隧道內(nèi)涌水處理中帷幕注漿施工技術(shù)的應(yīng)用

王斯令

摘 要：針對(duì)地下水發(fā)育的隧道，應(yīng)當(dāng)考慮其突涌水情況，采取“以堵為主，限量排放”的原則處理。文章通過結(jié)合摩天嶺隧道工程實(shí)例，針對(duì)該工程地下水發(fā)育、具有較強(qiáng)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(yù)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。

關(guān)鍵詞：隧道施工；帷幕注漿；涌水

一、工程概況

摩天嶺隧道設(shè)計(jì)為單線隧道，進(jìn)口位于本溪市東營(yíng)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(zhǎng)8620m，最大埋深398m。隧道縱坡設(shè)計(jì)為人字坡，進(jìn)口段縱坡6.0‰，出口段縱坡-5.0‰。隧道進(jìn)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(jì)。某標(biāo)段位于長(zhǎng)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。勘測(cè)區(qū)域內(nèi)地表水系較發(fā)育，進(jìn)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(shí)會(huì)有較大水量流經(jīng)此處。在鉆孔10-ZD-2094、10-ZD-2097、10-ZD-2099號(hào)孔處進(jìn)行提水試驗(yàn)，根據(jù)水文地質(zhì)試驗(yàn)，結(jié)核本工點(diǎn)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～0.0698m/d。隧道最大涌水量預(yù)計(jì)為1000m3/d。

二、隧道突涌水處理原則

針對(duì)本工程隧道突涌水情況，本工程地下水發(fā)育、具有較強(qiáng)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(yù)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可采取超前周邊注漿、徑向注漿、定點(diǎn)注漿等不同方式進(jìn)行處理。對(duì)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(duì)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。

三、帷幕注漿施工技術(shù)

本工程針對(duì)突涌水情況，注漿方式主要是采取開挖后徑向注漿、補(bǔ)注漿、超前帷幕注漿以及局部注漿相結(jié)合。針對(duì)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(duì)于洞身開。挖后徑向注漿，應(yīng)當(dāng)首先對(duì)注漿周圍采取固結(jié)處理，求固結(jié)范圍針對(duì)于正洞為開挖輪廓線外5m。（2）針對(duì)于超前帷幕注漿應(yīng)當(dāng)控制其循環(huán)長(zhǎng)度不大于27m，而且對(duì)于其固結(jié)范圍應(yīng)當(dāng)針對(duì)于正洞為開挖輪廓線外5m。（3）針對(duì)于局部注漿處理方案，結(jié)合本工程超前預(yù)報(bào)情況，對(duì)本隧道中的局部巖溶實(shí)際分布采取局部超前注漿，對(duì)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(duì)于補(bǔ)注漿處理方案，則應(yīng)當(dāng)是對(duì)以上注漿方案處理后，如果仍未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，則采取上述注漿方案進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

注漿施工流程見圖1所示。在進(jìn)行注漿施工前，本隧道結(jié)合超前預(yù)測(cè)報(bào)告后，結(jié)合圍巖級(jí)別、滲透系數(shù)以及涌水量等進(jìn)行綜合評(píng)估，選取合適的注漿方式再進(jìn)行注漿施工。進(jìn)行突水、突泥危害性評(píng)判，當(dāng)全斷面可能產(chǎn)生突水、突泥災(zāi)害時(shí)，進(jìn)行全斷面超前帷幕注漿，當(dāng)局部范圍可能產(chǎn)生突水、突泥災(zāi)害時(shí)，進(jìn)行局部注漿。大面積注漿施工前，還應(yīng)當(dāng)采取施帷幕或超前局部注漿。注漿完成后應(yīng)當(dāng)評(píng)判注漿效果，針對(duì)于預(yù)測(cè)開挖后不會(huì)發(fā)生突水、突泥等災(zāi)害時(shí)，則可以采取土方開挖，否則應(yīng)當(dāng)采取超前補(bǔ)注漿處理。開挖后進(jìn)行巖壁穩(wěn)定性評(píng)判，若巖壁穩(wěn)定，則注漿結(jié)束，否則進(jìn)行開挖后徑向補(bǔ)注漿。

注漿施工技術(shù)措施。在正式注漿施工前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)本工程地質(zhì)情況的巖層中采取注漿試驗(yàn)，根據(jù)注漿試驗(yàn)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(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地定位出孔口位置，確保注漿孔口設(shè)計(jì)位置與實(shí)際施工位置偏差不大于5cm，而且還應(yīng)當(dāng)確保偏角的準(zhǔn)確性。鉆孔施工時(shí)應(yīng)當(dāng)采取鉆進(jìn)一段就檢查一段，這樣可以能及時(shí)地對(duì)其采取糾偏處理，確保鉆孔質(zhì)量。注漿孔按漿液擴(kuò)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(jìn)一步確保注漿終孔位置的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)結(jié)合出水特點(diǎn)以及出水孔位置對(duì)終孔采取適當(dāng)調(diào)整。為了確保帷幕注漿孔施工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制好注漿孔開孔直徑。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(yīng)由外向內(nèi)，同一圈孔間隔施工。針對(duì)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(jìn)式注漿。對(duì)于鉆孔施工中出現(xiàn)涌水而造成卡鉆時(shí)，則應(yīng)當(dāng)停止鉆孔，對(duì)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，且具有很有效地止?jié){設(shè)施。一個(gè)孔段的注漿作業(yè)一般應(yīng)連續(xù)進(jìn)行到結(jié)束，不宜中斷，應(yīng)盡量避免因機(jī)械故障、停電、停水、器材等問題造成的被迫中斷。對(duì)于因?qū)嵭虚g歇注漿，制止串漿冒漿等而有意中斷，應(yīng)先將鉆孔清理至原深度以后再行復(fù)注。施工中根據(jù)探水情況決定采用堵水注漿的形式，嚴(yán)禁在探水滿足預(yù)注漿堵水標(biāo)準(zhǔn)的條件下繼續(xù)掘進(jìn)。施工中可根據(jù)自身機(jī)械配置、施工方便等對(duì)開孔位置進(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)保證鉆孔的終孔位置。

四、隧道突涌水施工技術(shù)措施

為了能進(jìn)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(yù)報(bào)、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、紅外線探水儀預(yù)測(cè)、不良地質(zhì)段超前水平鉆孔等措施。及時(shí)了解前方施工階段的地下水具體情況，通過了解的相關(guān)地下水含量的有效數(shù)據(jù)進(jìn)而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。（2）超前鉆孔只要一鉆到地下水的位置，就立刻停止鉆孔，下一步就進(jìn)行灌漿，注意應(yīng)該按照鉆一段立刻注一段的方式一點(diǎn)點(diǎn)以前進(jìn)的方式實(shí)施灌漿，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)的深度即可停止。當(dāng)水量或者水壓比較大時(shí)，應(yīng)該采用分層泄水減壓、分層注漿的方式。注漿結(jié)束后，應(yīng)該做好檢查工作，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定規(guī)范對(duì)孔進(jìn)行檢查，應(yīng)在施工前做到，先對(duì)該地段進(jìn)行檢查后再實(shí)施開挖。（3）為了提高達(dá)到更好的注漿效果，可以將特殊的灌漿材料加入到漿液中進(jìn)行灌注。（4）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)出涌水量不大，可能是滲滴型出水情況時(shí)，先開挖通過后再進(jìn)行灌漿止水。（5）當(dāng)隧道揭露線狀滲水時(shí)，因其水壓力并不高，單點(diǎn)出水量也局限在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，在沒有特殊的施工環(huán)境下，可采取周邊鉆孔水泥單漿液封堵。（6）當(dāng)揭露出水量相對(duì)較小的高壓集中涌水時(shí)，采用鉆孔的方式分流泄壓，通過檢測(cè)涌水量大小來確定所用鉆孔的孔徑以及使用的數(shù)量。

五、帷幕注漿效果檢查評(píng)

通過揭示后的地質(zhì)狀況分析，漿液對(duì)裂隙的填充比較密實(shí)，減小地層透水系數(shù)，起到了有效的堵水作用。注漿后揭示的地層見下圖。

六、結(jié)語(yǔ)

文章通過結(jié)合摩天嶺隧道工程，針對(duì)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(bǔ)注漿結(jié)合方式。進(jìn)行突水、突泥危害性評(píng)判，當(dāng)全斷面可能產(chǎn)生突水、突泥災(zāi)害時(shí)，進(jìn)行全斷面超前帷幕注漿，當(dāng)局部范圍可能產(chǎn)生突水、突泥災(zāi)害時(shí)，進(jìn)行局部注漿，同時(shí)總結(jié)出注漿施工控制技術(shù)措施，為同行提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁守剛，李京敏，王路.青島膠州灣海底隧道突涌水風(fēng)險(xiǎn)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(jī)理分析及處治技術(shù)[J].鐵道建筑，2014（10）.

[3] 王玉成.巖溶隧道突涌水災(zāi)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(guó)慶.齊岳山隧道F11高壓富水?dāng)鄬訋ё{施工技術(shù)[J].中國(guó)工程科學(xué)，2009（12）：78-82.