注浆堵水技术在白马铁矿1600主平硐工程的应用

向 世 东

(攀钢集团工程技术有限公司，四川 攀枝花　617000)

四川攀枝花钢铁集团公司白马铁矿1600主平硐工程地质条件复杂，有多条断层通过至该平硐，裂隙发育，地表水通过裂隙与含水层连接，造成地下水补给丰富，地下水径流通过开挖后的平硐渗(流)出，对施工造成很大的困难，同时对建成后的营运带来较大的安全隐患。

1　工程概况

攀枝花钢铁集团公司白马铁矿1600主平硐工程，在开挖至K2+320～ZK2+380及ZK2+770 m前后段时，从拱顶、侧墙等多处出现突发渗(流)水，其渗流量达66 m3/h,且具有较大承压性。此后水量虽有所减少,仍有100余米范围内多处呈现集中线流或面滴状渗漏。

为防止因长期渗流而导致巷道围岩破坏,并确保巷道良好的运行环境,必须对该主平硐出现的渗(流)水段进行处理。

2　渗(流)水原因分析

根据现场实地察看和对相关工程地质勘察资料分析,初步确定该渗(流)水段应为断裂构造破碎带渗水。

根据地质勘察报告分析,该区域地质有F3，F4断层延深至该主巷道。F3，F4断层系白马矿区南北向断裂构造中的两组张性正断裂,分布在P63东端,倾角40°～45°,延深大于500 m,破碎带宽度20 m～50 m,最大宽度达130 m,断裂带被闪长岩或辉绿岩脉所充填,均系富含水断层，由于断层地面出露高程较高,从而形成对主平硐的高水头承压渗水。

3　处理方案设计

根据上述所分析的渗漏原因,并结合渗漏段渗(流)水特征及现场具体情况,采取引水导流、喷锚封闭、压力水泥注浆及化学注浆的处理方案。

3.1　引水导游

对所有已出现渗水点、线、面实施钻孔埋管引水导流。钻孔骑缝或斜穿缝布孔,孔径40 mm～50 mm,孔深2 m～5 m或穿过渗(流)水缝(带),钻孔数视渗漏特征和渗漏量确定。引水管采用相应直径的无缝钢管,均安上闸阀作灌浆之用。埋管引流后对引水管外周边小的渗水缝隙采用快干水泥进行嵌缝封闭处理,确保渗水基本上从引水管引导流出,以便为后续喷锚封闭施工创造条件。

3.2　喷锚封闭

钻孔引水导流完成后,将对渗漏区进行喷锚封闭。喷锚封闭区范围将根据渗水部位的分布情况以及压力灌浆可能出现严重漏、串、冒浆的地方分片包围式布设。

局部破碎岩体或倒悬模型危岩,设置随机锚杆,锚杆规格与长度根据围岩稳定条件而定。喷射混凝土中掺用能在渗水条件下正常固化的BR-2型增强防水剂,该防水剂能在短时间内反应成一种胶凝物质——“无机硅胶”,粘结力极强,喷射料受压力喷出,粘着在受喷基岩表面,水化结晶成密实型混凝土,从而达到自防水并封闭灌浆区。

3.3　水泥注浆

3.3.1注浆方式

压力注浆借助引水管采用纯压注浆方式。注浆结合喷锚封闭分片(块)灌注。各注浆片(块)按自下而上、由外向内、由小到大顺序进行。

3.3.2注浆材料

注浆材料将根据引水管导出水量大小及受灌岩体的结构分别采用单液水泥浆或水泥—水玻璃双液早强速凝浆进行;纯水泥浆液水灰比为0.5～1。

3.4　化学注浆

部分串漏严重且无法采用上述注浆方法封闭的孔段,必要时可采取水溶性化学浆液进行灌注。

该化学浆液性能如下：

1)具有快速高效防渗堵漏的特点：该材料具有良好的亲水性,在水中均匀分散、乳化,进而形成弹性体,水既是化学液的稀释剂又是固化剂,具有水胀性,因此具有弹性止水和以水止水的双重功能。

有关性能指标见表1。

表1　有关性能指标

2)该化学浆液是一种既能防渗堵漏又能固体补强的注浆材料。

有关物理性能指标见表2。

表2　有关物理性能指标

3.5　钻孔布置

3.5.1说明

F3以及F4断层破碎带在主巷道130 m长,集中渗漏点是压力水最畅通的通道,但是如果只是处理目前渗水点,压力水将会从破碎带其他的地方渗出,因此,拟对断层破碎带进行全面注浆处理。

注浆处理段长约130 m,排距1.5 m,纵向孔距3.0 m,每个断面布置钻8个,孔深3 m～5 m(根据先导孔岩心完整度确定孔深),按梅花形布置。

3.5.2钻孔布置示意图

钻孔布置示意图见图1～图3。

3.6　注浆压力

注浆压力将根据现场围岩条件与承压水头等按以下计算式

确定：

P=Py+Pc。

式中：P——注浆压力,MPa,注浆压力为孔口注浆管的压力;

Py——围岩允许注浆压力,根据围岩条件,一般可取0.1 MPa～0.3 MPa；

Pc——承压水头压力,MPa,现场测定。

3.7　注浆结束标准

在设计压力下,吸浆量不大于2 L/min,持续30 min即结束注浆。注浆结束后闭浆待凝24 h,再行拆卸孔口管。

3.8　特殊情况处理

注浆过程中如出现漏、串、冒浆,可采取塞、嵌、封等措施进行特殊情况处理。如出现特大耗浆,及时调整添加剂量,取限流、限压、间隙、待凝等措施进行灌注。

4　结语

白马铁矿1600主平硐工程K2+320～ZK2+380及ZK2+770 m渗(流)水段注浆堵水，严格按照钻孔布置、注浆工艺等参数施工，完全达到注浆堵水及设计要求。

通过注浆堵水技术在隧道工程施工中的应用，不仅起着堵水的作用，提高隧道防渗能力，更加重要的是具有加固和稳定的作用，对提高隧道工程的稳固性，保证施工质量和安全具有非常重要的作用。使得注浆技术逐渐成为工程堵水、加固的主要方法之一。

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