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1、主要研究内容软弱破碎围岩钻芯取样应用技术。解决以往传统钻机在软弱破碎岩层钻进过程中孔壁坍塌问题，实现快速取芯，正确判断围岩类别以便指导施工。超前地质预报应用技术。以往传统钻机钻孔速度慢，劳动强度大，探测精度差，采用多功能钻机较好地解决探测精度和速度问题，能快速完成各种地质岩层的长距离超前地质预报，制定相应的施工方案，针对性强。可溶岩和瓦斯地段防突和注浆止水应用技术。多功能钻机具内部都设有单向阀，钻孔过程中可阻止地下突发水和瓦斯通过钻具涌出掌子面，同时多功能钻机的注浆止水可以直接通过独特的水转换器实现钻杆的单管和套管注浆，提高工作效率和注浆效果，实现加快施工进度、节省成本，保护环境的目的。富水断
2、层破碎带钻孔和注浆应用技术。实现“钻注一体化”，通过钻杆完成长距离注浆作业，提高施工效率，降低施工成本。管棚施工中采用套管作业技术，满足各种要求。第1页/共57页研究的关键技术 1、膨胀岩地段PS冲击式钢丝绳取芯技术2、探测和排放隧道施工中的涌水和瓦斯技术 3、隧道施工的止水及岩盘加固等注浆作业技术 4、管棚施工中套管作业技术 第2页/共57页创新点 多功能钻机MWD和PS地质探测技术很好地解决了以往砂砾层、孤石层等软硬交错地层存在的探测精度和速度问题。多功能钻机强劲的钻孔能力可完成长距离的注浆钻孔作业，起到安全施工和缩短工期的作用在管棚施工中，多功能快速钻机与以往的旋转钻机相比具有直进性和高
3、精度钻孔特点，最适合洞口管棚和洞内管棚的钻孔。第3页/共57页推广价值及应用前景 1.1经济效益采用RPD150C多功能钻机一次施钻120m，大大减少搭接孔长度，比设计方案节约成本27万元。通过15个循环的钻探，没有发现设计地质描述中的采空区，取得施工各方认可，并取消预设计中关于处理采空区的各种施工措施，工程量如下：直径42mm钢花管3015m，水泥浆1000m3,回填C25砼500m3,回填洞碴5000m3,节约投资约120万元。在帷幕注浆施工过程中，钻孔时间为2 h/孔，注浆时间平均为4 h/孔左右，是传统注浆法的3 倍，而且不用专门搭设施工平台。较传统工法节约人工成本36万元。第4页/共
4、57页推广价值及应用前景1.2社会效益渝利铁路排花洞隧施工中，为有效规避安全风险，提前正确探明隧道前方的地质情况，矿研RPD150C多功能钻机完成了隧道超前地质预报，每次钻探100150米，每小时钻进深度约15米，累计钻探21000米，正确、快速地探明前方的地层情况，为采取可靠施工方案提供了地质资料，提前成功完成了施工任务，在安全、质量及进度方面取得了良好的效果，受到业主及监理单位的好评，为企业在施工能力及诚信方面取得了一定的社会效益。通过该成套施工工艺的研究，克服了各种不良地质条件下隧道施工风险，为今后高速铁路长大高风险隧道施工积累了一套成熟的、完整的施工经验。第5页/共57页推广价值及应用
5、前景1.3节能、环保效益在渝利铁路排花洞隧道施工过程中，通过使用RPD150C多功能钻机在断层、岩体破碎带进行注浆施工，保证了堵水效果，防止地下水流失影响生态环境，效果明显。第6页/共57页应用前景、市场前景分析 排花洞隧道在建过程严格按照铁路隧道风险评估与管理暂行规定，在设计、施工阶段进行了风险评估，对隧道施工过程中出现的各类风险进行了及时、动态的风险管理，强调超前地质预报为施工提供准确可靠的地质信息，充分发挥了RPD150C多功能钻机在化解风险的各项功能。在今后我国新一轮的高速铁路建设中必将发挥重大的作用，并对我国今后的高速铁路中同类施工提供了良好的先例，具有很好的推广价值。尤其是该成套技
6、术具有的简单、易行、环保等特点，完全适合我国现有施工装备，具有典型的中国特色。第7页/共57页存在问题及改进措施 RPD-150C 多功能钻机系统缺点是数据分析往往不能对有些数据和图形进行量化，只能作出定性的分析；钻孔往往是“一孔之见”，对其没有钻探到的地方是“视而不见”，一般情况下需要钻探35 个孔；钻探过程中需要详细作好现场各种记录，尤其是钻探清洗出的岩屑和清洗液；试验过程劳动强度较高，钻探影响施工严重，一般情况每次钻探影响隧道掘进施工3 天，而且在钻探过程中需要一定的劳动力配合；钻机采用柴油机作为动力，洞内作业环境较差；需要用高压水泵抽水作为清洗液，需要大量的清水和较大功率的排水泵排水；
7、钻机设备与钻探损耗严重，配件昂贵；由于围岩各向异性，所以钻孔漂移严重，一般情况下到90 m 钻孔就漂移到隧道开挖轮廓线外；数据分析的时候要对钻机长度和曲线数据进行修正；钻孔出水影响施工；设备体积庞大、运输困难、费用较高，难以保证多个工程共同使用，设备无形损耗严重。第8页/共57页报告二：RPD150C多功能钻机在排花洞高风险隧道中的应用技术研究技术报告第一章 工程概况1 工程概况2 风险评估3 RPD多功能钻机概况第二章 关键施工技术研究1超前钻探和岩芯取样应用技术研究2 探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究3岩溶地段超前地质预报和溶洞处理应用技术研究4 防突止水和钻注一体化应用技术研究5 管棚施
8、工中套管作业技术研究第三章 质量、安全、环保措施1 质量控制措施2 安全措施3 环保措施 第9页/共57页第一章 工程概况一、工程概况：排花洞隧道位于重庆市渝北区御临镇，属中深切割的侵蚀、剥蚀低山地貌，总体上隧道区地形呈两山一槽的形态。隧道区内最高海拔700.46m,最低海拔高160m,相对高差540.46m。进口里程DK30+320，出口里程DK35+285，隧道全长4965m，坡度采用人字坡。本隧于DK34+000线右侧设横洞一座，横洞与线路斜交，横洞坡度0.7%，全长537m；于进口端线路中线左侧30m处设置长1805m的平行导洞。隧道主要不良地质有：煤层瓦斯、岩溶、滑坡、膨胀岩、顺层偏
9、压、断层破碎等。第10页/共57页第一章 工程概况二、RPD-150C 多功能钻机主要好性能参数RPD-150C 多功能钻机为旋转冲击式钻机，采用高压水清洗钻孔。性能参数：水平最大钻孔深度为150 m；钻孔直径为65225 mm，分为取芯和不取芯两类；行走方式为履带式,最大爬坡角度为30；推进方式为液压和链条组合的方式；动力性能：最大旋转扭距为8 000 NM，最大转数为80 r/min，最大打击数为2200 bp/m；钻孔姿态控制灵活，臂的角度变化范围为垂直方向-90+30、水平方向左右各35；动力方式：采用内燃机作为动力；机体尺寸（运输时）为长7 220 mm、宽2 450mm、高2 55
10、0 mm，总重12 000 kg。PD-150C 多功能钻机数据记录采用“件”作单位，如图1，最小步长可设置为1 cm，各个数据均为步长内的平均值。第11页/共57页第二章 关键施工技术研究1超前钻探和岩芯取样应用技术研究2探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究3岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究 4防突止水和钻注一体化应用技术研究 5管棚施工中套管作业应用技术研究 第12页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究1.研究目的 通过超前钻探和岩芯取样技术研究，及时预测不良地质地段，尽量减少与防止地质灾害的发生，为隧道工程的施工及时做出相适应的施工方案，以及施工材料、机具的储备与选用奠定基
11、础，真正的做到“方案先行，安全第一、预防为主”，为施工赢得时间，节省工期，整体提高工程的经济效益与社会效益。2.研究方法 在施工前，查阅和熟悉设计地质资料，制定相应地质预方案并对操作人员进行培训。在正式钻探和岩芯取样过程中随时检查并发现存在的问题，制定相应的工艺改进措施。在开挖揭示岩层后，对超前预报结果准确性进行统计，并和其它预报措施进行印证，互相取长补短，形成准确地超前地质预报技术。第13页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究3 工作原理 系统通过测定、分析钻机钻孔时采集到的数据（钻孔深度、钻孔速度、转速、扭矩、旋转压力、打击能、打击数、打击压力、推进力、送水量、排水量、送水压力
12、、排水压力）掌握掌子面前方的地质状况，如：岩盘（地质）软硬、有无涌水、有无空洞（溶洞）第14页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究4工艺流程第15页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究5、数据分析在钻进过程中自动采集装置将采集到的数据和曲线图表即时反应在显示器上，操作员可以边观测显示器的数据边进行钻孔作业。钻探数据可即时保存在数据卡上以便于后期研究分析。完成钻孔后还可以用针孔照相机拍摄孔壁图像。（1）打击能主频变化剧烈说明围岩情况变化明显,表明围岩整体性差；打击能主频变化平稳,说明围岩岩性均匀。（2）钻进速度曲线变化情况同样反映围岩变化情况,变化越明显,表明围岩整体性越
13、差；相反,说明围岩岩性均匀。（3)由水压曲线判定围岩内软弱夹层情况:水压曲线变化平稳,可以判定围岩夹层较少；相反，可以判定围岩夹层较多。第16页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究第17页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究6 RPD150C多功能钻机的优缺点分析（1）RPD150C多功能钻机的优点 与TSP203 地质预报系统相比较，具有探测准确、探测结果受外界影响小等优点。与其它同类钻机相比较：钻进速度快（最快可以达到15m/h（石灰岩），一般情况下040 m，平均15 m/h；4080 m，平均12 m/h；80110 m，平均10m/h；大于110 m，平均8m
14、/h。钻探150m 孔正常情况下需要12h）；一次钻探深度较深（最大钻探深度可以达到150 m）；数据记录自动化程度高，数据记录详细、准确；行走方式便于施工。（2）数据分析往往不能对有些数据和图形进行量化，只能作出定性的分析；钻孔往往是“一孔之见”，对其没有钻探到的地方是“视而不见”，一般情况下需要钻探35 个孔；钻探过程中需要详细作好现场各种记录，尤其是钻探清洗出的岩屑和清洗液；试验过程劳动强度较高，钻探影响施工严重，一般情况每次钻探影响隧道掘进施工3 天，而且在钻探过程中需要一定的劳动力配合；钻机采用柴油机作为动力，洞内作业环境较差；钻机设备与钻探损耗严重，配件昂贵；由于围岩各向异性，所以
15、钻孔漂移严重，一般情况下到90 m 钻孔就漂移到隧道开挖轮廓线外；数据分析的时候要对钻机长度和曲线数据进行修正；钻孔出水影响施工；设备体积庞大、运输困难、费用较高，难以保证多个工程共同使用，设备无形损耗严重。第18页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究7、PS冲击式钢丝绳芯技术 矿研RPD150C多功能钻机的冲击式钢丝绳取芯工法具体为使用一个取芯器，无需拔出钻杆就可以水平、垂直进行任何岩层的快速、连续钻孔取芯（图6）。不拔出的钻杆起到防止孔壁坍塌的套管功能,非常适合软弱破碎岩层的取芯作业，而且加入冲击功能后可以实现鹅卵石和砂砾层的快速取芯。取芯的过程是：钻孔；连接钢丝绳水转换器；连
16、接取芯打捞器；用水压压送打捞器；回收取芯器；连接交换用取芯器；压送取芯器；连接钻杆并钻孔。取芯配件包括：取芯器、打捞器、钢丝绳、水转换器和卷扬机（图7）。第19页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究第20页/共57页第一节 超前钻探和岩芯取样应用技术研究第21页/共57页第二节 探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究 1、探孔布置综合地质超前预报工作，以水平超前钻探为主，每孔长30m，25m一个循环，搭接5m，不少于3个孔，揭示煤层后增加不少于3个孔（见下图)第22页/共57页第二节 探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究探孔布置图第23页/共57页第二节 探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究2、
17、工艺流程图第24页/共57页第二节 探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究3、瓦斯检测方法在钻探孔口使用CJG10Z便携式智能光感涉甲烷测定器能准确监测瓦斯浓度，配合KJ-90瓦斯固定检测设备和AZJ-2000便携式甲烷检测仪有效保证了隧道内瓦斯监测（图10）。当检测到孔内有瓦斯时，安装孔口管及阀门，利用检测仪表进一步检测孔内瓦斯涌出量、压力及积聚位置。当瓦斯压力小于0.6Mpa或单孔瓦斯涌出量小于5L/min时，正常掘进，加强通风和瓦斯监测。当瓦斯压力介于0.61Mpa之间时，加强通风自然排放。当瓦斯压力大于1Mpa或单孔瓦斯涌出量大于5L/min时，掌子面掘进至距离瓦斯积聚位置5m处停止掘进，在
18、涌出孔附近施作排放孔，进行瓦斯天然气排放，将瓦斯压力降至1Mpa以下，若24h内不能使其降低，则应立即封闭，另做专门处理。第25页/共57页第二节 探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究4、瓦斯天然气排放在瓦斯、天然气等有害气体涌出孔附近施作排放孔，排放钻孔直径为89mm，排放孔设置根据涌出部位、涌出压力、涌出量设置。实施排放后，必须进行排放效果检验。在排放瓦斯过程中，排出的瓦斯与全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.75%，且隧道回风系统内必须停电撤人，其它地点的停电撤人范围应在措施中明确规定。只有恢复通风的隧道风流中瓦斯浓度不超过1.0%和二氧化碳浓度不超过1.5%时，方可人工恢复局
19、部通风机供风隧道内电气设备的供电和隧道回风系统内的供电。有瓦斯突出或喷出危险的开挖掌子面和瓦斯涌出较大、变化异常的开挖掌子面，必须有专人经常检查，并安设瓦斯断电仪。开挖掌子面二氧化碳浓度应每班至少检查2次；有二氧化碳突出危险和涌出量较大、变化异常的开挖掌子面，必须有专人经常检查二氧化碳浓度。本班未进行工作的开挖掌子面，瓦斯和二氧化碳应每班至少检查1次；可能涌出或积聚瓦斯或二氧化碳的地方和隧道的瓦斯或二氧化碳应每班至少检查1次。第26页/共57页第二节 探测和排放隧道施工中瓦斯技术研究5、注意事项 从事隧道施工的所有人员，必须经过强制性的瓦斯隧道安全技术培训，经考试合格后方可允许上岗。建立专职瓦
20、斯天然气等有害气体的安检机构，加强瓦斯等有害气体的监测，安检人员必须执行瓦斯巡检制度。各种电气设备和施工机械的防爆性能，必须经专职人员检查，确认合格后方可进洞使用。加强火源管理，建立洞口安检制度。第27页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究 1、研究目的 对于岩溶发育的隧道,隧道地质超前预报是关系隧道施工安全和进度的有效方法之一,而RPD150C 多功能快速钻机比其他物探方法更直接、快速和准确。通过RPD-150C 多功能快速钻机在排花洞隧道的实际应用发现钻探过程中EV 能的大小是确定前方岩层的软弱程度的依据,返水量的大小和所携带的杂质是判断前方岩层是否发育岩溶以及岩性的依
21、据,以此为基础得出的预报结果与实际开挖过程中揭示出的地质情况基本吻合。根据RPD-150C 多功能快速钻机在复杂岩溶地区的应用情况,分析预报中出现误差的主要原因以及提高预报精度的措施,为今后更好地利用RPD-150C 多功能快速钻机进行超前预报集累更多的经验 第28页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究2、影响预报精度的因素及改进措施（1）地层岩性对超前钻探的影响在灰岩地层中往往夹有页岩或者泥质充填层等软弱地层。灰岩含页岩夹层的地层和灰岩含夹泥质充填层的地层在超前钻探的各项指标(EV能、推进速度、推进力)中都比较接近,往往产生误判。如果将泥质充填层判断为页岩层,采取错误的处
22、理措施将可能会造成大的地质灾害发生。将页岩误判为泥夹层采取保守的措施处理,产生不必要的浪费,同时也影响施工进展。所以超前钻探的结果应该和地质勘探资料、钻探过程中的返水情况综合起来进行分析。第29页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究（2）岩层产状对长距离超前钻探的影响当钻孔穿越的岩层走向与隧道中线之间有较大的夹角时,长距离钻探(大于60m)的终孔与设计位置将会产生很大偏差,实际开挖揭示在岩层走向与中线基本垂直的情况下,水平孔实际偏斜率为2.87度,也就是说,当超前钻孔深度大于75m时超前钻孔已经偏移3.7m(对单线隧道来说已经到开挖轮廓线以外)。因此在资料分析时,需要将钻探
23、预报报告中的实际钻探位置换算为隧道中线位置。第30页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究（3）岩溶发育特征对超前预报的影响岩溶发育特征包括岩溶发育规模、形态、与地表连通、充填情况和岩溶水的水量、水压、夹杂物等特征,以及岩溶与隧道之间的空间位置关系。排花洞隧道进口前期岩溶探测过程中,曾出现过如下情况:(1)两个探孔相隔1.0m,其中一个孔探遇一宽7m 大型溶腔,而另一孔探30m 深未遇到异常地质的情况;(2)预测结果显示为15 25cm的泥夹层,实际为岩溶管道而导致岩壁爆裂涌水现象;(3)预测在晴天完成,未采取防水措施,后来由于天气降雨导致衬砌施工缝喷水等,因此在进行结果分析
24、时,还应该考虑岩溶位置与探孔的相对关系以及洞外降雨等水文地质情况,然后进行综合判断。第31页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究(4)钻探过程各个环节对超前钻探预报的影响钻孔的布置、钻探过程记录、长距离钻探的偏斜等对钻探预报均有一定的影响。(1)在施钻之前应规划好钻探方案,应当在影响隧道开挖安全范围内进行均匀布孔,避免出现钻孔扎堆现象(集中在掌子面的某一区域),同时应避免由于长距离探孔角度过大使得终孔超出开挖轮廓线外8m(隧道开挖的安全距离),形成无效钻孔。在高风险地质地段(高压溶腔等)进行钻孔前一定安装好孔口管,一来出现突水时关闭闸阀控制突水量,二来利用探孔进行注浆处理。
25、(2)为尽可能多地获取钻探过程中的地质信息资料记录仪的记录间隔应设置为2cm,以便记录更多的施工细节应特别注意对钻探过程的观测情况进行记录,尤其是返水量、返水颜色,这些对准确判断裂隙水、突水、夹层等有很重要的意义在钻探过程中钻杆卡钻跳钻情况对破碎地段的判断有很大的意义。(3)长距离钻探过程中,由于钻杆自身或岩层倾角造成钻孔的偏斜,使得探测范围超出隧道施工安全范围,以致于钻孔穿越的地层对超前地质预报失去了意义。所以钻探过程中要进行钻孔纠偏。第32页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究(5)查阅前期资料对钻探资料进行综合分析A、掌握设计和施工资料:认真阅读地质勘察设计文件,核对
26、该段地质的岩性特点、物探表现、水文特征以及现场揭示的岩层产状、地层分界等地质信息,还有对应位置的地形地貌特征、埋深情况,地表水径流等;掌握钻探过程中的相关资料,比如:钻孔布置、钻孔角度、钻孔速度、纠偏情况、钻探过程返水跳钻卡钻情况记录以及对应掌子面的岩石强度。第33页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究B、对所掌握的资料进行综合分析,对照设计资料从岩性特点、水文特征进行常规的地质判断,当遇到溶腔时要明确岩溶发育位置,要明确与凌空面(掌子面)的最小厚度,探测范围内的发育规模、溶腔的充填特点、水压水量测试结果、填充物的细度粒径级配筛分情况等地质资料信息。第34页/共57页第三节
27、 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究C、编写钻探分析报告,报告中包括原设计地质资料中的地质情况概况、地质纵断面图中的钻探位置、钻探情况(完成的钻探工程量、钻探过程的异常变化、以及仅从钻探资料中得出的初步结论)、结合各种信息资料进行综合分析并得出综合分析结论。特别的是当出现异常溶腔时,要从岩性、构造上分析岩溶地质发育特点,从地表地形地貌、钻探水压水量观测上分析岩溶水的补、径、排等水力条件,从对填充物的观察和筛分试验分析溶腔充填物特征,进而得出异常岩溶地段的危险等级,以及建议方案的地质方面的可行性,确保施工安全的下一步措施。第35页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究3、涌
28、水量的分析与预测正确地分析出前方涌水量大小是确定是否进行开挖的最主要依据之一。涌水的分析预测主要通过“预估涌水量稳定性分析补探确定”这一程序进行。第36页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究(1)涌水量预估探水孔钻探完成后，若探孔不是满孔流水，则可以直接通过采用溶器提水方法进行涌水量测试，这种情况下测试的误差不大。若基本是满孔流水，采用容器提水的方法很难较准确地测试，这主要是在很短时间内所选择的容器就被涌水充满，测试时引起的时间误差很大，造成测试数据不准确，这时安装孔口管和流量计进行测试。第37页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究(2)涌水量稳定性分析
29、测试各探水孔涌水量和总涌水量，绘制涌水量变化曲线，以此分析前方涌水量的稳定性。若涌水量呈稳定性，每个探水孔涌水量都小于40m3/h，且总涌水量小于300m3/h，基本上可发确定前方发生突涌水的可能性不大，可以进行开挖施工，否则进行前方涌水量的准确判析。第38页/共57页第三节 岩溶地段超前预报和溶洞处理应用技术研究(3)涌水量的准确判析通过在水源侧增补探孔的方式来准确评估前方发生突涌水的可能性。施工中一般按预设计的超前预注浆方案施作水源侧的预注浆孔，通过钻孔数量的增加，以使总涌水量进行分配。若能达到实施几个钻孔后不再有满孔流水现象，这时继续观测各孔流水量和总涌水量，分析其关系和规律性，通过对总
30、涌水量进行稳定性分析，从而界定前方发生突水的可能性。第39页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究 1、隧道施工中，特别是高压涌水带施工中，若进行探测钻孔（或进行正常钻进中），有可能造成掌子面的突然涌水或坍塌事故。这样就要求在钻孔中使用防突装置。RPD钻机的钻具内部都设有单向阀（图12），钻孔过程中可阻止地下突发水通过钻具涌出；此外根据不同地质条件，还配有各种型号的高压孔口止水装置（图13）。遇有高压地下水时，可防止高压地下水通过系统空间进入并可采取注浆止水或排水的方法处理。第40页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究第41页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用
31、技术研究2、RPD系列多功能钻机钻杆可实现“钻注一体化”作业，由注浆泵与钻机的水转换器（图14）连接，通过钻杆完成长距离注浆作业，提高施工效率，降低施工成本。根据不同地质情况可采用不同注浆工法，例如：a.孔口注浆；b.单杆后退式阶段性注浆；c.单杆前进式阶段性注浆；d.双层管后退式阶段性注浆；e.双层管前进式阶段性注浆等。第42页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究第43页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究3、工艺流程综合超前地质探测施作超前探孔开孔、安装孔口管钻注浆孔压水试验注 浆钻检查孔检查补注浆孔制 作 浆 液第44页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应
32、用技术研究4、注浆施工方法（1）超前探水，确定注浆地段隧道开挖前，首先采用TSP-202地震波进行超前地质预报、红外线探水仪探测前方围岩含水情况，再打超前探水孔，若探水孔出水并大于10 m3/h，需进行全断面围岩预注浆堵水；总涌水量小于10 m3/h，但个别探水孔出水量大于2 m3/h，则对这些孔眼进行局部注浆。第45页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究4、注浆施工方法（2）孔钻A、钻机就位：测量班根据孔口坐标在掌子面上用红油漆标出孔钻位置，用挖机在掌子面前平整场地，钻机自动调整坚直及水平角。B、钻孔：开孔时要按照轻加压、速度慢、给水要多的操作要领施工，钻孔时严格做好钻孔记录:
33、孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量及涌水压力。施钻过程中，单孔出水量小于30L/mim，继续施钻；单孔出水量大于30L/mim，立即停钻进行注浆。第46页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究（3）浆液种类及使用原则A、注浆浆液有纯水泥浆和水泥-水玻璃双液浆两种。B、注浆浆液选择：浆液配比是决定注浆效果的一个关键因素，根据注浆时对胶凝时间的要求，施工前，对不同浆液配比进行了分组试验。注浆施工时，配比的选择原则是根据涌水量大小和进浆情况而定：当涌水量大，进浆快时，选择较浓浆和胶凝时间短的配比；反之，当涌水量较小且进浆量较慢时，则选用胶凝时间长一些的配比。第4
34、7页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究（4）注浆方式注浆分前进式注浆和后退式注浆两种。钻孔中未出现泥夹层或涌水量小于30L/min，就一钻到底，全孔一次压入注浆封孔（后退式）；当钻孔中遇泥夹层或涌水量大于30L/min，立即停钻，采取钻一段注一段分段前进式注浆，直至终孔。第48页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究（5）钻孔注浆顺序根据施工试验，先注外圈，后内圈，同一圈由下至上间隔施作，同时钻孔各孔间距离要尽可能大一些。(6)注浆速度当钻孔涌水量大于50L/min 时，注入速度80150L/Min,当钻孔涌水量小于50L/min 时，注入速度3080L/Min。第
35、49页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究(7)注浆程序注浆作业按照钻孔出水测水压水量压力试验注浆扫孔出水再注浆至设计长度达到结束标准的完整注浆程序进行。注浆管路接通后，先压水25分种，检查注浆泵及管路系统工作是否正常。注浆开始浆吸浆龙头很快从清水池中放入各自的浆液池中，即开始注浆；当压力达到终压时，即注双液浆封孔。注浆结束后，关闭逆止阀，泄压阀打开，用水冲洗管路干净为止。第50页/共57页第四节 防突止水和钻注一体化应用技术研究(8)注浆结束标准单孔注浆压力达到设计终压并持续10分种以上，可结束本孔注浆，单孔注浆量与设计注浆量大致相同，结束时的进浆量在2030L/min以下可结
36、束本孔注浆。全部注浆孔注浆完成后，在主要出水点附近设置至少5个检查孔，测孔内涌水量，要求全断面小于1 m3/dm；或进行压水试验，在0.75Mpa压力下，吸水量小于2L/min，若达到上述标准则进行开挖，否则进行补孔注浆，直到满足上述要求为止。第51页/共57页第五节管棚施工中套管作业应用技术研究 一、套管作业技术RPD150C多功能钻机在管棚施工中可采用套管作业如图17所示。套管作业时，首先使用套管钻进一定深度。和跟管技术不同的是，这个过程中外杆和内杆为同时、同步钻进，然后先撤出内杆和内刀头，留在孔内部的外杆起到防止孔壁坍塌的作用；然后插入管棚管，最后撤出外杆和外刀头。在抢险救助时，亦可使用
37、套管钻孔作业快速为被困人员提供食物、水等，大幅提高工作效率。第52页/共57页第五节管棚施工中套管作业应用技术研究第53页/共57页第五节管棚施工中套管作业应用技术研究二、管棚施工工艺（1）配备钻机，钻进并顶进长管棚钢管。（2）采用C30砼套拱做管棚固定墙，套拱在明洞外轮廓线以外，紧贴掌子面施工，套拱内埋设三榀18号工字钢钢架及150钢管作为导向管，与工字焊成整体，砼厚80cm。（3）管棚施工应先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管孔可作为检查孔，检查注浆质量。（4）沿钢管周围钻2排8mm孔，孔间距50cm，接头采用套管焊接连接，套管长30cm，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用
38、3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节均采用6m钢管，管棚入土长度符合设计要求。第54页/共57页第五节管棚施工中套管作业应用技术研究三、管棚注浆施工管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m,注浆采用间隔法注浆。（1）注浆机械：注浆泵1台。（2）灌注浆液：水泥浆液。（3）注浆参数：水泥浆水灰比1：1。注浆压力：初压0.51.0Mpa 终压2.02.5Mpa(4)注浆前应先进行注浆现场试验，注浆应通过现场试验按实际情况确定，以利施工。（5）注浆结束后及时清除管内浆液，并用C10水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。第55页/共57页第五节管棚施工中套
39、管作业应用技术研究四、注意事项(1)管棚施工顺序先从拱脚开始注浆，注浆效果在未顶无孔管之前在无孔管孔内进行检查，并采用分析法，分析注浆记录、注浆压力、注浆量，是否达到现场试验合格的注浆参数。(2)管棚钢管钻孔和顶进的方向一定符合设计要求，每孔施工时要用坡度仪进行控制，不能侵入开挖限界。如遇个别岩石坚硬时开孔孔径大于钢管直径20mm。(3)管棚施工的一切机械设备一定要有备用机械，防止施工时中断。(4)大管棚超前支护除符合设计要求外也要符合铁路隧道施工技术规范有关章节的要求。(5)管棚在钻进过程中，随时检查向上的倾角及方向，记录好每节钻杆长，确保钻孔长度达到设计要求，并根据钻进速度及取出的细渣，分析前方地质情况，以调整管棚长度，下管时必须记录好每节钢管的长度，接好接头。第56页/共57页感谢您的观看。第57页/共57页