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时间:2018-07-11
《高压动水粉细砂层溶洞注浆材料研究(铁道工程学报)》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆材料研究曾蔚1,2张民庆3,4(1长安大学西安7100642西安铁路工程职工大学西安710065)(3铁道部工管中心宜万总指恩施4450004中铁隧道集团科研所洛阳471009)摘要:圆梁山隧道#2溶洞充填高压动水粉细砂层。在#2溶洞下导坑施工中,采用普通水泥-水玻璃双液浆和超细水泥-水玻璃双液浆注浆,十分艰难地通过了溶洞。随后,平导又遇到溶洞后,采用双液浆未达到良好的注浆效果,于是,调整注浆材料,引入普通水泥单液浆和超细水泥单液浆,形成组合式注浆材料。组合式注浆材料提高了平导的注浆效果,但在地表降雨后,注浆固结体仍被高压
2、水“击穿”,造成注浆失效。经过认真总结注浆的经验与教训,又引入TGRM浆和HSC浆,形成六种注浆材料配套体系及选择模式,从而较好地解决了随后平导与正洞的注浆难题。关键词:高压动水粉细砂层溶洞;注浆材料作者简介:张民庆(1970-),男,铁道部工程管理中心宜万总指高级工程师。主要从事隧道及地下工程结构监测、注浆堵水、地基加固、结构防排水等方面的科研、设计与施工工作。0工程概况圆梁山隧道全长11.068km,是渝怀线上最长的隧道。该隧道穿过三叠系、二叠系、泥盆系、志留系、奥陶系和寒武系等多种地层,穿越毛坝向斜、桐麻岭背斜和冷水河浅埋段,主要发育毛坝向斜、桐
3、麻岭背斜及伴生断裂[1]。根据地勘资料,毛坝向斜受地质构造影响,存在P2w+c和P1q+m两层承压水,预估承压水压力高达4.42~4.6MPa。圆梁山隧道正洞施工采取超前下导坑先行、扩大断面开挖成洞。为满足工期要求,在距正洞右侧30m处,设置贯通平行导坑。2002年4月21日,正洞超前下导坑施工到DK354+460,在采用风钻钻孔时,由钻孔内射出高压水,于是停止施工,封闭掌子面。随后,采用地质钻机超前探测,探测表明,正洞DK354+460~+490为深埋充填高压动水粉细砂层溶洞,该溶洞编号为#2。2002年5月4日,在平导PDK354+420处,通过地
4、质钻机超前探测表明,平导PDK354+435~+495亦为高压动水粉细砂层充填型溶洞,该溶洞和正洞#2溶洞连通,为一个溶洞。1#2溶洞充填特征分析1.1高压动水特征如图1,毛坝向斜为两翼高凸,中间低洼的槽状地貌,向斜核部为嘉陵江组、大冶组、长兴组、吴家坪组、茅口组,以及梁山组和栖霞组灰岩,四周被志留系地层围限顶托,形成盆状构造。毛坝向斜地表岩溶洼地与岩溶槽谷遍布,溶沟、溶槽及落水洞密集,地表汇水区域南北长65km,东西宽2~3.5km。根据地表深孔钻探表明,在毛坝向斜核部存在P2w+c和P1q+m两层承压水,预估承压水压力高达4.42~4.6Mpa。根
5、据汇水面积及地层入渗系数计算,毛坝向斜核部正常涌水量为55000m3/d,最大涌水量为83000m3/d。2002年4月21日,在正洞下导坑DK354+460采用风钻钻孔时,由钻孔内射出高压水,射程约30m,水呈铁锈色,含大量泥砂,于是,立即停止施工,采用C20混凝土封闭掌子面。4月22日,采用地质钻机再次进行超前探孔,当探孔钻至4m时,钻孔内突发高压涌水、涌砂,将钻杆顶出8m,瞬时涌水量达860m3/h。2002年12月13日~2003年1月10日,对#2溶洞实测水压表明[2],毛坝向斜存在高水压,水压力为2.73MPa。综合水量、水压分析,#2溶洞
6、具有明显的高压动水特征。(1)T1j(三叠系嘉陵江组)(2)T1d(三叠系大冶组)(3)P2c(二叠系长兴组)(4)P2w(二叠系吴家坪组)(5)P1m(二叠系茅口组)(6)P1L+q(二叠系梁山组、栖霞组)(7)D3s(泥盆系水车坪组)(8)S(志留系)图1毛坝向斜工程地质图Fig.1EngineeringgeologyofMaobasyncline1.2充填粉细砂层对#2溶洞充填介质进行筛分试验,根据试验结果汇制筛分曲线,如图2。由图2来看,#2溶洞充填介质为粉细砂层。图2#2溶洞充填介质筛分曲线图Fig.2SievingCurveoffillin
7、gmaterialsofthekarstcave2前期注浆材料的选择正洞下导坑遇到#2溶洞后,召开了多次专家会议,经对注浆方案、冷冻方案、水平旋喷方案和插板方案进行比选,认为注浆方案比较可靠,因此,确定#2溶洞采用注浆方案[3-4]。但由于#2溶洞充填介质为粉细砂层,颗粒细,且具有高压动水特征,因此#2溶洞注浆施工难度极大,目前,国内外尚无该类地层的注浆施工经验。注浆材料选择的合适与否是决定注浆成败的前提。圆梁山隧道#2溶洞具有高压动水特征,隧道洞口为细沙河,细沙河为该地区及下游居民的生活与灌溉用水,因此,一旦造成水环境污染,其后果将难以想象。对于化学
8、注浆材料而言,虽然该材料具有良好的可注性,凝胶时间也可以调整,但化学注浆材料一般均有毒性污染,
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