帷幕注漿在隧道突涌水問題中的應用探討

王忠文

（沈陽鐵路局沈陽工程建設(shè)指揮部，遼寧 沈陽 110002）

帷幕注漿在隧道突涌水問題中的應用探討

王忠文

（沈陽鐵路局沈陽工程建設(shè)指揮部，遼寧 沈陽 110002）

針對地下水發(fā)育的隧道，應當考慮其突涌水情況，采取“以堵為主，限量排放”的原則處理。本文通過結(jié)合摩天嶺隧道工程實例，針對該工程地下水發(fā)育、具有較強富水性的以下斷層及其影響帶。鑒于此，采取“以堵為主，限量排放”的原則，采用超前預注漿或徑向注漿等手段，降低圍巖滲透系數(shù)，控制地下水流失。

隧道施工；帷幕注漿；突涌水

1.工程概況

摩天嶺隧道設(shè)計為單線隧道，進口位于本溪市東營房鄉(xiāng)洋湖村小東溝組村東約400m，出口位于本溪市懷仁縣八里甸子鎮(zhèn)馬鹿泡龍爪溝組村西側(cè)約1km。隧道全長8620m，最大埋深398m。隧道縱坡設(shè)計為人字坡，進口段縱坡6.0‰，出口段縱坡-5.0‰。隧道進口段370m處于R=1200m的左偏曲線上，其余均位于直線段。本隧道線下按彈性支撐塊式整體道床設(shè)計。

某標段位于長白山南麓，遼東山區(qū)，遼河流域南部，鴨綠江流域西部，沿線經(jīng)過中低山及丘陵地區(qū)，地形陡峭，沖溝發(fā)育?？睖y區(qū)域內(nèi)地表水系較發(fā)育，進口有河溝，鉆探發(fā)現(xiàn)地下水，水位埋深0.5-21.7m，水位高程584.69-830.79m降雨時會有較大水量流經(jīng)此處。在鉆孔10-ZD-2094、10-ZD-2097、10-ZD-2099號孔處進行提水試驗，根據(jù)水文地質(zhì)試驗，結(jié)核本工點路基挖方段范圍內(nèi)地層等特性，該隧道及其影響范圍內(nèi)地層的滲透系數(shù)推薦為K=0.00877m／d～0.0698 m／d。隧道最大涌水量預計為1000m3/d。

2.隧道突涌水處理原則

針對本工程隧道突涌水情況，本工程地下水發(fā)育、具有較強富水性的以下斷層及其影響帶。鑒于此，采取“以堵為主，限量排放”的原則，采用超前預注漿或徑向注漿等手段，降低圍巖滲透系數(shù)，控制地下水流失。結(jié)合本隧道中洞壁圍巖的出水情況，本隧道主要表現(xiàn)出高壓集中涌水、線狀滲水以及滲滴水情況，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，可采取超前周邊注漿、徑向注漿、定點注漿等不同方式進行處理。對于本隧道中不同的用水形式，均為溶蝕裂隙涌水，因此本工程對隧道出現(xiàn)的涌水情況均采取充填(塞)式注漿。具體處理原則見表1所示。

表1 本隧道涌水處理方案匯總

3.帷幕注漿施工技術(shù)

（1）本工程針對突涌水情況，注漿方式主要是采取開挖后徑向注漿、補注漿、超前帷幕注漿以及局部注漿相結(jié)合。針對不同的注漿方式采取不同的注漿方案，結(jié)合本工程情況，筆者總結(jié)出四種注漿方案如下：1）針對于洞身開挖后徑向注漿，應當首先對注漿周圍采取固結(jié)處理，求固結(jié)范圍針對于正洞為開挖輪廓線外5m。2）針對于超前帷幕注漿應當控制其循環(huán)長度不大于27m，而且對于其固結(jié)范圍應當針對于正洞為開挖輪廓線外5m。3）針對于局部注漿處理方案，結(jié)合本工程超前預報情況，對本隧道中的局部巖溶實際分布采取局部超前注漿，對于洞身開挖后出現(xiàn)的地下水滲流則采取開挖后局部注漿方案。4）針對于補注漿處理方案，則應當是對以上注漿方案處理后，如果仍未達到設(shè)計要求時，則采取上述注漿方案進行補充注漿。

（2）注漿施工流程見圖1所示。在進行注漿施工前，本隧道結(jié)合超前預測報告后，結(jié)合圍巖級別、滲透系數(shù)以及涌水量等進行綜合評估，選取合適的注漿方式再進行注漿施工。

圖1 帷幕注漿工藝流程圖

進行突水、突泥危害性評判，當全斷面可能產(chǎn)生突水、突泥災害時，進行全斷面超前帷幕注漿，當局部范圍可能產(chǎn)生突水、突泥災害時，進行局部注漿。大面積注漿施工前，還應當采取施帷幕或超前局部注漿。注漿完成后應當評判注漿效果，針對于預測開挖后不會發(fā)生突水、突泥等災害時，則可以采取土方開挖，否則應當采取超前補注漿處理。開挖后進行巖壁穩(wěn)定性評判，若巖壁穩(wěn)定，則注漿結(jié)束，否則進行開挖后徑向補注漿。

（3）注漿施工技術(shù)措施。在正式注漿施工前，應當根據(jù)本工程地質(zhì)情況的巖層中采取注漿試驗，根據(jù)注漿試驗結(jié)果從而合理地確定出注漿量、漿液配合比等相關(guān)施工參數(shù)，從而有效地提高注漿施工質(zhì)量。另外，還應當準確地定位出孔口位置，確保注漿孔口設(shè)計位置與實際施工位置偏差不大于5cm，而且還應當確保偏角的準確性。鉆孔施工時應當采取鉆進一段就檢查一段，這樣可以能及時地對其采取糾偏處理，確保鉆孔質(zhì)量。

注漿孔按漿液擴散半徑2.5m，環(huán)向孔底間距按4m布設(shè)，每一循環(huán)共設(shè)6環(huán)注漿孔，共設(shè)61注漿孔。為了進一步確保注漿終孔位置的準確性，應當結(jié)合出水特點以及出水孔位置對終孔采取適當調(diào)整。為了確保帷幕注漿孔施工質(zhì)量，應當嚴格控制好注漿孔開孔直徑。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，要求開孔直徑不小于108mm，終孔直徑不小于90mm，徑向注漿孔開孔直徑不小于56mm，終孔直徑不小于50mm。鉆孔和注漿順序應由外向內(nèi)，同一圈孔間隔施工。針對于本工程中的地質(zhì)情況存在巖層破碎情況，這較易造成坍孔事故，本工程采取前進式注漿。對于鉆孔施工中出現(xiàn)涌水而造成卡鉆時，則應當停止鉆孔，對其采取注漿，然后掃孔再鉆孔處理。帷幕注漿孔口設(shè)3mmφ108注漿管，徑向注漿孔口設(shè)1mmφ56注漿管，埋設(shè)牢固，并有良好的止?jié){設(shè)施。一個孔段的注漿作業(yè)一般應連續(xù)進行到結(jié)束，不宜中斷，應盡量避免因機械故障、停電、停水、器材等問題造成的被迫中斷。對于因?qū)嵭虚g歇注漿，制止串漿冒漿等而有意中斷，應先將鉆孔清理至原深度以后再行復注。施工中根據(jù)探水情況決定采用堵水注漿的形式，嚴禁在探水滿足預注漿堵水標準的條件下繼續(xù)掘進。施工中可根據(jù)自身機械配置、施工方便等對開孔位置進行調(diào)整，但應保證鉆孔的終孔位置。

4.隧道突涌水施工技術(shù)措施

為了能進一步提高隧道突涌水防止效果，本工程采取一系列的控制技術(shù)措施如下：

（1）通過采用TSP203地質(zhì)預報、地質(zhì)雷達探測、紅外線探水儀預測、不良地質(zhì)段超前水平鉆孔等措施。及時了解和掌握前方地下水情況，并根據(jù)地下水含量制定相應的處理措施。

（2）超前鉆孔一旦鉆到地下水，立即停鉆，并實施灌漿，按照注一段鉆一段的前進式注漿方式實施，直至鉆到設(shè)計深度，將超前鉆孔與超前預注漿漿納入同一個工序來實施。前后兩次超前探孔保證有最小5m的搭接長度，后一次鉆孔至少前5m在前一次的注漿巖盤內(nèi)。在水壓、水量較大的情況下，堅持采用分層泄水減壓、分層注漿的方式，即下層管注漿、中層管放水和中層管注漿、上層管放水，逐層抬水把水排擠到拱頂以上規(guī)定的止水固結(jié)圈以外。做好注漿效果的檢查工作，按規(guī)定實施檢查孔，做到先檢查再開挖。

（3）為提高注漿效果，在漿液中加入特種灌漿材料。

（4）超前地質(zhì)預報出涌水量不大，可能是滲滴型出水情況時，先開挖通過后再進行灌漿止水。對于部分涌水點，隧道開挖后起初涌水量不大，但若不采取措施封堵，會逐漸增大涌水量甚至轉(zhuǎn)化成突水災害而影響正常的施工生產(chǎn)，因此，對達不到規(guī)定的涌水點及時進行補充灌漿封堵是防突水的重要措施之一。

（5）當隧道揭露線狀滲水時，因其水壓力并不高，單點出水量也有限，一般情況下考慮周邊鉆孔水泥單漿液封堵。當出現(xiàn)高壓集中涌水時，外水壓力較大，流速較快，采用“分流卸壓”方案。在地下水補給區(qū)與涌水點之間實施分流，水量較小時設(shè)置分流鉆孔，以減小高壓集中涌水的外水壓力，再調(diào)整漿液膠結(jié)時間對滲水點實施灌漿，最后采用“關(guān)閘”形式封堵。

（6）當揭露出水量相對較小的高壓集中涌時水，采用鉆孔的方式分流泄壓，根據(jù)涌水量大小決定鉆孔孔徑及數(shù)量，采用管棚鉆機鉆孔，孔口安裝導流管和閥門，便于控制。分流導管安裝完成后，截取部分巖溶或裂隙水從導流管排出，使原涌水點水量減小，然后再實施注漿。

5.結(jié)語

文章通過結(jié)合摩天嶺隧道工程，針對本工程隧道突涌水情況，注漿方式采用局部注漿、帷幕注漿、開挖后徑向注漿、補注漿結(jié)合方式。進行突水、突泥危害性評判，當全斷面可能產(chǎn)生突水、突泥災害時，進行全斷面超前帷幕注漿，當局部范圍可能產(chǎn)生突水、突泥災害時，進行局部注漿，同時總結(jié)出注漿施工控制技術(shù)措施，為同行提供參考借鑒。

[1]袁守剛，李京敏，王路．青島膠州灣海底隧道突涌水風險控制措施[J]．科技傳播，2011，（07）：227-229.

[2]錢富林．關(guān)角隧道突涌水機理分析及處治技術(shù) [J]．鐵道建筑，2014，（10）：52-56.

[3]王玉成．巖溶隧道突涌水災害注漿治理技術(shù)研究?[J]．建材與裝飾(下旬刊)，2011，（07）：35-36.

[4]卓越;孫國慶．齊岳山隧道F11高壓富水斷層帶注漿施工技術(shù)[J]．中國工程科學，2009，（12）：78-82.

編輯：馮惟榘

Tu1

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：2095-7327（2015）-06-053-03

王忠文（1969-），男，遼寧昌圖人，高級工程師，從事鐵路建設(shè)管理工作。