期 注：本表一式4份，承包单位2份，监理单位、建设单位各1份。新建铁路兰州至重庆线夏官营至广元段LYS-3标段木寨岭隧道出口项目部注浆工艺性试验总结
2、编 制： 复 核： 批 准： 中铁隧道集团兰渝铁路LYS-3标工程指挥部二一二年七月 注浆工艺试验总结 1、 工程概况新建兰州至重庆铁路夏官营（不含）至广元段（不含）LYS-3标木寨岭隧道，位于甘肃省定西市，起于漳县（大草滩镇）止于岷县（梅川镇）线路基本呈北向南走向。该隧道设计为两座单线，为全线第二长隧道，也是全线控制性重点工程之一。起止里程为DK173+320DK192+370(右线隧道DyK173+321.5DyK192+390),全线长19050 m（右线长19068.5m）。左线重庆掌子面里程为DK188+193.0，开挖揭示的地层岩性为压碎岩：灰黑色，原岩为炭质板岩夹板岩，薄层板状构
3、造（层厚12cm），受构造影响很严重，板理极发育，揉皱小构造发育，石质较软，岩体极破碎，呈层状、碎石角砾状结构，含泥化夹层及少量裂隙水，属于级围岩DK188+159DK188+193段，目前变形最大里程为DK188+175，拱腰最大收敛变形速率达77mm/d，DK188+175拱腰最大收敛变形累计值达660mm，拱顶沉降累计值最大473mm，拱墙部位已出现不同程度的侵入衬砌净空。DyK188+367DyK188+390段， DyK188+370拱腰最大收敛变形速率达87mm/d，DyK188+370拱腰最大收敛变形累计值达1029mm，其中复工以后变形388mm，拱顶沉降累计值最大311mm。
4、对DyK188+364DyK188+381段增设临时仰拱加固，径向小导管注浆加固措施，基本能使收敛变形稳定。由于06月15日掌子面开挖施工对围岩的扰动，该段围岩变形速率迅速加大，DyK188+370处变形达73mm/d，DyK188+375处变形达68mm/d，拱墙部位已出现不同程度的侵入衬砌净空。2、 工程地质与水文情况该隧道地质条件非常复杂，隧道洞身共发育11个断裂带，最大带宽约1km，总长4.5km。隧道穿过3个背斜及2个向斜构造，属高地应力区，极易变形。隧道洞身穿越的板岩及炭质板岩区，占全隧的46.53%，该岩石遇水易崩解软化，围岩稳定性极差，且炭质板岩区可能有瓦斯外溢；隧道穿越的特殊
5、不良地质段段落长大、影响面宽，有湿陷性黄土、山体滑坡、泥石流、岩堆、高地应力变形区等；总计各类软岩段长约16.1km，占隧道长度84.47%，极易发生围岩大滑坍，施工难度很高。木寨岭隧道大战沟斜井进入正洞两个重庆方向DK188+075DK188+295段为f16断层，目前大战沟斜井进入正洞左线重庆方向施工里程DK188+196，在f16断层内，初支变形较大，大战沟斜井进入正洞右线重庆方向施工里程DyK188+387，已穿过f16断层，但初支变形仍然较大，据推测该段仍然处于f16断层影响带内。左线重庆掌子面里程为DK188+193.0，开挖揭示的地层岩性为压碎岩：灰黑色，原岩为炭质板岩夹板岩，薄
6、层板状构造（层厚12cm），受构造影响很严重，板理极发育，揉皱小构造发育，石质较软，岩体极破碎，呈层状、碎石角砾状结构，含泥化夹层及少量裂隙水，属于级围岩。3、 试验目的通过径向注浆改良隧道周边地层，提高围岩的完整性与自稳性，加强围岩与初支结构的整体性，改善支护体系受力状况，从而有效控制变形发展在大面积施工前通过试验检验注浆处理施工设备、施工工艺的合理性、适用性以及泵浆压力、注浆流量、入岩深度的判断、注浆速度等参数，由此确定本标段的注浆处理的施工工艺及施工技术参数，检验设计参数和围岩处理效果，确定机械设备选型及配套组合，探明地质情况，为下步大面积施工提供依据，以确保大面积施工时注浆处理的施工质
7、量。4、 试验内容1) 试验段落试验选在中铁隧道集团兰渝铁路LYS-03标工程指挥部四工区大战沟斜井右线兰州DyK188+367DyK188+390。共试验三根，长度均为：3.5m。施工准备：2012年08月10日2012年08月20日；试验时间：2012年08月20日；2) 试验参数布孔参数（管长、间距）、浆液材料及配比（原则上为水泥单液浆，不掺加速凝剂等外加剂）、注浆压力及结束标准，试验段相应参数可选范围值，经试验总结后形成确定值，附布孔断面图及参数表等注浆参数表序号名称参数备注1注浆管布设范围，管材、型号、管长，间距拱部120范围内长2.5m，边墙4m2浆液水泥浆，w:c=1:13注浆终
8、压1MPa4结束标准注浆压力大于终压，或单孔注浆量大于理论注浆量的80%且注浆压力接近或大于终压5延米注浆量结合相关参数计算相应理论注浆量范围，记录表中实际注浆量应基本与其符合项目名称工艺参数注浆处理配合比（水：水泥）1:1浆液压力（MPa）0.50.81.0开孔直径（mm）62平均水泥用量（Kg/m）2028353) 试验方法浆液配比、室内试验，试验段注浆前后的地层及变形情况，注浆设备配置，变形量测4) 注浆工艺上台阶施工时布设注浆管，达到变形管理等级（20cm）时开始注浆，附注浆施工工艺流程图超前小导管采用外径42mm，壁厚3.5mm，长350cm的热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状；管壁四周
9、钻注浆孔，孔径为8mm，孔间距10cm，呈梅花形布置，尾部30cm不钻注浆孔作为止浆段。钢管与衬砌中线平行，以外插角10打入拱部围岩；钢管环向间距40cm。小导管布置见下图“超前支护横断面布置图”：小导管加工小导管加工如下图所示。超前小导管施工工艺流程施工流程：测量放样钻孔清孔钢管插入封口注浆与钢架或锚杆焊接。见下图“超前小导管施工工艺流程图”。开挖测量定位钻 孔打入小导管高压吹孔注 浆注浆检查小导管加工注浆注浆机调试注浆材料配制注浆参数试验超前小导管施工工艺流程图5、 效果评价1) 理论计算法K=LRQ2p小导管注浆工程量可以按下式计算：式中：R浆液扩散半径，可按0.25m考虑L小导管长度岩
10、体孔隙率K充填系数，为0.31.0,对粉粘土取较小值,对碎石土、砂土取较大值。2) 检查孔法分别在两侧边墙及拱顶钻设检查孔（89mm左右），观察浆液在地层的分布状况，以及坍孔、渗水情况等，与注浆前地层进行对比为正确的检测注浆效果，准确验证各项施工参数，在试验段检测时加大检测项目与力度，注浆前后，物探成果资料对比，检查注浆效果；注浆前后，钻孔注水试验的单位长度吸水量对比，检查注浆效果，注浆后单位吸水量小于注浆前吸水量的35%，且没有明显漏水现场；钻孔检查，检查孔数的5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果；注浆观察，冒浆点在注浆范围之外35m时，可视隧道范围岩溶通道堵塞完毕。3) 变形数据分析
11、结合注浆前后同一段落的变形速率变化，分析注浆对变形的控制效果，重点针对变形速率的减小为主要目的6、 试验结论试验结果表明，通过径向注浆能较为有效地对隧道周边地层进行改良，改善初支结构受力状况，有效地遏制结构变形。因此，针对软岩大变形地段，严格根据变形管理等级进行适时径向注浆很有必要，结合试验参数及效果评价，在该地质条件下，现场实施径向注浆应按照下表参数进行，并在施工中不断完善和优化。通过分析此段工艺试验裂隙发育，结合这样的情况，应采用单液注浆，注浆压力可按设计执行。钻芯取样效果图：所取出的芯样浆液填充饱满，达到加固效果。通过钻芯取样直观判断，该段岩溶注浆效果良好，满足设计要求。2）结论经综合分
12、析，工艺适配参数选择如下：1)、机械组合：MQTB-80/2.0钻机，BW-250/50注浆设备，STC-20型发电机，SM200浆液搅拌机,储料桶2L。2)、注浆压力，黏土层控制在0.50.7MPa，卵石土层控制在0.81.0MPa，3)、当注浆达到下列标准之一时，可结束该孔注浆：1）注浆孔口压力维持在0.51.0Mpa左右，吸浆量不大于0.5升/min，维持2min。2）冒浆点已出注浆范围外35m时。3）单孔注浆量达到平均注浆量1.52.0倍，且进浆量明显减少时，当达不到上述结束标准时，应清空再次注浆。5、小导管施工方法5.3 施工方法5.3.1 测量放样按设计要求，在掌子面上准确画出本循
13、环需施设的小导管孔位。5.3.2 钻孔小导管在打孔前，按设计要求划出小导管的位置，并标明清楚。采用凿岩风钻打孔，成孔直径62，孔口钻眼偏差小于50mm，孔眼长度大于小导管长度，然后将小导管打入，小导管打入后用高压风将小导管内砂石等吹出。小导管尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。小导管安装后用塑胶泥封堵导管外边的孔口及围岩裂隙。5.3.3 钢管插入及孔口密封处理钢管用钻机顶进，顶进钻孔长度不小于90%管长。钢管末端除焊上挡圈外，再用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔后其外壁与孔岩壁间隙堵塞严密。钢管搭接长度不小于100cm，并与钢支撑焊接在一起。钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路
14、连接。5.3.4 小导管注浆注浆采用M20水泥净浆，注浆材料满足下列要求：浆液的流动性好，易注入地层；固结后收缩小，具有良好的粘结力和较高的早期强度；结石体透水性低，抗渗性能好等。注浆前导管孔口应达到密闭标准，以防漏浆，然后采用注浆机注浆，注浆压力为0.51.0Mpa，一般按单管达到设计注浆量0.32m3作为结束标准，当注浆压力达至设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，便可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。注浆过程中设专人做好记录。注浆结束后检查其效果，不合格者补注浆。5.4 小导管注浆异常处理串浆则采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆；水泥浆液压力突然升高，则
15、应关停注浆泵，进行注清水，待泵正常时再进行单液注浆；当注浆液量很大，压力长时间不升高时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆。5.5 小导管注浆量计算5.6 超前小导管支护质量保证措施5.6.1 小导管安装小导管间距根据围岩状况确定，采用单层小导管时，其环向间距为40cm；前后排小导管错开布置，前后排小导管的搭接长度不小于100cm；小导管外插角度根据注浆胶结拱厚度确定；小导管安装前，将工作面封闭严密，并正确测放出钻孔位置后方可施工。5.6.2 小导管注浆注浆概述注浆前应喷射混凝土封闭作业面，防止漏浆，喷射混凝土厚度不小于4cm；注浆材料应根据地质条件、注浆目
16、的和注浆工艺全面考虑，但确保满足下列要求:浆液流动性好，固结后收缩小，具有良好粘结力和较高早期强度，结石体透水性低，抗渗性能好。当有水侵蚀作用时，采用耐侵蚀材料；注浆过程中，注浆压力为0.51.0Mpa，并专人做好记录。注浆结束后检查其效果，不合格者应补注浆，注浆达到效果后方可开挖；注浆过程中注浆顺序应由拱脚向拱顶进行。5.6.2.1、注浆试验施工(1)、施工准备1)隧道掌子面危石清理。2)施工测量：按照设计布孔形式测设出注浆孔位，并打木桩标记。(2) 施工方法施工准备布孔位图测量放线钻孔、清空检查岩芯注浆（砂）封孔注浆完成。施工工艺流程详见下图：注浆处理施工工艺流程图。1）钻探工艺（1）定孔
17、位根据设计要求标出注浆孔位置，并进行复测。（2）钻机与注浆设备就位注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。钻机就位后，用经纬仪、水准仪等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。各类设备就近安装，注浆管线固定，不宜过长，一般为3050m，以防压力损失。（3）钻孔钻孔用62钻头开孔钻进，钻孔采用循环水分节钻进，在先导勘探时，每一节钻杆钻进结束后，将钻取芯样取出，留作与设计地质情况做核对，在正常的钻孔注浆时，只需要将岩芯取出，并以此控制入岩深度。（4）检查岩芯根据钻取岩芯的形态，并结合钻进时钻机的状态确认具体的地质情况，并以此判定入岩的深度及注浆方案。（5）终孔钻孔应以实际钻探深度为准，加固
18、厚度满足设计要求。钻至设计孔深度，经专业工程师自检后，报请现场监理工程师检查，同意后方可提钻，再用清水洗孔直至返清水，如不返水，冲洗时间不少于30分钟。然后拧紧孔口盖准备压浆。(6）清孔在钻孔结束后，要及时进行清孔，将孔中碎石等破碎岩芯取出，确保注浆时水泥浆能顺利的充填基岩中破碎岩层和裂隙。（7）记录钻进过程中应注意观察地层变化，详细作好钻孔记录。2）注浆工艺注浆采用孔口封闭注浆法，先注浆基岩后，再注岩层面与土层接触面。（1）试泵试泵时，在开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力后，持续二、三分钟泵管及机械设备不出故障进，方可
19、进行注浆作业施工。（2）安装注浆管和止浆塞钻孔完毕，进行清孔检查，在确认没有坍孔和探头石的情况下，方可下管。否则，必须用钻机进行扫孔。在确定注浆管内无阻塞物后，即可进行注浆管安装。把管子插入孔内，再将管顶入孔内到设计要求深度，使橡胶栓塞与孔壁充分挤压紧实，注浆管和止浆塞固定。注浆管外露的长度不小于3040cm，以便连接孔口阀门和管路。注浆管安放好后，在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入。（3）浆液配制注浆采用单液浆或双液浆。单液浆采用纯水泥浆液，水灰比为1：10.8:1。渗水地段采用水泥水玻璃浆双液浆，水泥浆：水玻璃=1：0.11：0.05。所用浆液采用搅拌机拌合随拌随用，搅拌时间不少于2m
20、in。将配制好的浆液送入搅拌式储浆桶内备用。（4）注浆注浆管路系统的试运转：用1.52倍于注浆终压的压力对系统进行吸水试验检查，并接好水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备状况是否正常；使设备充分热身，试运转时间为20min。注浆顺序：遵循先边排，后内排、跳孔、由疏至密注浆顺序；先两侧后中间，以保证注浆质量。注浆方式采用分段前进方式，即先钻孔后注浆。浆液控制：先稀后浓，依吸浆情况逐步加浓浆液，配比控制在1：10.8：1。灌浆压力控制根据受灌地层的地质条件和渗透性、灌浆时吸浆量，以及对浆液稠度变换等一并考虑。一般情况下，当吸浆量较小时，可尽快地达到规定的灌浆压力；
21、而在吸浆量较大时，则可较缓慢的升到规定的灌浆压力。灌浆过程中，灌浆压力的控制采用“一次升压法”。“一次升压法”，就是在灌浆开始后，将压力尽快的升高到规定的压力，使整个灌浆过程尽量是在规定的压力下进行。其优点是裂隙不至于在低压下提前被堵塞，能较多地灌进一些浆液，使一些较小的裂隙也能得到充分地灌实。（5）封孔注浆结束拔出套管后，用C15砼封孔，封孔时必须边灌边插捣，确保孔内密实。严禁不封孔或假封孔，以致人为形成竖向水力通道，加重围岩不安全因素。封孔完成后，在原孔位处标注注浆孔号，要求字迹工整、清晰。（6）注浆原始记录整编每个注浆作业工班在注浆施工过程中，都必须边施工边记录，当天的注浆施工记录必须当
22、天整理完成，不得积压或遗漏。注浆原始记录是竣工文件的重要组成部分，各记录人员应本着认真负责的态度，做到字迹工整、资料整洁无误，填写规范齐全。 应及时按要求做好注浆资料的统计与汇总（包括注浆孔号、孔数及注浆量等）。（7）、试验检测为正确的检测注浆效果，准确验证各项施工参数，在试验段检测时加大检测项目与力度，注浆前后，物探成果资料对比，检查注浆效果；注浆前后，钻孔注水试验的单位长度吸水量对比，检查注浆效果，注浆后单位吸水量小于注浆前吸水量的35%，且没有明显漏水现场；钻孔检查，检查孔数的5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果；注浆观察，冒浆点在注浆范围之外35m时，可视隧道范围岩溶通道堵塞完毕
23、。6、超前支护施工质量要求标准1)、钢管及锚杆的材质、型号和规格等应符合设计和规范要求；2)、超前小导管与钢架支撑配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾部与钢架焊接牢固；3)、钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。4)、实测项目：4.1 超前大管棚及小道管注浆6.4.2 超前锚杆7、超前支护施工机具配备超前支护施工阶段主要机具设备表设备名称单位数量用途自制开挖台架台1作业平台22M3空压机台3供风MQTB-80/2.0钻机台8钻孔BW-250/50注浆设备套1注浆风镐台8凿岩CAT320挖掘机台1开挖ZL50-II装载机台1运输电焊机台2施焊8、施工人员配备超前支护施工阶段施工人员配备表管理人
24、员操作人员技术负责人1名钢筋工4名测量人员2名支护工20名现场技术员2名电 工2名机料管理人员2名机修工2名试验人员2名质检人员2名安全管理人员2名后勤保障人员2名合 计15名合 计28名全部人员共计43名9、注浆效果分析注水试验对比表孔号注浆量(L)单位吸水量（L/m.min）注浆后(L)单位吸水量（L/m.min）对比分析1-10330.550330.027效果良好1-20460.610460.031效果良好1-30560.730560.036效果良好备注通过分析此段工艺试验裂隙发育，结合这样的情况，应采用单液注浆，注浆压力可按设计执行。钻芯取样效果图：所取出的芯样浆液填充饱满，达到加固效
25、果。通过钻芯取样直观判断，该段岩溶注浆效果良好，满足设计要求。2）结论经综合分析，工艺适配参数选择如下：1)、机械组合：MQTB-80/2.0钻机，BW-250/50注浆设备，STC-20型发电机，SM200浆液搅拌机,储料桶2L。2)、注浆压力，黏土层控制在0.50.7MPa，卵石土层控制在0.81.0MPa，3)、当注浆达到下列标准之一时，可结束该孔注浆：1）注浆孔口压力维持在0.51.0Mpa左右，吸浆量不大于0.5升/min，维持2min。2）冒浆点已出注浆范围外35m时。3）单孔注浆量达到平均注浆量1.52.0倍，且进浆量明显减少时，当达不到上述结束标准时，应清空再次注浆。10、质量
26、控制要点根据注浆处理试验段的注浆结果分析，总结出注浆处理质量控制要点如下：1) 注浆孔应跳孔施钻，不应全部钻孔完成后再注浆，以免孔位串浆，增加难度及清孔工作量。2) 注浆孔施工应先两侧后中间，保证注浆质量。3) 注浆孔孔位移动不宜超过0.5m，开钻前必须保证机身平稳，钻孔偏斜1% 。4) 注浆用的水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为PO42.5，水泥不超过出厂日期三个月，受潮结块者不得使用。水泥的各项指标符合国家标准，并附有水泥出厂报告。5) 注浆用水必须满足砼用水的要求，使用前需进行水质化验。6) 原材料进场后，需做好原材料检测。7) 注浆孔封闭必须采用C15砼封闭，以免对铁路运专线留后患。
