關(guān)角隧道三號斜井涌水段施工方案

李 亮

1 工程概況及實測涌水量

關(guān)角隧道三號斜井工區(qū)承擔(dān)正洞Ⅰ線2 459 m和Ⅱ線2 739 m的施工任務(wù)，與正洞Ⅰ線交于 DK288+510，平面交角 47°37′0″，斜井長度1 677.16 m，綜合坡度10.60%。

三號斜井地處中高山區(qū)，洞身通過地段地層主要為三疊系中下統(tǒng)灰?guī)r，灰白～淺灰褐色，結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，成分為石英、長石、方解石等，鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)堅硬，圍巖整體性及自穩(wěn)能力較好，圍巖段落劃分見表1。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查并結(jié)合地質(zhì)超前預(yù)報資料，斜13+60～斜13+03段受地質(zhì)構(gòu)造影響較為嚴(yán)重，巖體破碎，圍巖呈塊石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，節(jié)理、裂隙較為發(fā)育，以張性為主，延伸多為1.0～2.0，局部發(fā)育縱向貫通性節(jié)理、裂隙。

表1 關(guān)角隧道三號斜井圍巖段落劃分

斜13+60～斜13+03段的地質(zhì)條件為地下水的排泄提供了良好的通道，地下水較為發(fā)育，為水文地質(zhì)分區(qū)的中等富水區(qū)，地下水類型為巖溶裂隙，水質(zhì)良好，對混凝土無侵蝕性。涌水表現(xiàn)形式主要為淋雨狀及股狀涌水，涌水表現(xiàn)特征為出水點散，涌水點位置不固定，拱部、邊墻均有出露，特別是在一些縱向貫通的裂隙中，沿環(huán)向裂隙均有出水點，施工人員無法進(jìn)入洞內(nèi)正常施工。2008年7月19日實測3號斜井總涌水量為8 344.9 m3/d，斜13+60～斜13+03段涌水總涌水量為6 210 m3/d，主要涌水點統(tǒng)計見表2。

圍繞提升民生保障能力，農(nóng)村水利建設(shè)得到加強。新解決400萬農(nóng)村居民和學(xué)校師生飲水安全問題，農(nóng)村自來水普及率達(dá)93%，53個縣（市、區(qū)）基本實現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化。頒布實施了《農(nóng)田水利管理辦法》，建立“競爭立項、考評驗收、動態(tài)管理”模式，有103個縣實施小農(nóng)水重點縣建設(shè)，在全國績效考核中連續(xù)四年獲優(yōu)秀等次。建成“旱能澆、澇能排”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田5 850萬畝（390萬hm2）。提前完成基層水利服務(wù)體系建設(shè)任務(wù)，部分市縣開通了農(nóng)村水利服務(wù)熱線。

表2 三號斜井涌水點統(tǒng)計表

2 選擇涌水處理措施的原則

施工過程中應(yīng)采取如超前鉆、紅外探水等多種手段，及時掌握前方的地質(zhì)情況及涌水量的大小，在施工中應(yīng)根據(jù)具體的條件按表3中的原則進(jìn)行選用。

地質(zhì)條件 地下水 處理措施塊狀圍巖 無或少量 全斷面快速掘進(jìn)比較破碎 涌水量不大于5 m3/(m·d)超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)，配以1榀/m的型鋼鋼架較小斷層破碎帶或節(jié)理密集帶(構(gòu)造帶寬不大于5 m)涌水量5 m3/(m·d)～20 m3/(m·d)超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固，漿液采用水泥漿，配以1榀/m的型鋼鋼架較大斷層破碎帶或節(jié)理密集帶(構(gòu)造帶寬5 m～20 m)涌水量20 m3/(m·d)～50 m3/(m·d)φ89 mm超前管棚，超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固，漿液采用水泥漿，配以3榀/2 m的型鋼鋼架較大的斷層破碎帶或節(jié)理密集帶(構(gòu)造帶寬不小于20 m)涌水量50 m3/(m·d)～100 m3/(m·d)φ89 mm管棚，超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固并止水，漿液采用水泥漿，并配以2榀/m的型鋼鋼架。視情況再設(shè)置模筑混凝土護(hù)拱或模噴混凝土護(hù)拱較大的斷層破碎帶或節(jié)理密集帶(構(gòu)造帶寬不小于20 m)涌水量不小于100 m3/(m·d)周邊帷幕注漿，漿液采用水泥漿，配以2榀/m的型鋼鋼架，加強初期支護(hù)噴混凝土的厚度。當(dāng)掌子面在開挖后無法自穩(wěn)時，應(yīng)采取全斷面帷幕注漿，漿液以水泥漿為主，必要時可使用雙液漿塊狀圍巖 涌水量不大于50 m3/(m·d) 配備足夠的抽水能力，全斷面掘進(jìn)塊狀圍巖 涌水量不小于50 m3/(m·d) 加大施工抽水能力，并實施徑向注漿塊狀圍巖 涌水量不小于100 m3/(m·d) 加大施工抽水能力，并實施周邊帷幕注漿塊狀圍巖單孔涌水量大于20 m3/h或局部總涌水量大于5 000 m3/d局部注漿，水量明顯減少后進(jìn)行抽排斜井施工 涌水量不小于50 m3/(m·d)在較大方位內(nèi)進(jìn)行超前地質(zhì)分析，盡可能對斜井進(jìn)行改線

3 施工方案設(shè)計

3.1 排水方案

順坡段自然排水，反坡段在掌子面設(shè)移動潛水泵，將隧道涌水排至1號泵站內(nèi)，泵站內(nèi)的水通過離心泵抽至井外。工區(qū)內(nèi)Ⅰ線中的施工排水通過已經(jīng)貫通的Ⅱ線排至洞外，排水能力按20 h排除本段24 h的最大可能涌水量設(shè)計，設(shè)備配備見表4。

式中，R為反射系數(shù)；θ為入射角，（°）；P為零入射角縱波反射系數(shù)（截距）；G為振幅隨入射角的變化（梯度）。

3.2 斜井徑向注漿方案

針對3號涌水的特點，為加快3號斜井的施工進(jìn)度，在加大斜井排水能力的同時，對斜13+60～斜13+03段實施徑向注漿止水作業(yè)。注漿終壓為1.5 MPa～2 MPa，通過試驗最后確定，擴(kuò)散半徑 1.5 m，鉆孔深度3.2 m ～4.4 m，注漿管長度3.2 m ～4.4 m，注漿鋼管直徑42 mm，鉆孔直徑50 mm，孔底間距2.2 m，水泥選用42.5號～52.5號普通硅酸鹽水泥，水泥—水玻璃雙液漿與水玻璃濃度比為35 Be′，水泥漿與水玻璃體積比為 1∶1 ～1∶0.6，緩凝劑摻量為水泥用量的2%。

表4 三號斜井工區(qū)施工排水設(shè)備表

注漿施工方法為:1)在斜井周邊按100 cm～140 cm間距進(jìn)行鉆孔，孔深3.2 m ～4.4 m，鉆孔沿斜井縱向間距為2.2 m，按梅花形布置，應(yīng)保證90%以上的鉆孔出水，以此也可判斷出水深度。2)采用快凝混凝土等錨固材料粘結(jié)鋼管與孔壁。3)實施壓漿，壓漿過程中進(jìn)行跳孔間隔壓漿，實施擠密型注漿措施。4)注漿過程中若發(fā)生串漿，則關(guān)閉孔口閥門或堵塞孔口，待其他孔注漿完畢后再打開閥門，若發(fā)生流水，則繼續(xù)注漿。直至每個孔達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。段內(nèi)正常涌水量的70%以上被堵住，不對斜井的正常掘進(jìn)有影響，則可以結(jié)束注漿，若仍然有較大涌水，影響斜井的施工，則按以下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行:單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為達(dá)到設(shè)計終壓并繼續(xù)注漿10 min以上，單孔進(jìn)漿量小于20 L/min;全段結(jié)束注漿標(biāo)準(zhǔn)為所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏漿現(xiàn)象，或者注漿后段內(nèi)涌水量不大于15 m3/(m·d)～20 m3/(m·d)。

[1]關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集[M］.北京:人民交通出版社，2003:152-163.

[2]張秋生，荊學(xué)亞.精伊霍鐵路科克喬克三號隧道突泥突水施工技術(shù)[J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2007(z1):186-188.

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