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超前深孔预注浆作业指导书

超前深孔预注浆作业指导书

1 总则

1.1 编制目的

为规范隧道超前深孔预注浆施工作业,统一原材料检验、钻孔、孔口管安设、止浆设施、浆液配制、分段注浆、结束封孔、效果检查全过程作业标准。解决钻孔偏斜、孔口管固定不牢、止浆失效跑浆、注浆压力失控、浆液扩散不均、注浆效果不满足开挖条件等质量安全通病,对掌子面前方富水破碎围岩进行固结堵水加固,降低涌水突泥风险,保障隧道安全开挖,特编制本原创作业指导书。

1.2 适用范围

本指导书适用于公路新建、改扩建工程隧道富水断层、破碎带、涌水地段超前深孔预注浆施工,包含孔位放样、钻孔、孔口管安装、止浆墙施工、分段注浆、封孔、注浆效果检查等全部工序。超前深孔预注浆完成并经效果评判合格后方可进行开挖作业。富水、高压涌水地段严格执行分段注浆工艺。大面积正式施工前应开展试验段,确定钻孔参数、浆液配比、注浆压力、分段长度等工艺参数,指导后续正式施工。

1.3 施工原则

坚持先预报、后注浆;孔位精准,控制偏斜;孔口牢固,止浆可靠;分段注浆,由外到内;压力受控,定量稳压;效果评判合格,方可开挖的施工原则。

1.3.1结合超前地质预报查明前方围岩、地下水、断层破碎带情况,依据地质成果确定注浆参数。

1.3.2严格控制钻孔方位角、外插角,降低钻孔偏斜,保证注浆加固范围。

1.3.3孔口管埋设牢固,止浆墙、止浆设施施工到位,防止高压注浆发生跑浆、串浆。

1.3.4高压富水段落采取分段钻进、分段注浆,缩短单次注浆段长。

1.3.5遵循由外圈孔向内圈孔的注浆顺序,控制注浆压力,实行稳压结束标准。

1.3.6注浆全部完成后开展注浆效果检查,评判合格方可开展开挖。

施工严禁红线:

①严禁未开展超前地质预报,盲目实施深孔预注浆。 

②严禁钻孔偏斜严重,加固范围达不到设计要求。 

③严禁孔口管埋设不牢固,止浆设施不到位,高压注浆出现跑浆。 

④严禁高压富水地段不进行分段注浆,一次性长段钻进注浆。 

⑤严禁随意提高注浆压力,造成地层劈裂、地表或者洞室变形。 

⑥严禁注浆未开展效果检查,直接进行掌子面开挖。

2 工程概况及主要施工参数

2.1 工程概况

隧道掌子面前方存在断层破碎带、富水软弱围岩时实施超前深孔预注浆。按照设计布设多圈注浆孔,外圈孔外插角大,内圈孔外插角小;钻孔安装孔口管,施作止浆墙;富水段采用分段钻注;浆液通过钻孔压入围岩裂隙,实现围岩固结、封堵地下水;全部注浆孔完成后采取检查孔取芯、水压试验等手段评判注浆效果;效果合格后再进行开挖作业,降低掌子面涌水突泥灾害风险。

2.2 主要施工控制参数

2.2.1钻孔参数:各圈注浆孔孔位、方位角、外插角、终孔深度满足设计;控制钻孔偏斜率。

2.2.2孔口管:孔口管规格、埋设深度满足要求,孔口管固定牢靠。

2.2.3止浆构造:止浆墙厚度、强度符合设计,止浆设施密封完好。

2.2.4分段长度:高压富水破碎地段控制分段钻注长度。

2.2.5注浆材料:根据地质涌水情况选用单液水泥浆或者水泥水玻璃双液浆,浆液配比按试验段确定。

2.2.6注浆控制:注浆顺序遵循由外圈向内圈;控制起始压力、终压压力,达到终压后稳压;执行注浆量与压力双控结束标准。

2.2.7效果检查:注浆结束后布置检查孔,采用取芯、水压试验进行注浆效果评判。

3 施工准备

3.1 技术准备

熟悉施工图纸,明确注浆圈范围、各圈钻孔孔位、深度、外插角、孔口管参数、止浆墙要求、分段长度、浆液配比、注浆压力、注浆结束标准、效果检查要求。编制超前深孔预注浆专项作业方案,开展浆液配比试验。开展试验段施工,确定钻进参数、注浆压力、分段长度、浆液配比,形成试验段总结,作为正式施工依据。开展测量放样,精准放出每一个注浆孔孔位,钻进过程复核角度。对钻孔、注浆班组开展技术、安全交底,明确工序顺序、质量标准、安全红线,交底记录签字归档。

3.2 现场准备

掌子面危石浮渣排查清除;作业台车搭设稳固可靠;掌子面按照设计施作止浆墙;洞内设置排水集水设施,应对突发涌水。洞内通风照明满足作业条件;规划浆液拌制、废渣排渣转运路线。

3.3 设备材料准备

施工机械设备:深孔地质钻机、注浆泵、浆液搅拌系统、孔口密封装置。测量检测仪器:全站仪、水准仪,仪器校验合格;注浆系统压力表经过校验。进场原材料:水泥、水玻璃、孔口管管材等进场验收,不合格材料禁止投入使用。

3.4 人员准备

配置现场施工员、质检员、安全员、测量员、试验员;钻机操作工、注浆作业人员;特种作业人员持证上岗,全部进场人员完成安全教育培训。

4 施工工艺流程

超前地质预报探明前方地质及地下水情况→掌子面危石浮渣清理→掌子面止浆墙施工→测量放样标记各圈注浆孔位→钻机就位,调校钻孔角度方位角→安装埋设孔口管并固结牢固→分段钻进作业→达到分段深度,安装孔口止浆密封装置→浆液拌制→由外圈向内圈逐孔压力注浆→达到压力或者注浆量标准稳压结束→本孔封孔处理→循环钻进注浆直至终孔深度→全部注浆孔施工完成→施工检查孔→取芯、水压试验开展注浆效果评判→效果评判合格→方可掌子面开挖作业→分项验收

核心管控要点:地质预报先行;控制钻孔偏斜;孔口管与止浆墙牢固;高压地段分段钻注;注浆压力双控;注浆效果检查合格再开挖。

5 主要工序作业要点

5.1 地质预判与作业面处理

依据超前地质预报成果掌握前方围岩、涌水、破碎带范围;清理掌子面松动危石浮渣;按照设计浇筑掌子面止浆墙,止浆墙养护达到强度后方可开孔钻进。

5.2 测量放样

精准放出各圈注浆孔孔位;钻机就位后调校方位角、外插角,钻进过程定期复核角度,控制钻孔偏斜。

5.3 孔口管埋设

孔口管按设计深度埋入孔内,采用固结材料将孔口管与孔壁固结密实;孔口管必须牢固,承受高压注浆反作用力,防止注浆过程孔口管弹出。

5.4 分段钻进

高压富水破碎地段执行分段钻进,每钻进一个分段长度即停止钻进,进行本段注浆;不得一次性钻至终孔再注浆;正常围岩段按照方案确定分段长度执行。钻进过程做好钻孔记录,记录涌水、掉钻、卡钻情况。

5.5 孔口密封与浆液拌制

每分段钻进完成安装孔口止浆密封装置;浆液严格按照配比搅拌,双液浆控制两种液体混合比例,随拌随用。

5.6 压力注浆作业

注浆顺序严格执行由外圈孔向内圈孔施工;注浆过程分级升压,禁止瞬间直接升到终压;执行压力、注浆量双控标准;达到终压后按要求稳压;出现大量跑浆串浆,采取间歇注浆、调浓浆液、待凝后复注;如实记录每孔注浆压力、注浆量、起止时间;注浆结束对注浆孔进行封孔处理。

5.7 注浆效果检查

全部注浆孔施工完毕,按要求施工检查孔;开展取芯观察浆液充填固结情况,开展水压试验;检查孔涌水量、固结指标满足评判标准即为合格;不满足要求需要补充注浆,直至评判合格。

5.8 开挖管控

只有注浆效果评判合格,技术负责人确认后,方可开展掌子面开挖作业。

6 质量控制要点

6.1 超前地质预报落实到位,止浆墙养护达到强度方可开始钻孔。 

6.2 各注浆孔孔位、外插角、方位角符合设计,严格控制钻孔偏斜。 

6.3 孔口管埋设固结牢固,孔口止浆密封完好,防止高压注浆跑浆。 

6.4 高压富水破碎地段执行分段钻进分段注浆,禁止一次性长段钻注。 

6.5 注浆由外圈向内圈施工,分级升压,执行压力注浆量双控,如实记录注浆数据。 

6.6 注浆完成必须开展效果检查,检查不合格进行补注浆处理。 

6.7 注浆效果评判合格后方可开挖。 

6.8 落实自检、互检、交接检三检制度;钻进记录、注浆台账、效果检查记录完整可追溯。

主要质量安全通病及防治

通病现象

产生原因

防治措施

钻孔偏斜过大,注浆加固圈偏移

钻机固定不稳,角度未复核,钻进参数不合理

钻机稳固,开孔复核角度,钻进过程监控,必要配置导向装置,控制钻进速度

孔口管松动,高压注浆跑浆弹出

孔口管埋设深度不足,固结不密实

按设计埋置孔口管,固结材料充分养护,注浆前检查孔口管牢固状态

高压富水段涌水处置不到位

未执行分段钻注,一次性钻太深

破碎富水段落严格分段钻进分段注浆,出现涌水立即停钻注浆封堵

注浆串浆跑浆严重,加固效果差

止浆密封失效,升压过快

做好孔口密封,分级升压,跑浆采用间歇注浆、待凝复注工艺

注浆压力盲目加高,造成围岩扰动

随意提高终压,不执行双控标准

严格执行方案给定压力,以压力注浆量双控作为结束条件

不做效果检查直接开挖

抢工期,省略检查孔工序

必须施工检查孔,取芯水压试验评判合格,方可允许开挖

 

7 安全施工管控

7.1 掌子面作业前排查危石,止浆墙未达到强度严禁开孔;高压注浆期间作业人员避开孔口正前方。 

7.2 钻机作业回转半径内严禁站人;高压注浆管路定期检查加固,防止管路爆裂伤人。 

7.3 洞内配备排水应急设施,出现突发涌水立即停机,人员撤离至安全区域。 

7.4 钻机、搅拌注浆设备用电接地保护完好;洞内通风照明满足作业条件。 

7.5 常态化开展洞内安全隐患排查。

8 文明施工及环保水保

8.1 水泥、水玻璃、管材等材料分类整齐堆放,做好防雨遮盖。 

8.2 钻渣废渣及时转运出洞,洞内不得大量堆积。 

8.3 注浆废水、钻孔涌水经过集水坑沉淀处理后再引排。 

8.4 钻孔作业采取降尘措施,降低洞内粉尘浓度。

9 成品保护

9.1 注浆孔浆液未固结前,不得敲击扰动孔口管。 

9.2 注浆完成,待浆液充分固结后再进行后续钻进作业。 

9.3 检查孔施工避免扰动周边已经注浆固结岩体。

10 质量验收标准

10.1 主控项目

10.1.1注浆管材、水泥、水玻璃等原材料质量合格。

10.1.2钻孔孔位、深度、角度符合设计,钻孔偏斜控制在允许范围。

10.1.3孔口管埋设固结牢固,止浆构造施工到位。

10.1.4高压富水地段执行分段钻进分段注浆;注浆顺序、注浆结束标准符合方案。

10.1.5注浆效果检查孔取芯、水压试验满足评判标准,评判合格。

10.2 一般项目

10.2.1各注浆孔封孔密实,无持续渗漏水。

10.2.2钻孔成孔质量良好,孔位排布整体规整。

10.3 资料要求

原材料合格证、检测资料、浆液配合比、试验段总结、测量放样记录、钻进记录、注浆台账、注浆效果检查报告齐全完整,具备可追溯性。

11 附则

本作业指导书编制,施工过程未尽内容,按照现行国家、行业相关标准以及项目专项施工方案执行;本指导书解释及修订权限归项目技术部。

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