1、富水风化花岗岩深大竖井建井治水施工工法富水风化花岗岩深大竖井建井治水施工工法1.前言前言随着隧道及地下工程的快速发展,长大深埋铁路隧道不断增多,而隧道施工通风、快速施工及安全应急成为制约长大深埋隧道发展的关键因素,深竖井的建造可有效解决这一问题。因此，深大竖井建造也不断涌现，井筒建设穿越复杂的水文地质条件，施工难度大、施工风险高、施工效率低，尤其是深大竖井建设中面临着花岗岩地区富水松软地层。井筒突水的致灾因素复杂、突水机理多变、突水类型多样和突水影响控制因素增多，突水淹井事故成为井筒建设中的重大灾害，需运用科学有效的防水施工方法已经成为深大竖井筒身建设过程中的关键。2.工法特点工法特点2.1
2、深大竖井采用超前钻孔+地质素描等方式进行超前地质预报，严格做到“有掘必探”的施工原则，探明井筒地质，为修正设计和制定施工方案提供依据，将地质预报作为正常工序纳入施工管理。2.2 富水风化花岗岩地层竖井施工采用“探注结合”的工作面预注浆方式+径向补充注浆方式,能够有效预防竖井开挖突涌水施工问题。2.3 采用滑轨装置形成多台钻机同时钻孔和双动力模式解决工作面狭小且地层水压高、岩层硬下钻孔效率低的问题,提高了竖井工作面注浆施工效率。2.4 竖井工作面注浆钻孔采取设置大的切向角，可有效提高单个钻孔穿越多条裂隙概率，解决富水花岗岩地区差异风化严重、裂隙发育的不均匀性等问题，减少注浆堵水盲区。2.4 确定
3、了竖井工作面注浆段高采用 60m，使竖井施工综合效率达到最优。3.适用范围适用范围适用于富水风化花岗岩等复杂地层的隧道工程的竖井注浆加固堵水与施工。也适用于其它不良地层下的工程有相关技术要求情况。4.工艺原理工艺原理依靠超前地质预测预报，准确判析出井筒的具体地质特征、地层的涌水量，详细设计注浆和开挖支护方案。针对于富水花岗岩地区竖井修建的具体施工条件、地质特征、堵水标准、结构强度、绿色环保等方面要求综合考虑方案原则、施工工艺、注浆材料、结束标准。提出在富水花岗岩地区超深竖井修建过程中采用“有掘必探、以堵为主、堵排结合”的施工原则和“工作面预注浆+井筒壁后注浆”涌水治理方式，选用超细水泥浆液+改
4、性脲醛树脂等浆液，实现井壁接茬等集中出水点全部封堵完成，且单点出水量小于 0.2m3/h,全井筒渗漏水量小于 10m3/h 的目标，通过注浆封堵涌水,有效预防竖井开挖淹井风险,确保施工全过程处于安全可控状态。5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程（参见图 5.1）图 5.1总体施工工艺流程图5.2 操作要点操作要点5.2.1 砼止浆垫厚度与形式确定采用单级平底型砼止浆垫。砼设计标号大于 C35，采用 P.O42.5 普通硅酸盐水泥配制，另加水泥重量 4%5%的减水剂，减水剂种类应根据砼配合比选取。根据平底型止浆垫公式：BnP0r/0.3r=R37/K式
5、中：P0注浆终压；砼允许抗压强度；R37砼 37 天的极限抗压强度；r井筒掘进半径；K安全系数。结合理论计算和现场试验，得出当井筒直径不大于 7m 的止浆垫施做厚度，（a）当水压2MP 时，止浆垫的厚度为 2.53m；（b）当 2MPa水压4MPa 时，止浆垫厚度为 3.54m；当水压4MPa 时，止浆垫厚度为 4.55m。5.2.2 止浆垫施工（1）滤水层施工根据工作面井帮实际情况，如出水量较大，浇筑混凝土止浆垫难以确保质量下，施作用滤水层。滤水层止浆垫，在滤水层中埋设虑水箱（=810mm 钢板加工），滤水箱顶部焊接滤水管（管径根据涌水量大小确定），便于潜水泵排水。滤水层采用 2040mm
6、粒径石子铺设，由地面混凝土输送皮带机运输，挖掘机配合装料，经底卸式吊桶下放至工作面，滤水层铺设高度为不小于 0.8m，为防止混凝土水泥浆渗入滤水层在上口铺设无纺布防止水泥浆的渗入。滤水层的铺设厚度应保证其空间满足中间换泵时间（10 分钟左右）。滤水层厚度依照下列公式计算：A=tq/（3.14r2）+0.25式中：A滤水层厚度，m；t停泵时间，一般取 15min；r井筒荒半径，m；q井筒工作面实际涌水量，m/min；碎石孔隙率，取40%。（2）止浆垫为防止止浆垫与井壁间漏水漏浆，要求止浆垫与井壁重叠不得小于 500mm，永久井壁以下的止浆垫有效厚度不得小于设计厚度。砼由地面搅拌站配制，经底卸式吊桶下井，砼浇筑应连续施工，加强振捣，砼中可掺加早强减水剂；止浆垫上面避开探孔及提升吊桶的位置预留一个集水坑以备排水。施工完成后应将止浆垫混凝土养护 37 天，待混凝土强度能够抵御 2 倍的静水压力后方可进行加固及埋管施工。止浆垫施工如图 5.2.1 所示。砼止浆垫施工前，应做好上部井壁截水及下部围岩出水点导水工作，视井帮围岩情况并对裸露井帮进行锚喷或锚网喷支护，确保止浆垫施工质量和施工安全。图 5
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