注漿堵水技術在白馬鐵礦1600主平硐工程的應用

向 世 東

(攀鋼集團工程技術有限公司，四川 攀枝花　617000)

四川攀枝花鋼鐵集團公司白馬鐵礦1600主平硐工程地質條件復雜，有多條斷層通過至該平硐，裂隙發育，地表水通過裂隙與含水層連接，造成地下水補給豐富，地下水徑流通過開挖后的平硐滲(流)出，對施工造成很大的困難，同時對建成后的營運帶來較大的安全隱患。

1　工程概況

攀枝花鋼鐵集團公司白馬鐵礦1600主平硐工程，在開挖至K2+320～ZK2+380及ZK2+770 m前后段時，從拱頂、側墻等多處出現突發滲(流)水，其滲流量達66 m3/h,且具有較大承壓性。此后水量雖有所減少,仍有100余米范圍內多處呈現集中線流或面滴狀滲漏。

為防止因長期滲流而導致巷道圍巖破壞,并確保巷道良好的運行環境,必須對該主平硐出現的滲(流)水段進行處理。

2　滲(流)水原因分析

根據現場實地察看和對相關工程地質勘察資料分析,初步確定該滲(流)水段應為斷裂構造破碎帶滲水。

根據地質勘察報告分析,該區域地質有F3，F4斷層延深至該主巷道。F3，F4斷層系白馬礦區南北向斷裂構造中的兩組張性正斷裂,分布在P63東端,傾角40°～45°,延深大于500 m,破碎帶寬度20 m～50 m,最大寬度達130 m,斷裂帶被閃長巖或輝綠巖脈所充填,均系富含水斷層，由于斷層地面出露高程較高,從而形成對主平硐的高水頭承壓滲水。

3　處理方案設計

根據上述所分析的滲漏原因,并結合滲漏段滲(流)水特征及現場具體情況,采取引水導流、噴錨封閉、壓力水泥注漿及化學注漿的處理方案。

3.1　引水導游

對所有已出現滲水點、線、面實施鉆孔埋管引水導流。鉆孔騎縫或斜穿縫布孔,孔徑40 mm～50 mm,孔深2 m～5 m或穿過滲(流)水縫(帶),鉆孔數視滲漏特征和滲漏量確定。引水管采用相應直徑的無縫鋼管,均安上閘閥作灌漿之用。埋管引流后對引水管外周邊小的滲水縫隙采用快干水泥進行嵌縫封閉處理,確保滲水基本上從引水管引導流出,以便為后續噴錨封閉施工創造條件。

3.2　噴錨封閉

鉆孔引水導流完成后,將對滲漏區進行噴錨封閉。噴錨封閉區范圍將根據滲水部位的分布情況以及壓力灌漿可能出現嚴重漏、串、冒漿的地方分片包圍式布設。

局部破碎巖體或倒懸模型危巖,設置隨機錨桿,錨桿規格與長度根據圍巖穩定條件而定。噴射混凝土中摻用能在滲水條件下正常固化的BR-2型增強防水劑,該防水劑能在短時間內反應成一種膠凝物質——“無機硅膠”,粘結力極強,噴射料受壓力噴出,粘著在受噴基巖表面,水化結晶成密實型混凝土,從而達到自防水并封閉灌漿區。

3.3　水泥注漿

3.3.1注漿方式

壓力注漿借助引水管采用純壓注漿方式。注漿結合噴錨封閉分片(塊)灌注。各注漿片(塊)按自下而上、由外向內、由小到大順序進行。

3.3.2注漿材料

注漿材料將根據引水管導出水量大小及受灌巖體的結構分別采用單液水泥漿或水泥—水玻璃雙液早強速凝漿進行;純水泥漿液水灰比為0.5～1。

3.4　化學注漿

部分串漏嚴重且無法采用上述注漿方法封閉的孔段,必要時可采取水溶性化學漿液進行灌注。

該化學漿液性能如下：

1)具有快速高效防滲堵漏的特點：該材料具有良好的親水性,在水中均勻分散、乳化,進而形成彈性體,水既是化學液的稀釋劑又是固化劑,具有水脹性,因此具有彈性止水和以水止水的雙重功能。

有關性能指標見表1。

表1　有關性能指標

2)該化學漿液是一種既能防滲堵漏又能固體補強的注漿材料。

有關物理性能指標見表2。

表2　有關物理性能指標

3.5　鉆孔布置

3.5.1說明

F3以及F4斷層破碎帶在主巷道130 m長,集中滲漏點是壓力水最暢通的通道,但是如果只是處理目前滲水點,壓力水將會從破碎帶其他的地方滲出,因此,擬對斷層破碎帶進行全面注漿處理。

注漿處理段長約130 m,排距1.5 m,縱向孔距3.0 m,每個斷面布置鉆8個,孔深3 m～5 m(根據先導孔巖心完整度確定孔深),按梅花形布置。

3.5.2鉆孔布置示意圖

鉆孔布置示意圖見圖1～圖3。

3.6　注漿壓力

注漿壓力將根據現場圍巖條件與承壓水頭等按以下計算式

確定：

P=Py+Pc。

式中：P——注漿壓力,MPa,注漿壓力為孔口注漿管的壓力;

Py——圍巖允許注漿壓力,根據圍巖條件,一般可取0.1 MPa～0.3 MPa；

Pc——承壓水頭壓力,MPa,現場測定。

3.7　注漿結束標準

在設計壓力下,吸漿量不大于2 L/min,持續30 min即結束注漿。注漿結束后閉漿待凝24 h,再行拆卸孔口管。

3.8　特殊情況處理

注漿過程中如出現漏、串、冒漿,可采取塞、嵌、封等措施進行特殊情況處理。如出現特大耗漿,及時調整添加劑量,取限流、限壓、間隙、待凝等措施進行灌注。

4　結語

白馬鐵礦1600主平硐工程K2+320～ZK2+380及ZK2+770 m滲(流)水段注漿堵水，嚴格按照鉆孔布置、注漿工藝等參數施工，完全達到注漿堵水及設計要求。

通過注漿堵水技術在隧道工程施工中的應用，不僅起著堵水的作用，提高隧道防滲能力，更加重要的是具有加固和穩定的作用，對提高隧道工程的穩固性，保證施工質量和安全具有非常重要的作用。使得注漿技術逐漸成為工程堵水、加固的主要方法之一。

參考文獻：

[1]杜嘉鴻.地下建筑注漿工程簡明手冊[M].北京：科學出版社，1992.

[2]徐則民，黃潤秋.深埋特長隧道及其施工地質災害[M].成都：西南交通大學出版社，2000.

[3]程驍，張鳳祥.土建注漿施工與效果檢測[M].上海：同濟大學出版社，1998.

[4]何滿潮.軟巖巷道工程概論[M].徐州：中國礦業大學出版社，1993.

[5]陸家梁.軟巖巷道支護技術[M].長春：吉林科學技術出版社，1995：21-25.

[6]劉文永.注漿材料與施工工藝[M].北京:中國建筑工業出版社，2008.

[7]孫紀正.常用灌漿材料性能試驗研究[D].濟南：山東大學,2005.

[8]鄭玉輝.裂隙巖體注漿漿液與注漿控制方法的研究[D].長春：吉林大學,2005.

[9]О.Ю.盧什尼科娃,吳理云.注漿工程中最佳注漿壓力狀態的選擇[J].國外金屬礦采礦,1986(5)：88-90.

[10]TB 10204—2002，鐵路隧道施工規范[S].

[11]中鐵二局集團股份有限公司.不良地質隧道的開挖及支護技術研究[D].成都：中鐵二局集團股份有限公司,2011.