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隧道大量渗漏水堵漏方法

 

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一、大量涌水隧道施工1.施工方法
  运用新奥法原理,沿隧道开挖轮廓线(含底部)按轴向辐射状布孔(开挖面中心也布孔),进行全断面全封闭深孔注浆固结止水,使隧道周边及开挖面形成一个堵水帷幕(加固区),切断地下水流通路,保持围岩稳定,增强施工安全。
  1.施工工艺
  (1)施工程序
  (2)超前地质预报对于构造复杂、水量丰富的地层,必须准确预报工作面前方20~25M范围的工程地质和水文地质情况,以便为制定施工方案和确定注浆参数提供依据。
  ①钻孔方法:利用液压钻孔台车或YQ-100A施钻深孔,在拱顶、起拱线和隧道中下部位各钻φ76mm孔,孔深超出注浆段5m左右。
  ②预报内容:预测工作面前方注浆段长度范围的地质构造和岩性、地下水出露位置和水量大小,以及围岩变化情况。
  ③预报方法:采用钻眼排碴取样分析,记录钻速、水质水量变化情况以及开挖后的岩面观测素描,综合判断预报前方水文、地质条件。
  (3)钻孔作业
  ①封堵墙(止浆墙)施工:首先按照注浆设计施工封堵墙,封堵墙设于开挖面后端,封堵墙厚0.8~1.0m,用C20砼灌注一次成型。
  ②布孔:由测工站在工作平台上,用红油漆在掌子面上按设计准确画出钻孔位置,标注编号。
  ③钻孔:
  A.钻孔时台车大臂必须顶紧在掌子面上,以防止过大颤动而影响施钻精度。
  B.钻机开孔时钻速宜低,钻深20cm后转入正常钻速。
  C.第一根钻杆钻完后,凿岩机与钻杆脱离,使用联接套接第二根,依次接杆直至钻到设计深度。
  D.钻孔深度达到设计要求后,凿岩机后退带出钻杆,人工用卡或大扳手卡紧前杆,凿岩机反转,松开连接套卸下钻杆,按同样方法依次拆卸钻杆退出孔外。
  E.注浆孔角度参数:仰角、俯角、左偏角、右偏角均控制在最小3°、最大26°内。
  ④开孔孔径及深度:注浆孔用φ100钻头开孔,孔内放置长3~6m的φ86钢管(或橡胶止浆塞管)做孔口管,掏孔清碴时用φ76钻头。注浆段长度为20m一环。
  ⑤钻孔深度控制:台车大臂按设计布孔位置点对正,用简易垂球量角器测钻杆仰角,调整至设计角度,并在钻杆上安装导向指示器,控制钻孔偏角。
  ⑥台车钻孔工作参数:凿岩台车钻孔作业的推进压力2.5~4.0MPa,回转压力5.0~6.0MPa,冲击压力19~20MPa.

打斜孔埋管法处理渗水裂缝 
  2.1 工艺流程 
  裂缝清洗→钻斜孔→清孔、埋管→表面封缝→通风检查→浆液配制→注浆→封孔处理→待凝检查→表面处理 
  3.2 重要工艺技术要求 
  (1)裂缝清洗:对缝面用高压水进行清洗,直至清晰地露出裂缝为止; 
  (2)钻孔:在裂缝中心线10~15cm两侧钻斜孔,孔径18mm,孔距40cm,深浅孔交替布置,浅孔深25~30 cm,倾角约50°,深孔孔深40~45cm,倾角约70°。 
  (3)清孔、埋管:用高压水将孔清洗干净,每孔分上下两层埋设两根注浆管,一进一出,下层管径为8 mm,埋至距孔底5cm,为主注浆管;上层管径为8mm,埋入孔内10cm左右,为排水排气回浆管,埋管材料用速凝水泥。 
  (4)表面封缝:用玻璃丝布或堵漏灵剂进行封堵,应保证封闭密闭可靠。 
  (5)通风检查:待埋管材料有一定的强度后,在裂缝和管口处涂少量肥皂水,采用0.2MPa的风压进行通风检查,对于盲孔应在附近重新打孔埋管。 
  (6)浆液配制:根据灌前压丙酮试验的漏量大小配制浆液,配浆时将固化剂、表面活性剂缓慢注入EAA(或CW)主液中,边注入边搅拌,保持浆液在25℃以下,以提高浆材的可灌性。 
  (7)化学灌浆 
  ●注浆方式:灌前单孔压丙酮量≥10ml者应单孔灌注,漏量<10ml者则可多孔灌注;灌注过程中若有串漏孔,可在排出积水和稀浆后进行并灌,灌浆应由下而上进行。 
  ●注浆方法:先灌深孔,从下层进浆管开始注浆,待上层回浆管排出孔内水、气后,封闭回浆管。根据吸浆量情况逐步升至设计压力,当吸浆率小于1ml/min时,应保持压力延续灌注30min即可扎管待凝。4~5h后检查注浆效果,对管口不饱满的胶管进行第二次注浆直至饱满。 
  ●灌浆压力:开灌压力0.4MPa,当吸浆率小于5ml/min时,逐渐加压至0.5~0.6MPa,二次注浆孔压力可提高至0.8MPa。 
  ●注浆过程监控:加强结构的抬动变形监测,如出现异常应及时降压并采取相应措施。 
  (8)质量检查:裂缝化学灌浆结束14 d后采用压水和钻孔取芯相结合的方法进行。 
  ●检查孔压水:采用单点法压水,压力0.5MPa,孔径28,孔深30cm,合格标准透水率q≤0.1Lu。 
  ●钻孔取芯:孔径89mm,孔深浅于灌浆孔10cm,粘接强度应达到设计要求。 
  2.3 打斜孔埋管法施工存在的缺点 
  (1)温度裂缝走向是个曲面,在混凝土内的走向复杂,一般从钢筋边通过,钻孔时易碰到钢筋,造成的“废”孔较多,对原混凝土结构的整体性造成损坏。 
  (2)钻孔时的微细粉尘难于有效清出,粉尘易堵塞灌浆通道,浆液难以进入缝面,降低化灌质量。
  (3)渗水缝中不能有效地赶水,浆液和水混合影响环氧灌浆材料的固化;也不能满足浆液“从宽处往窄处灌浆最有利”的原则;一旦发现“死孔”无法及时采取补救措施。 
  (4)施工工序较多,施工工艺繁琐,管容、孔容大,浪费浆材(据统计孔容占58%以上);灌后的裂缝复灌量较大,且需多次复灌,增加了资金投入。

无损贴嘴法处理渗水裂缝
  3.1工艺流程
  注浆嘴加工→打磨→冲洗→裂缝描述→贴嘴→封缝→压风检查→灌浆→注浆嘴清除→质量检查。
  3.2 重要工艺技术要求
  (1)注浆嘴加工。在外径为6 mm、长度大于6cm的铜管一端焊上边长为3~4cm、厚度为1.5mm左右的方形铁片,铁片中间开直径等于铜管外径的进浆孔,铁片周边钻排列规则的小孔。
  (2)打磨:采用砂轮机沿裂缝的两边各打磨20cm的宽度,除去混凝土表面杂物,以免影响注浆嘴的粘贴及封缝效果。
  (3)冲洗:是贴嘴法施工最重要的工序,用高压冲毛机沿裂缝开口向两边冲洗,以保证缝口敞开无杂物。
  (4)裂缝描述:用刻度放大镜测量裂缝宽度,并对裂缝走向及缝长进行描述,用以调整布置注浆嘴间距及灌浆压力。
  (5)贴嘴:根据裂缝描述进行注浆嘴的布置。规则裂缝缝宽小于0.3mm时按间距20cm布嘴,缝宽大于0.3mm时按间距30cm布嘴;不规则裂缝的交叉点及端部均布置注浆嘴。将ECH-Ⅰ型胶抹在注浆嘴底板上,贴嘴时用定位针穿过进浆管,对准缝口插上,然后将注浆嘴压向混凝土表面抽出定位针,定位针未粘附胶认定注浆嘴粘贴合格。
  (6)封缝:贴嘴3h后用堵漏灵胶泥将渗水缝口封堵住,2h后用碘钨灯将混凝土表面烘干并用无水酒精洗抹一遍;待干后刮抹一层ECH-Ⅱ型粘胶;当不粘手时再刮抹ECH-Ⅲ型面胶三遍,待ECH-Ⅲ型面胶基本固化后,用堵漏灵加固形成中间高,两边低的伞形封盖。
  (7)压风检查:封缝完成并养护2h后即可进行压风检查各孔的贯通情况,压风压力<0.25MPa;对于不串通的孔应查明原因进行分析和处理。
  (8)灌浆:采用多点同步灌注方式,从下至上,从宽至窄,逐步推进,采用Lily CD-15双组分注射泵灌注LPL浆材,施工中采用稳压慢灌,每孔纯灌时间不少于90min,以保证灌浆质量。灌浆压力见表2。
  (9)注浆嘴的清除:灌浆结束48 h后铲除注浆嘴,混凝土表面采用环氧胶泥封堵平整。
  (10)质量检查及验收:灌后质量检查在注射树脂LPL灌浆结束7 d后进行。
  压水检查:现场布骑缝孔,冲击钻造孔(孔径18~20mm、孔深10~15cm)后,采用单点法压水,压水检查压力为0.3MPa。合格标准:压水检查透水率q≤0.1Lu。
  钻孔取芯:取芯直径89mm,并进行岩芯鉴定、描述,绘制钻孔柱状图。
  3.3 无损贴嘴法的工艺特点
  不破坏混凝土的整体性,适合薄型结构的裂缝处理。
  (1)由于从缝的表面进行打磨冲洗,可避免微细粉尘对灌浆的影响,从缝口进浆可灌性得到了保证。
  (2)使“以浆赶水”,多点依序同步灌浆成为可能。
  (3)贴嘴封缝、采用多点同步灌浆的无损灌浆工艺,可在不破坏混凝土结构的条件下极大地提高可灌性,裂缝的灌入深度也能满足要求,加上使用低黏度、低收缩的化灌浆材,达到了“堵水、保护钢筋、恢复结构的整体性”的效果。
  (4)工艺简单、复灌率低,节约昂贵的化学浆材,降低了成本,加快了施工进度。
  3.4 特殊情况处理
  (1)渗漏点的复灌:
  ●对有规律的渗漏点,即一段裂缝仍渗水,采用原施工方法进行复灌。
  ●对单独的渗漏点采用打辅助孔的方法进行复灌,先在渗漏点贴嘴、封缝。然后用冲击钻在距渗漏点10cm沿原裂缝钻3个辅助斜孔(孔径18~20mm,孔距10~20cm,倾角50°,孔深25cm),并预埋外径为6mm的铜管。再用堵漏灵进行封堵埋管,在渗漏点贴嘴及封缝、辅助孔埋管及封堵完成后,其他工序按原方法进行施工。
  (2)浆液配比出现问题时的处理:灌浆时如出现长时间不进浆,且浆液粘度增加,即浆液配比出现问题。处理方法是打开机箱盖,清理两活塞杆运行系统,直至两活塞杆运行同步后,排弃部分混合液,然后重新注浆。

复灌后仍局部渗水的处理
  (1)经复灌后仍有渗水的部位采用嵌缝措施:开槽槽深×槽宽为5cm×5cm,并在槽内每1.5m用电钻打一个22排水孔,孔深>70cm;从孔底部埋一根铝管,在管口用堵漏灵封闭将水引出;将槽面清洗干净并尽量烘干,若无法烘干则在缝面用堵漏灵先堵水,然后涂环氧基液,再用丙乳砂浆锤填密实,并满足过流面平整度要求。
  (2)嵌缝后再在表面粘贴玻璃丝布防渗,玻璃丝布宽15cm。粘贴方法:先将缝面清理干净,均匀刷一层1438胶,再贴一层玻璃丝布,三胶二布。对于灌浆后延伸的裂缝,若渗水不大或不渗水,则直接在缝面粘贴玻璃丝布,并延伸1.0m左右。
  (3)待丙乳砂浆封闭7 d后封闭引水管孔。先用干塑性水泥砂浆填充并用细钢筋捣密实,离孔口5cm时,改用预缩砂浆填充密实,对其表面涂刷环氧胶泥。
  结束语
  混凝土裂缝处理难度较大,对有渗水的裂缝处理难度更大。通过参与水工地下隧洞混凝土渗水裂缝的处理,认为在处理过程中主要应注意以下几个问题:
  (1)灌浆材料的正确选择:应选择低黏度、低收缩的环氧浆材。收缩大的材料需多次复灌,不但增加投入,而且复灌成功率小。目前采用主要是两种系列的改性环氧浆材,各有优缺点应根据缝的宽度、渗水情况及处理的结构要求,选择适宜的浆材。
  (2)推广贴嘴无损法施工:混凝土温度缝一般较细,且不在一个平面上,裂缝很难找准,浆材难以灌入,最好是采用贴嘴无损法施工,既减少了钻孔量,又可减少孔容、管容的浆材耗用量,降低成本;结构的厚薄、裂缝的深浅对钻孔的要求较高,为了找准裂缝的深度以便准确地布置灌浆孔,不得不打出大量的检查孔,对结构造成严重破坏。
  (3)避免微细粉尘对化学灌浆的影响:混凝土裂缝内部极不规则,其宽度受骨料、钢筋等的影响宽窄变化复杂,当化学浆液夹着微细粉尘在裂缝中灌入时,碰到较窄处,就会累积阻塞浆液通路。因此微细粉尘对化学灌浆的危害极大,但钻孔处理工艺无法避免粉尘影响。
  (4)从宽处往窄处灌浆最为有利,“从上至下,从宽至窄,从一边至另一边“,这是化灌的基本原则。温度裂缝的形成最先在混凝土表面形成,随着温度应力的作用持续向纵深方向发展,因此在混凝土表面的裂缝开合度最大,从缝口进浆对灌浆质量的提高极为有利。
  (5)必须保证连续稳定的灌浆压力:稳定的灌浆压力是保证浆液能否使裂缝充填饱满的关键,采用手摇泵灌浆很难做到这一点,应采用双液气压泵进行施工。
  (6)有效降低外水压力:裂缝中只要有水就会增加灌浆难度,应通过打排水孔的方法来降低外水压力,或采用封闭渗水岩体的方法减少裂缝的渗水量,提高浆材的粘接强度和灌浆效果。
  (7)灌浆施工中有效的排水排气:裂缝灌浆时应通过有效措施把孔中及缝面的水气排出,来提高可灌性。采用在孔中埋双管或在裂缝的缝口处埋排气嘴的方法可有效的排除裂缝中的水和气。

 

 

 

(4)注浆作业
  ①注浆材料:水泥:用425号以上的普通硅酸盐水泥,质量应符合标准。
  水玻璃:用出厂浓度42~45Bé,比重1.42~1.45,模数2.4~2.8的水玻璃原液。
  拌合水:水质应符合《铁路砼及砌石工程施工规范》中的各项规定。
  ②配合比控制:水灰比(W/C)为0.8;水玻璃稀释浓度为25~35Bé;双液体积比(C/S)为1:0.5~0.7.
  ③凝胶与凝结时间控制:为满足浆液扩散半径的要求,采用凝结时间为:一般地段3分钟,富水地段1~2分钟。
  施工控制分以下三种:
  A.水灰比固定,水玻璃浓度不变,变换双浆比例。当水玻璃溶液所占比例由小到大,凝胶时间则由长到短,初、终凝由慢到快。
  B.水玻璃浓度不变,双液比例固定,变换水灰比。当水灰比由小到大,凝胶时间由短到长,初、终凝由快到慢。
  C.水灰比不变,双液比固定,变换水玻璃浓度。当水玻璃浓度由高到低,凝胶时间由短到长,初、终凝由快到慢。
  ④注浆:连接注浆管路,用注浆泵先压水检查管路是否漏水,设备状态是否正常,然后再做压水试验,以冲洗岩石裂隙,扩大浆液通路,增加浆液冲塞的密实性,核实岩石的渗透性。
  对于富水断层破碎带清孔后,先压水泥浆液,再压CS双液浆。
  标定注浆泵上电接触点压力表的最大压力指标,泵压后观察压力变化及水泥浆和水玻璃的消耗数量。
  记录注浆时间和注浆量。
  注浆达到标准后,打开三通混合器的减压阀排浆,卸下混合器换注另一孔。
  注浆结束后,拆卸各注浆器件,全部清洗干净,并对注浆泵进行检查保养。
  ⑤ 作业方式:注浆方式采用前进式或全孔一次压入式。钻孔过程中未涌水的,就一钻到底,全孔一次压入式注浆;在钻孔过程中,如发现有水,即停止钻孔,采取注一段钻一段的前进式注浆,直至达到设计段长位置。
  在水压、水量较大的情况下,还可采用分层泄水减压、分层注浆方式。即下层管注浆,中层管放水;中层管注浆,上层管放水,这样逐层抬水,把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外。
  注浆顺序为由下而上,由里向外。
  ⑥注浆参数:A.注浆压力及单孔扩散半径:注浆压力一般为地下水静水压力的2~3倍,考虑到岩层裂隙阻力,初始压力3MPa,终压4~5MPa.单孔浆液扩散半径4m. B.注浆速度:钻孔出水量大于50L/min时,注浆速度取80~100L/min.钻孔出水量等于0~50L/min时,注浆速度取60~80L/min. C.注浆扩散范围:注浆有效范围为开挖轮廓线外4.0m(塌方段为5.0m)。
  D.注浆量:按注浆范围内围岩体积的5%左右考虑,实注量由钻孔压水试验确定。(单孔注浆量V=11m3,参考值)。

3.劳动力组织
  深孔超前预注浆工序多,要求工序衔接紧凑,因此施工组织安排要合理,使各道工序协调动作。
  4.机械设备配置
  (1)主要注浆配件
  ①制作注浆孔口管,管长3m、6m两种,管尾焊接联接套,联接套长56mm,内径90mm,外径98mm,它的另一头带有梯形螺纹丝扣,也可用止水浆塞做注浆管,止浆塞采用自制橡胶止浆塞。
  ②羊角式注浆嘴套帽注浆嘴套帽内口径螺纹能与孔口管尾外螺纹扣套接。帽头上钻两个孔,接成半角式接头,接头直径30mm,长85mm,与三通混合器连接。
  ③三通混合器三通混合器外形尺寸92mm×92mm×62mm,为逆止阀型,有4个孔,其中2个内径为28mm的螺纹孔接注浆管的入口,有一内径为30mm螺纹孔为出浆口,一个减压排浆口。逆止阀使双液混合后不能返流,直接流入羊角注浆嘴里。
  ④注浆孔口管顶进联接套顶进联接套尺寸和注浆嘴套帽相同,在帽上套焊一个钎尾套,接在钻孔台车的凿岩机上。
  ⑤注浆管φ25高压胶管长5m和10m,每一台注浆泵长短各配2根。
  φ25无缝钢管管路配长30~50m,水泥浆和水玻璃浆液各一条管路。
  钢管连接用钢制管节对接,高压胶管与钢管连接配件为快速接头或缩头锁接。
  5.质量控制要点
  (1)一次注浆段长度不大于20m;
  (2)注浆帷幕厚度不小于4.0m;
  (3)堵水率不低于90%;
  (4)注浆结石体7天的单轴抗压强度不小于5MPa.
  6.安全措施
  (1)地质超前预报和监控量测在施工中贯彻始终。
  (2)施工排水沟要及时疏排,严防积水。
  (3)针对富水断层破碎带深孔注浆固结止水施工的特点和要求,制定安全实施细则。
  (4)加强全员安全意识教育,坚持安全第一的思想,不盲目追求进度,以防止塌方。
  (5)要配备少量聚胺脂材料,作为突水应急堵漏时用。
  (6)注浆作业人员戴口罩、眼镜和软手套,以防止水泥粉尘和水玻璃溶液对人体造成伤害。
  (7)要有良好的照明条件。

二、大量渗水隧道施工1.施工方法
  整治隧道施工渗水,采用聚氯乙烯(PVC)塑料板,即在初期支护与模筑砼衬砌之间铺一层PVC板,使衬砌表面达到干燥的要求。
  施工工艺
  ①准备工作
  A.PVC防水板的质量检查检查是否有变色、波纹(厚薄不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺点。
  B.用特种铅笔在PVC防水板边缘上绘出焊缝搭接线,搭接线距板边10cm. 
  C.PVC防水板拱部、边墙分段铺设,拱部划出中线,并对称卷起备用。
  D.工作台就位:工作台由万能杆件拼装,接通电源,切断钢丝网露头,对超挖空洞要挂网回填砼。
  ②固定PVC防水板每环PVC防水板拱部与边墙分别铺设,先将拱部PVC防水板中线重合隧道中线,并及时在PVC防水板两边,离边缘5cm,间距0.5m,进行锚定,边墙铺设从起拱线开始,板边固定点距边缘5cm,间距1m,向下展开。防水板当中的锚固点布置:沿横断面方向间距为0.5~1.0m,沿隧道轴线方向为1.0m,梅花形布置。
  ③焊接PVC板搭接缝搭接缝的焊接工作要超前于另一边。
  ④焊缝补强焊缝有不符合质量要求时,及时进行修补处理。
  劳动力组织
  质量控制要点
  (1)固定防水板时,要将防水板放松,不可绷得太紧,根据岩石基面情况留够富余量,使二次模筑砼挤压后,防水板与喷砼层表面自然密贴。
  (2)两防水板间的搭接宽度10cm.
  (3)用电锤固定防水板时,由于塑料胀锚螺栓直径为42mm,所以选用直径8mm的钻头钻眼,孔深40~50mm.
  (4)防水板焊缝宽度不小于1cm,焊接电压110V,最高不得超过130V.
  (5)用电烙铁焊接防水板时,烙铁头在两塑料板间均匀移动,同时在上层防水板之上用手指均匀用力推挤,以防水板焊缝间挤出塑料熔液为最佳。
  (6)抽出烙铁头时,需将其上残留的熔融塑料刷掉。
  安全质量措施
  (1)为保证铺设PVC板的平整,隧道开挖采用光面爆破,喷砼后要达到隧道轮廓线圆顺整齐。
  (2)铺设防水板前,先将边墙基础灌注好,严禁在已铺设防水板处进行爆破作业。
  (3)喷射砼表层有淋水时,采取引、挡、排、遮等措施,保证焊接时无滴水浸入。
  (4)射钉枪或电锤,都要垂直于岩层面,同时防水板上要加垫圈。
  (5)焊接开始前,电烙铁需在小块塑料板上试温,能使塑料板熔化时才能焊接,停焊时应及时切断电源。
  (6)用电烙铁进行焊缝补强时,要防止烙铁头将下块防水板烫出沟槽,影响防水效果。若发现有烤焦变色或焊穿等现象时,要及时进行补贴处理。
  (7)隧道内各洞室铺防水板时,均须自上而下,从外向洞室内展铺,并注意正洞的防水板应搭接在洞室防水板里面,并在正洞与洞室边缘增加固定点。
  (8)在模筑砼施工时,砼不能直接冲击防水板,震捣器不得接触防水板。

 
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