深大竖井S型超深孔地表注浆施工工法.pdf

深大竖井“S”型超深孔地表注浆施工工法深大竖井“S”型超深孔地表注浆施工工法1.前言1.前言我国的竖井注浆技术起步于 20 世纪 50 年代初期，1958 年我国第 1 次对峰峰煤矿区薛村煤矿的主、副井筒采用地面预注浆技术，到 1990 年，先后共有 64 个井筒采用了地面预注浆技术，但由于大多采用直孔钻进，场地要求宽阔，在狭窄的施工场地难以进行，且一直是以水泥为主要注浆材料。为解决施工空间需求及注浆材料单一等问题，20 世纪 90 年代，我国地面预注浆技术在钻孔技术方面逐渐由直孔优化成“S”型孔及“L”型孔，注浆技术由“水泥注浆时代”步入“黏土水泥浆时代”。隧道超深竖井井筒建设速度是影响整个工程工期的关键。为加快建井速度，在井筒加固S型地面预注浆一序孔结束，即可进行二序孔钻注与井筒掘砌同时施工的快速建井工艺。“S”型地面预注浆技术关键是定向钻孔技术，定向钻孔大多为分支孔或曲线偏斜孔，它是借助弯接头或弯外管来控制钻孔的垂向和横向轨迹，使钻头可朝任意方向钻进从而形成“S”型轨迹的技术。xx三处通过在新建xx铁路xx隧道 2#竖井主、副井的实施，验证了“S”形超深孔帷幕注浆施工工艺的可行性和有效性，该施工工艺具有工效高、经济环保等优点，能有效解决加固前方围岩、与凿井不能平行施工等问题。现将该施工工艺总结成施工工法，为今后类似工程提供经验借鉴和思路参考。2.工法特点2.工法特点2.1 节约施工空间。“S”形超深孔注浆全部工作在远离井筒的地面进行，工作条件不受限制、效率高、钻进速度快。设置分支孔可有效节约地面空间。2.2 可与凿井平行作业。“S”形超深孔注浆，可在前序加固注浆结束后，进入后续孔注浆时，井筒已注浆加固部分的井筒掘进与下部井筒注浆加固工作可同时进行。2.3 注浆有效充填。“S”形超深孔注浆钻孔可以交叉多个分支孔，通过高压力使浆液更有效的进入地层裂隙，实现对井筒破碎段围岩堵水加固。2.4 工序单一易操作。“S”形超深孔注浆施工过程中，工序简单易操作，无需二次构筑止水垫或预留保护岩柱，注浆过程中采用止浆塞，可避免注浆时跑浆的问题。2.5 科学定位、靶向加固。“S”形超深孔注浆钻孔过程中，辅以陀螺仪同时定位，定位准确，可实现深孔需注浆范围的精准加固。2.6 可反复注浆、确保注浆效果。“S”形超深孔注浆施工过程中，可采用二次扫孔，验证注浆效果，若效果不满足要求，可实现多种方式进行反复注浆，确保注浆加固效果。2.7 注浆深度大、范围广。“S”形超深孔注浆，采用直孔段与“S”孔段相结合，有效提高注浆加固的深度和范围，可更有效的实现地层加固效果。2.8 材料来源广、价格低廉。“S”形超深孔注浆，实现了水泥与粘土的有效结合，搅拌制成粘土水泥浆液，注浆材料节能环保，造价低。123.3.适用范围适用范围“S”孔地面预注浆适用于深孔、破碎的预注浆加固工程。4.4.工艺原理工艺原理“S”孔形超深孔注浆，主要是在井筒凿井之前，于地面实现定向钻孔，通过地表上注浆站将粘土水泥浆液通过输浆管进入受注地层，采用高压力对潜在的裂隙进行劈裂加固。注浆过程利用止浆塞分段注浆，分段内可采用上行式、下行式或上下行混合式的注浆方式，根据分段内地质情况灵活选择，最终实现地层有效堵水加固，最终形成有效止水帷幕，达到井筒安全开挖。5.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程施工工艺流程见图 5.1-1。图 5.1-1工艺流程图35.25.2 操作要点操作要点5.2.15.2.1 施工准备施工准备为保证钻机基础的稳定性，要求场地平整牢固，防止钻塔歪斜，影响钻孔质量。场内地面承载力满足要求时钻机直接安装在地面上，不能满足要求时需另行施工钻机基础。井位附近设置注浆站，注浆站设施主要包括：散装水泥存储罐、水泥自动上料及计量系统、一次搅拌系统、通风排尘系统、二次搅拌系统、注浆泵、注浆管路等。制浆站建在离注浆站较近位置，制浆站设施主要包括：高压射流制浆泵、振动除砂泵、倒浆泵、粘土堆场、储浆池等。5.2.25.2.2 钻塔、井盘安装钻塔、井盘安装1、场地平整牢固，防止钻塔歪斜，影响钻孔质量。场内地面强度需不小于 120KPa。2、钻塔、井盘等设备安装时，要求做到周正、水平、稳固。钻机转盘中心、影响钻孔质量。场内地面强度满足要求时钻机直接安装在地面上，不能满足要求时需另行施工钻机基础。图 5.2-1 地面深孔预注浆“S”孔孔位平面布置示意图4图图 5.2-25.2-2地面深孔预注浆地面深孔预注浆“S S”孔（结构）轨迹示意图孔（结构）轨迹示意图5.2.35.2.3 直孔段钻进直孔段钻进开孔及直孔段采用245mm 孔径，钻具组合采用89mm 钻杆159mm 加重钻杆+245mm 牙轮钻头钻进。5.2.45.2.4 下套管、加固下套管、加固为防止套