隧洞灌漿封堵施工技術(shù)研究

李潤成，蔡金麗

（1.山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006；2.太原市水利勘測設(shè)計(jì)院，山西 太原 030002）

1 工程水文地質(zhì)條件

工程處于青藏、滇緬巨型構(gòu)造帶與川滇經(jīng)向構(gòu)造帶復(fù)合部位的松潘—甘孜地槽褶皺帶東南部。從展布的地質(zhì)構(gòu)造形跡看，該工程受近東西向（NWW—SEE）應(yīng)力場控制，形成一系列近南北向展布的緊密復(fù)式褶皺和高傾角的壓性走向斷裂，受NNE向主構(gòu)造線與橫向（NWW—SEE）扭—張性斷裂交叉網(wǎng)絡(luò)的影響，構(gòu)成了河間地塊地下水的集水和導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)。

洞線從西向東揭露的地層依次為T3—T2Z—T1—T2Z—T3—T2d等，為非可溶巖與可溶巖地層相間分布。按設(shè)計(jì)巖溶層組類型劃分：T2Z為純—不純間層型中等巖溶化區(qū)，T2b為純連續(xù)型較強(qiáng)巖溶化區(qū)；按含水層（組）劃分：T2Z屬中等—弱富水性，T2b為強(qiáng)富水性，T3屬很弱富水（亦稱相對(duì)隔水層）。按巖溶水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐郑篢2Z為西部溶隙—裂隙散流型Ⅳ水文地質(zhì)單元，T2b為中部管道—裂隙匯流型Ⅰ水文地質(zhì)單元。

本隧洞屬強(qiáng)富水性地層，根據(jù)開挖洞段T2b和T2Z地層地下水出露特點(diǎn)分析，所揭露的地下水主要以滲滴水、線狀滲水、巖溶裂隙與管道（溶洞）集中涌水、高壓噴水等多種形式出現(xiàn)。大都從巖體結(jié)構(gòu)面、溶蝕破碎帶及斷層、管道與溶洞中噴出。

上述水文地質(zhì)現(xiàn)象表明：開挖掌子面逐漸遠(yuǎn)離向斜軸部和相對(duì)隔水層；由于前期富水段貯水已大量排泄，該構(gòu)造單元潛水位大幅下降；大氣降水補(bǔ)給量低于排放量。

通過觀測隧洞開挖段發(fā)現(xiàn)，可溶巖地層富水性、巖溶水文地質(zhì)單元的劃分與設(shè)計(jì)預(yù)測有較大差異：一是T2Z地層由于緊靠火山巖T1地層，有不純大理巖間層，巖相變化較大，但純連型巖溶化層厚度一般大于100 m。揭露的巖溶發(fā)育程度和巖溶水富水性不亞于T2b地層。二是T2b地層總涌水量為2.90 m3/s，但揭露時(shí)T2Z地層看，兩處瞬間涌水量是目前總量的3～6倍。三是按設(shè)計(jì)巖溶水文地質(zhì)特征劃分，T2Z和T2b應(yīng)同屬管道—裂隙匯流型水文地質(zhì)單元。由于二者處于各自特有的自然地理背景，導(dǎo)致巖溶地下水富集類型的差異明顯。

2 灌漿堵水施工方案

地下水被揭露后予以封堵灌漿，其工程實(shí)例不多，也沒可供參考的規(guī)范，尤其是在高壓、大流量環(huán)境下鉆孔灌漿，目前隧洞工程施工中遇到的較少，給灌漿工藝的把握及灌漿質(zhì)量與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)控制帶來極大難度，因此在隧洞灌漿施工過程中，盡量吸取成熟的灌漿經(jīng)驗(yàn)，參考有代表性的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)洞內(nèi)所揭露出的個(gè)別地段存在普遍滲漏水，出水形式眾多的特點(diǎn)，擬采用以堵為主、堵排結(jié)合的總體方案進(jìn)行處理。一般富水區(qū)、富水區(qū)、強(qiáng)富水區(qū)的線狀滲水、貫穿大裂隙出水，擬先對(duì)局部集中滲漏巖體結(jié)構(gòu)面出水進(jìn)行封堵，以保證出碴和下一道工序施工，減小施工安全隱患。待施工條件具備時(shí)再對(duì)全洞段進(jìn)行高壓固結(jié)灌漿施工。特強(qiáng)富水區(qū)的較大滲水?dāng)M采用引排封堵法，巖溶管道（溶洞）集中涌水段擬采用模袋灌漿封堵技術(shù)、索囊灌漿封堵技術(shù)、特種灌漿材料封堵技術(shù)對(duì)巖溶管道（溶洞）進(jìn)行封堵，并最終進(jìn)行隧洞高壓固結(jié)灌漿。底板兩側(cè)及底板出水?dāng)M采用局部集中封堵，在邊溝開挖至設(shè)計(jì)高程后，根據(jù)出水情況進(jìn)行針對(duì)性的封堵。

封堵灌漿所用的材料主要以水泥為主，當(dāng)涌突水部位封堵難度較大時(shí)，視情況分別采用特種漿材和化學(xué)漿材。灌漿封堵最大壓力按鉆孔揭露水壓力加上2.5 MPa進(jìn)行控制。

通過灌漿封堵使出水洞段形成一個(gè)環(huán)狀防滲固結(jié)體，既防止了高壓水的浸入，又提高了出水洞段圍巖的承載能力，保證了隧洞安全。

3 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

第一，全面了解掌握隧洞地層巖性、構(gòu)造，熟悉巖溶水發(fā)育情況及其出露特點(diǎn)，各種滲漏水涌水情況、涌水量大小、變化趨勢等，對(duì)制定堵水方案具有十分重要的指導(dǎo)性和針對(duì)性。

第二，根據(jù)現(xiàn)場滲漏水情況，制定適宜的灌漿封堵方案，結(jié)合施工中遇到的各種特殊情況及時(shí)作出相應(yīng)的處理預(yù)案，在施工前，無論是從設(shè)計(jì)角度，還是從施工角度，都應(yīng)準(zhǔn)備一套行之有效的堵水方案，同時(shí)作多種預(yù)案備用，確保在遇到高壓大流量涌水時(shí)有據(jù)可依，使堵水處理工作順利進(jìn)行。

第三，根據(jù)施工方案選擇合理的機(jī)械設(shè)備裝置。合理的機(jī)械設(shè)備配置是實(shí)現(xiàn)施工方案的根本保障。必須選擇有針對(duì)性的機(jī)械設(shè)備和常規(guī)設(shè)備配合使用才能達(dá)到最佳效果。

第四，必須選擇有效的灌漿材料。在材料采購之前，盡可能對(duì)國內(nèi)外有關(guān)材料的性能、參數(shù)進(jìn)行全面、深入了解，并采購少量材料到現(xiàn)場，根據(jù)現(xiàn)場地下水特點(diǎn)做對(duì)比試驗(yàn)，最終選擇既經(jīng)濟(jì)又有效的材料。

第五，制定合理的施工工序。施工工序應(yīng)該按照有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求來制定，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場施工特點(diǎn)綜合考慮。

第六，配備高素質(zhì)的工程技術(shù)人員和熟練的機(jī)械設(shè)備操作人員。作為實(shí)施方案的主體，配備人員素質(zhì)的高低直接影響方案能否順利實(shí)施。培養(yǎng)懂灌漿堵水、并具備豐富施工經(jīng)驗(yàn)的施工人員，是確保方案得以順利實(shí)施的關(guān)鍵。

第七，在遇到技術(shù)性難題時(shí)，多作專題性討論會(huì)或?qū)＜易稍儠?huì)，充分聽取各方建議，從而找到最好的解決方案，確保施工順利進(jìn)行。