注浆效果检查评定

如题所述

注浆效果检查评定是决策开挖施工方案的依据。注浆效果检查评定主要有分析法、钻检查孔法和开挖后取样测试等三种方法。

(1)分析法

1)注浆施工P-Q-t曲线。在注浆施工过程中,主要表现出两种P-Q-t曲线,绘制注浆施工过程中的P-Q-t曲线,如图10-45所示。

由注浆施工P-Q-t曲线可以看出:

图10-45 注浆施工P-Q-t曲线图

Ⅰ型曲线主要是内圈C和外圈A注浆孔注浆时所表现,特别是底部注浆孔。其注浆压力较小,一般为1.5~2.0MPa,注浆速度为40~50L/min。随着注浆的进行,注浆压力稍有升高,注浆速度略有降低,但表现不明显。当达到设计注浆量时,注浆终压不能达到设计终压值,而此时注浆速度仍表现为较大。经分析,认为主要是溶洞区存在一定空隙(洞),浆液流动的阻力较小。浆液主要表现为填充扩散方式进行加固。

Ⅱ型曲线主要是上部注浆孔和B圈注浆孔所表现,这和注浆设计意图所采取的约束型注浆措施一致,达到了挤压密实的目的。在注浆过程中,开始时注浆压力为2.0~2.5MPa,注浆速度为30~50L/min。随着注浆的进行,注浆压力呈曲线上升,注浆速度亦成曲线明显下降。当达到设计注浆量时,注浆终压达到或超过设计终压值,为3.0~4.0MPa,此时注浆速度降至10~15L/min,可见该类型注浆方式主要表现为挤压-劈裂再挤压。

2)注浆施工前后涌水量对比分析。注浆前探测过程中涌水量为50~70m3/h,在注浆施工过程中也出现了涌水量超过10000m3/d的情况,经注浆后,该溶洞段涌水量只有5~10m3/h,注浆堵水效果是很明显的,堵水率是比较高的。

(2)钻检查孔法

根据注浆状况,选择注浆范围内可能存在薄弱环节的注浆部位布设检查孔。检查孔垂直于开挖工作面钻设,终孔深度稍短于注浆加固段长度。

1)取心状况。鉴于受现场取心条件所限,检查孔采用MKD-5S钻机冲击旋转取心,施工中未能取得完整岩心,但检查孔的岩心中有大量浆液的固结体存在,被冲击成碎块状,这说明浆液已完全固结,且有较高的强度。

2)检查孔状况。检查孔在钻进过程中,以及结束放置一段时间后,检查孔内均未出现涌水、涌泥现象,这表明检查孔部位的淤泥已被完全固结,达到了固泥堵水目的。

3)注浆后地层渗透能力。测试注浆结束后地层的单位吸水量 ω =3.1×10-4L/(min·m·m)和渗透系数k=4.6×10-7cm/s。

一般状况下,当地层注浆后地层的单位吸水量ω≤0.01~0.05 L/(min·m·m),k≤10-4~10-5cm/s时,在施工中将不易产生水力渗透性破坏。根据以上试验测试检查结果,针对溶洞的注浆处理,已满足了施工要求,达到了堵水的目的。

4)检查孔注浆P-Q-t曲线。对检查孔进行注浆试验,绘制检查孔注浆P-Q-t曲线,如图10-46。

图10-46 检查孔注浆P-Q-t曲线

由检查孔注浆P-Q-t曲线来看,在注浆施工前期,注浆初压为2MPa,此时注浆速度为15L/min,随着注浆施工的进行,注浆压力和注浆速度基本保持不变,这主要是起到了补充注浆作用,并进一步劈裂强化注浆效果。维持一段时间后,注浆压力突然上升,超过设计注浆终压3MPa,同时注浆速度急剧下降,当注浆压力达到4MPa时,地层基本注不进浆,而此时注浆量远小于设计注浆量,可见检查孔区域已饱和密实,达到了注浆设计要求,满足注浆设计的填充、挤压、劈裂再挤压的堵水固泥目的。

(3)开挖取样分析评定

1)加固方式。在开挖过程中,观察浆液对地层的加固状况,如图10-47。浆液加固溶洞地层,主要表现为两种方式:方式一为填充挤压方式,方式二为剪切劈裂方式。填充挤压方式主要是当粘土孔隙(洞)较大时,浆液直接填充空隙(洞),以达到固结目的。该加固方式主要发生在破碎围岩和粘土的交界面,以及由于涌泥造成的部分空隙率较大的部位。剪切劈裂方式主要是针对未扰动的粘土地层,浆液在较高压力条件下形成劈裂脉,以脉状扩散方式形成网状加固结构,以达到固泥堵水的目的。

图10-47 浆液加固方式图

2)物理力学指标测试。在开挖过程中对固结体现场取样,测试其物理力学指标,如表10-20。

表10-20 物理力学指标对照表

由测试结果来看:

①浆液的强度较高,但由于浆液的固结机理主要表现为挤压填充和剪切劈裂作用,因而浆液加固固结体测试抗压强度时,首先固结体内的粘土体被破坏,而此时浆液仍表现为固结强度,经多次取样测试,其单轴抗压强度均在0.2MPa左右,这是固结体内压密粘土的抗压强度反映。注浆前地层为软塑状粘土,不能自稳,注浆后地层抗压强度得到了改善,达到了固泥目的。

②注浆前地层含水量为120.3%,地层空隙率为82.8%,注浆后地层含水量降低到15.7%~29.1%,地层空隙率降低到18.3%~44.2%。注浆后地层的含水量和空隙率均较注浆前有较大幅度降低,这主要是浆液通过填充、挤压、劈裂作用,挤走地层中的一部分游离水分,取而代之,使地层的结构产生了变化,达到了固泥堵水目的。

3)围岩变形。溶洞区经注浆加固后,在大管棚和超前小导管及浆液固结体的共同作用下,采取了全断面开挖,开挖后测试围岩变形情况,围岩极其稳定,其水平收敛和拱顶下沉仅为3~5mm,可见注浆效果是很好的,这对安全施工及施工后的工程质量有较好的保证作用。

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