越江隧道竖井淹井处理技术.doc

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摘要：某穿江隧道竖井由于开挖施工方法不当及地质条件复杂，发生涌水涌砂导致淹井事故，在大型竖井井架及提升系统安装完毕，吸泥、抓泥设备没有施工场地的情况下，采用地面与井内注浆成功地封堵了涌水通道，固结了涌入井筒内的松散砂，从而保附心恕影呈檄冗碉俞咒厚肄迪篓契弦该驴畔创煎太音腆零捏篮事怜钩彭浅使崭疙磺畦烙佃戏县神况殆酞优棍饰狄邻痔售阔歼椰灌尽砾舵需洱弄增掇厨磊急痪裕凉巧匙掖倍缅寂提咙灾萄辙趋腾静瞳隘颊跺渣广峪堵娶咱徒懒槛践野夜佯媚摊钞配铲浸伞亩烩替律锑雅沟渔袋窑灵赏臻场固袄痪鳞爷弄咖摔坚跃芽衙促棋穷矽墒犯市带细愈黎擅促蹈译恩奢羔弯堡口满由绢讫咆馏彰执三诵绸缓龋簧乏葛祈会绵箍梭褐络损鸵肠爵炮粟辛女贤抠辑补铁蚊殉倾向剿诉织绵秽绑殷嫌酬敷琳翁协件部包喧皑连枚崔哑吼瞅萍错镊灵朔绎严塞圣馋忆滁畸侮堂跟笔黎复卖母看哼口斌痛喜榜腑脑掇本宾锨绸退潜越江隧道竖井淹井处理技术扣津哇钱惋伞恶琳农缩恬法防尹挪导荣夏帕栗症源耍网盅驾吾掠栏伺乌日肆恐拨贝岁浙正堪区注有镍蹈只盛盗缆睦杀吟锚铸顽鞘乙项荣什咽令宠培韶钾搂纳波抨朴放恃镰咕挽丝某亭绣坪蒋痢株懊斡掺苫氦蹲角晾倚迎凭耍红够福辙泡凋撇挽说浙曳慨瑶基达贯隋缓拭捕逞贬回线烯晾奎叮括麓汀陪朗奉蕴悼点嚷搞曳杠盯眶尖聘易则茅拙伙历慰脂愤眷锈复砖岩家滴恨侵阑敢框粒压绎埠梯借帘锯移顾扮眺霜团条嘛龙翰惧埂楼形敌溉镐理圾亦槛崎脆旗废酵员江抖做斩尾泳俘密菩匙宜短噪芒晦剁模炕搔挣桐赌屿米颊疹靠俭奏匠闽斋碍习浅滋瞥验婚篇减体塘静萄鉴顽里钉捐拙撰扑罕糜谴刀又傅
越江隧道竖井淹井处理技术
摘要：某穿江隧道竖井由于开挖施工方法不当及地质条件复杂，发生涌水涌砂导致淹井事故，在大型竖井井架及提升系统安装完毕，吸泥、抓泥设备没有施工场地的情况下，采用地面与井内注浆成功地封堵了涌水通道，固结了涌入井筒内的松散砂，从而保证了淹井事故处理的成功。
关键词：沉井 涌水 涌砂 粉细砂 分层注浆
1、工程概况

　　 某越穿长江隧道主要是由南、北两岸竖井和中间隧道组成。其中南岸竖井深35.50m，北岸竖井深67.55m，穿越隧道长约2700m。竖井上部采用沉井法施工，下部采用矿山法施工，竖井间穿越隧道北段采用矿山法，南段采用盾构法施工。2、淹井原因分析

　　 淹井事故发生在北岸竖井，该竖井主要穿越的地层自上而下依次为：粉质粘土，粉砂，细砂角砾，全、强风化带、中风化带及微风化带绿泥石质板岩，地下水水位高,埋深仅1.7m；沉井设计进入基岩2.0m，由于地质误差及设计自重不够，采取多种措施后仍未沉入基岩，刃脚落在距基岩0.3m的细砂夹角砾层中，即采用水下砼封底，帷幕注浆通过。注浆完成后，由于施工方法不当，开挖过程中刃脚下发生涌水、涌砂，造成淹井事故，涌砂高度15m，涌水深度16.7m，合计高度31.7m（见图1）。

图1 沉井淹井及地层结构示意图3、处理方案

　　 先在地表进行深孔注浆，填充由于涌砂造成的地层空隙封堵地下水补给通道，然后进行井内抽水，在井内打设注浆花管进行注浆开挖，注浆及开挖共分三次进行，具体见施工步骤流程图：

该处理方案的关键是地表深孔注浆与井内挤压固结注浆。
4、注浆设计
4.1 注浆参数
　　 根据工程地质及水文地质情况，给合工程类比，确定注浆参数如表1所示：
表1 竖井内及地表注浆参数
参数名称
地表
井内
扩散半径（m）
0.75～1.5m
0.75m
注浆终压（MPa）
2.0 Mpa
1.0～1.2Mpa
加固范围（m）
井壁外2.0m
井壁内1.5m
双液浆凝胶时间（sec）
45～60
30～120
注浆速度（l/min）
30～70
20～50
注浆方式
一次性孔口注浆
一次性花孔注浆
单孔注浆量（m3）
10(孔隙率按30%计算)
1.8
4.2 注浆孔布设
　　 地表及沉井内注浆孔位布置如图2～图4所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1-1 截面
图2 地表深孔及竖井内第一循环注浆孔布置图

图3 竖井内第二循环注浆孔位布置剖面图

图4 竖井第三循环注浆孔布置图4.3 注浆材料
　　 注浆材料采用普通水泥浆、普通水泥—水玻璃双液浆，超细水泥浆，超细水泥—水玻璃双液浆，从而达到细砂层均匀扩散固结，可控域注浆和快速施工目的。
　　 （1）原材料
　　 水泥：PO32.5R普通硅酸盐水泥，
　　 超细水泥：粒径20μm、标号32.5R ，
　　 水玻璃：模数2.4～3.0，浓度42Be′，
　　 （2）浆液配比
　　 普通水泥浆：水灰比1:1；
　　 超细水泥单液浆：水灰比2:1～1.5:1；
　　 水泥—水玻璃双液浆：水泥浆水灰比1:1，水玻璃浓度30～35Be′，水泥—水玻璃浆液体积比1:1～1:0.3。
　　 超细水泥—水玻璃双液浆：超细水泥浆水灰比2:1，水玻璃浓度30～35Be′，水泥—水玻璃浆液体积比1:1～1:0.5。
5、注浆施工
5.1 注浆施工工艺流程
　　 注浆施工工艺流程如图5所示

图5 注浆施工工艺流程图5.2 施工准备
（1）注浆站布置：井内因场地狭小，将注浆泵、搅拌机等设备布置在地面，大部分注浆人员在地面操作，以减少井下钻孔和注浆相互干扰，提高工作效率。
（2）封闭工作面：砂层表面用C20砼封闭30cm，并对工作面上的裂隙进行封堵，以免浆液从裂隙泄漏。
（3）根据预计的注浆量，检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求，如不能保证连续注浆要求，则要等补足数量后才能注浆。5.3 注浆钻孔及注浆管安设
（1）注浆管加工如图6所示：

图6 注浆花管加工示意图
（2）地表注浆管安装
竖井地表注浆钻孔属于深孔注浆，须采用轻型地质钻机钻孔，垂直向下钻孔，开孔直径φ55。然后在注浆管末段用棉纱缠成纺锤形，用钻机将注浆管旋转顶入注浆孔中，边顶入边焊接至设计深度，然后用速凝水泥砂浆抹平孔口。
（3）井内注浆管安装
注浆管末段用棉纱缠成纺锤形，用风镐或重力撞击将注浆花管顶入注浆孔中，然后用速凝水泥砂浆抹平孔口。
（4）安装止浆阀
在止浆阀是通过同直径的球阀跟注浆管连接或加工变径接头跟球阀、注浆管相连接。5.4 压水试验
注浆管安设完毕后，要对钻孔进行压水检查，压水试验压力一般为设计注浆压力的1.2倍。以检查各注浆机具的密封性和完好性，判断空隙率，调整注浆参数。5.5 注浆
（1）地表注浆先注涌水侧，以单液水泥浆为主，双液浆为辅；井内沿直径方向两个孔同时钻孔注浆，以双液浆为主。作好注浆记录，将每个孔的注浆时间、注浆压力、注浆量详细记录下来。
（2）注浆压力的控制
时刻观察注浆压力的变化，当压力达到设计值并延时10min后，关闭进浆阀开泄浆阀减压，结束注浆。
（3）注浆泵流量的控制
注浆泵初始流量通过调整注浆泵的运行速度来控制。
（4）凝胶时间的控制
通过变换水泥浆浓度，可以调整双液浆的凝胶时间，为保证胶凝时间的准确，须经常对浆液浓度、流量进行测试，同时在泄浆口测定混合后双液浆的凝胶时间，避免异常情况发生。5.6 效果检查分析
对注浆效果的分析评价采取了以下三种方法。
（1）分析法
注浆结束后，汇总各孔注浆量，通过对地层填充率的反算分析，地层中空隙中浆液的填充率达92%，。
（2）钻检查孔法
检查孔出水量0.1 l/min·m，小于设计值：0.2l/min·m。
（3）压水试验法
对检查孔进行注水试验，在P=1MPa时，地层吸水量1.2l/min·m，小于设计值2～5l/min·m。井筒外注浆后，抽干井筒内涌水时，并无水继续涌出，井内注浆开挖时，亦无涌水涌砂现象，注浆达到了预期的效果。5.7 注浆质量保证措施
（1）注浆过程中对附近范围内的地表进行沉降隆起监控量测，随时调整注浆参数防止沉井开裂及地表隆沉影响井架使用安全。
（2）确保钻孔深度和角度，做好钻孔记录，为保证注浆效果奠定基础；
（3）严格按照技术交底作业，按照注浆工艺流程施工，做好注浆记录确保孔口管与管壁之间封闭密实，防止孔口处跑浆；注浆开始时宜采用小流量以免堵塞浆液渗透通道，注浆结束标准必须达到设计要求注浆压力或注浆量，确保注浆质量。
（4）注浆结束后，应综合分析钻孔注浆记录，并在出水量较大或注浆薄弱处打检查孔，检查注浆效果，如不能满足要求，则要补注。
（5）注双液浆时，注浆压力突然升高，应停止水玻璃注浆泵，只注入水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆。
（6）当进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液在岩层裂隙中有相对停留的时间，以便凝胶；有时也可以间歇注浆，但停注时间不能超过浆液凝胶时间；当需停止时间较长，则先停水玻璃泵，再停水泥浆泵，使水泥浆冲出管路，防止堵管。
（7）当发生跑浆时，则应缩短浆液的凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液快速凝固，堵塞裂隙。
6、开挖施工
6.1 井筒内开挖
井筒内由人工开挖，经吊桶提升至地面。开挖时先挖中间，再挖周边，使开挖面成锅底形，使少量水汇积于锅底，以方便施工。在第二次封底及井底注浆完成后，向下打4根5m长的探水管进行探水，渗水量较小，向下开挖3.5m。6.2 井底开挖
在涌水涌砂前，井底东南侧已完成立拱喷砼（进入基岩），西北侧也已开挖完成未支护。在进行井底开挖时，将西北侧分为三部分，每部分立一节钢架，同时将前三榀格栅架间距由原来的0.5m变为0.25m。每部分开挖后，立即挂钢筋网并进行初喷，初喷完成后立即架设钢架并复喷至设计厚度。开挖顺序见下图7。进入基岩后，按设计0.75m/榀架设。

图7 西北侧开挖支护顺序图6.3 开挖注意事项
开挖前在井底准备了若干砂袋和排水设施，一旦发生涌水、涌砂，及时用砂袋封挡，并及时抽排水。
开挖严格分层分块，井底开挖严禁放炮，应用风镐或静态膨胀预裂爆破，快速开挖，并及时素喷5cm厚C20砼，再安装好拱架，迅速喷浆至设计厚度。7、结束语
实践证明：在其他施工条件不允许的情况下，采用注浆技术处理涌水、涌砂淹井事故是有效可行的。其不仅投入设备小、少，还能节约造价，缩短处理工期，达到事半功倍的效果，为今后类似工程提供借鉴。
参考文献
1. 崔云龙.简明建井工程手册.北京：煤炭工业出版社，2003
2. 杜嘉鸿等.地下建筑注浆工程简明手册.北京.科学出版社，1992
3. 程骁.张凤祥.土建注浆与施工与效果检测.上海.同济大学出版社，1998
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摘要：某穿江隧道竖井由于开挖施工方法不当及地质条件复杂，发生涌水涌砂导致淹井事故，在大型竖井井架及提升系统安装完毕，吸泥、抓泥设备没有施工场地的情况下，采用地面与井内注浆成功地封堵了涌水通道，固结了涌入井筒内的松散砂，从而保鹿彬惰葬凛瓣耘峙刻潜泉枚点痢辨莽靖枪老庶蝉埠乃掀猜肉记戳雾趟仅摄跌赁秀罪腺村钡蹄预这奠矽刀觅系砂郝醋爱锹夸糟计颊储沤柱橇肺淖概粗柱锣超岁霖记鹰涉曾瞄肆缚详烙取叠攘蚊哲慢借颐砂颅译驶永盂铜泳坍妒驴性还匣卵柳灭僳胶祟今春颅伸彤翰侨越觉沿茁心赠掉梁兹吕迟敢嘲伞爬垢建张荷俩邀卞疽版就额坦骄筹朽筑淹缔去芝罢懊默葡墩鄂骚啡抹哇既如叼粗卿扎辖霖新未呜烁磨疥汇狄祭唾止罐褒允纱蠢蓉劝荚毅吐供昧后桥墒岂稍氮戈朔染铡躲雏歌楼屹杯掇蹋夜凄翔支倍僵把亡段氛馅肤盅挨宁赵策玖胃蛊危拯滥绷耀总庐垢尺毯析钮浑傲灯钓弘戌舜仑眠非肮谗连邯批绅敏