基于綜合地質(zhì)分析的動(dòng)態(tài)注漿技術(shù)研究及應(yīng)用

王凱，李術(shù)才，張慶松，楊磊，李召峰，周小生，潘光明，齊延海，隨海通

(1. 山東大學(xué) 巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心，山東 濟(jì)南 250001；2. 廣西信達(dá)高速公路有限公司，廣西 南寧 530000)

基于綜合地質(zhì)分析的動(dòng)態(tài)注漿技術(shù)研究及應(yīng)用

王凱1，李術(shù)才1，張慶松1，楊磊1，李召峰1，周小生2，潘光明1，齊延海1，隨海通1

(1. 山東大學(xué) 巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心，山東 濟(jì)南 250001；2. 廣西信達(dá)高速公路有限公司，廣西 南寧 530000)

注漿是治理隧道突水突泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害的重要手段，其關(guān)鍵在于對(duì)治理區(qū)段地質(zhì)情況的準(zhǔn)確獲取。但由于地質(zhì)情況的極端復(fù)雜性，僅靠單一物探手段及有限的地質(zhì)探孔，無(wú)法有效掌握掌子面前方巖體結(jié)構(gòu)發(fā)育及富水情況，使注漿治理存在較大盲目性?；诰C合地質(zhì)信息獲取及分析，提出帷幕注漿動(dòng)態(tài)治理技術(shù)。通過(guò)區(qū)域地質(zhì)分析、瞬變電磁探測(cè)和探注結(jié)合孔對(duì)帷幕注漿前、注漿過(guò)程中圍巖水文地質(zhì)情況進(jìn)行匯編、整理和分析，優(yōu)化注漿方案，注漿過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)鉆孔，在此基礎(chǔ)上，形成先外部截源封閉后內(nèi)部擠水穩(wěn)固、分序分區(qū)治理、帷幕注漿基礎(chǔ)鉆孔與補(bǔ)充鉆孔結(jié)合的帷幕注漿動(dòng)態(tài)綜合治理方法。該研究成果成功應(yīng)用于廣西某山嶺隧道突水突泥災(zāi)害處治工程中，取得了良好的治理效果，實(shí)現(xiàn)了帷幕注漿治理的信息化施工。

突水突泥；綜合地質(zhì)信息；帷幕注漿動(dòng)態(tài)治理技術(shù)；分序分區(qū)治理；信息化施工

隨著交通、水電和礦山等地下工程的飛速發(fā)展，建設(shè)過(guò)程中所面臨的地質(zhì)環(huán)境愈加復(fù)雜，由此引發(fā)的工程事故層出不窮。大量工程案例表明，地下工程水害是制約工程安全與效率的最重要因素[1-3]。近年來(lái)，地下工程突水突泥災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響施工安全與進(jìn)度，并造成了大量人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。目前，帷幕注漿作為治理地下工程水害的最有效手段之一，得到了極大的推廣和應(yīng)用。然而，治理區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性以及地下工程的隱蔽性給注漿設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)極大的盲目性，使得注漿效果難以保證，同時(shí)也阻礙了注漿技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，充分把握注漿治理區(qū)段的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，針對(duì)性地提出合理、有效的注漿動(dòng)態(tài)治理技術(shù)，成為確保注漿效果的關(guān)鍵[4-6]。近年來(lái)，部分學(xué)者和工程人員基于對(duì)地勘資料及水文地質(zhì)情況的詳盡分析，優(yōu)化帷幕注漿方案，取得了較好的治理成果。胡文濤[7]結(jié)合地質(zhì)勘察資料對(duì)廈門(mén)翔安海底隧道F1，F(xiàn)2和F3全強(qiáng)風(fēng)化深槽及F4風(fēng)化囊的水文地質(zhì)情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，為全斷面帷幕注漿方案設(shè)計(jì)及參數(shù)確定提供依據(jù)，取得了較好的注漿治理效果。王澤群等[8]在對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境詳細(xì)勘察的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析了不同帷幕線路和注漿參數(shù)條件下的注漿效果，并通過(guò)優(yōu)化帷幕注漿線路和布設(shè)參數(shù)，取得了較好的堵水效果。地勘資料是進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境分析的首選資料，但由于勘探孔點(diǎn)位選取的局限性及鉆孔數(shù)量的限制，不能全面反映區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)情況，因此通常來(lái)說(shuō)，注漿設(shè)計(jì)仍存在一定程度的盲目性。為全面了解區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)情況，提高帷幕注漿設(shè)計(jì)的針對(duì)性，部分學(xué)者在分析地勘報(bào)告的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充進(jìn)行地球物理探測(cè)，取得了較好的治理效果。鄧仁清[9]采用多種物探手段，對(duì)歌樂(lè)山復(fù)雜的區(qū)域水文地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上通過(guò)注漿配套設(shè)備研發(fā)、注漿材料遴選等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了全環(huán)帷幕注漿堵水施工，確保了歌樂(lè)山隧道高壓富水帶的順利通過(guò)。張慶松等[5]針對(duì)中梁山隧道灰?guī)r角礫巖涌水治理工程，在水文地質(zhì)分析及含水區(qū)域瞬變電磁探查的基礎(chǔ)上，綜合考慮治理效果及注漿過(guò)程的安全控制，提出了分流泄壓、分區(qū)治理的綜合治理方案，保證了治理效果，實(shí)現(xiàn)了順利開(kāi)挖。但地球物理探測(cè)，尤其是電磁法，易受到探測(cè)區(qū)域金屬構(gòu)件的干擾且不易消除，通過(guò)地勘資料分析結(jié)合地球物理探查，對(duì)于獲取區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)情況，在準(zhǔn)確度上雖然有了較大的提高，但影響依然存在。針對(duì)上述情況，本文通過(guò)區(qū)域地質(zhì)分析和瞬變電磁探測(cè)等探查手段，在帷幕注漿前對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析，優(yōu)化注漿方案；在帷幕注漿過(guò)程中通過(guò)探注結(jié)合孔分序次對(duì)掌子面前方進(jìn)行整體探查，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)鉆孔，針對(duì)強(qiáng)涌水區(qū)域進(jìn)行深部定域補(bǔ)充注漿，提高注漿效率。在此基礎(chǔ)上，提出宏觀探查與細(xì)部描述相結(jié)合、注漿前與注漿過(guò)程中水文地質(zhì)分析相結(jié)合的綜合地質(zhì)信息分析方法，建立先外部截源封閉后內(nèi)部擠水穩(wěn)固、分序分區(qū)治理、帷幕注漿基礎(chǔ)鉆孔與補(bǔ)充鉆孔相結(jié)合的動(dòng)態(tài)帷幕注漿治理技術(shù)。該研究成果應(yīng)用于廣西某山嶺隧道突水突泥災(zāi)害處治工程中，取得了良好的治理效果。

1 工程概況

廣西某山嶺隧道位于廣西東南部的構(gòu)造侵蝕型中低山地貌區(qū)，受長(zhǎng)期構(gòu)造作用及地表水侵蝕作用，地形起伏較大，山高坡陡，“V”型溝谷發(fā)育。地表主要為第四系殘坡積層覆蓋，局部出露地層為第四系沖洪積(Qa1+p1)和殘坡積(Qe1+d1)覆蓋層，以及下古生界加里東期(Pz1γ3)基巖。隧址區(qū)地處構(gòu)造相對(duì)發(fā)育區(qū)，巖體節(jié)理、裂隙較發(fā)育，局部巖體較破碎～破碎(見(jiàn)圖1)。

該隧道全長(zhǎng)4.3 km，左、右線隧道均屬特長(zhǎng)隧道，設(shè)計(jì)隧型為分離式小凈距，左右兩洞車(chē)道中心線間距30 m，凈距17 m。隧道自2011年4月正式開(kāi)工以來(lái)，遭遇多次嚴(yán)重突水突泥災(zāi)害，導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢，工期延誤。針對(duì)隧道開(kāi)挖后的突水突泥情況，參照張慶松等[6-5,10-13]的研究，采用全斷面帷幕注漿對(duì)突水突泥段進(jìn)行治理。治理前，隧道右線尚有152 m未貫通，左線有141 m未貫通。由于未貫通段較長(zhǎng)，隧道左、右洞帷幕注漿分多循環(huán)進(jìn)行，本文取左洞第2循環(huán)全斷面帷幕注漿段為工程對(duì)象進(jìn)行研究。

圖1 地質(zhì)條件示意圖Fig.1 Diagram of the geological conditions

2 注漿前綜合地質(zhì)情況分析

2.1 區(qū)域水文地質(zhì)條件分析

通過(guò)對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)資料進(jìn)行分析，研究地下水的補(bǔ)給來(lái)源，分析滲流補(bǔ)給路徑及隧道排泄條件：

1) 隧址區(qū)未開(kāi)挖段上部谷地四面環(huán)山，谷地內(nèi)部相對(duì)平坦，形成相對(duì)封閉長(zhǎng)條狀微型盆地，為地下水下滲至隧道形成突水突泥提供強(qiáng)力匯水地勢(shì)。

2) 隧址區(qū)位于加里東期褶皺群與燕山期水汶向斜之間，多條斷層從隧道兩端通過(guò)，區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生多期次侵入巖體及地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，全-強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)烈，通過(guò)勘查資料分析，推斷谷地內(nèi)存在一條沿谷地走向分布的裂隙密集發(fā)育帶，分別與隧道左右線相交，裂隙密集發(fā)育帶內(nèi)巖體破碎、裂隙發(fā)育，可能為地下水導(dǎo)通形成通道，并且兼具導(dǎo)水、蓄水功能。

綜上分析，推斷該治理區(qū)段突水突泥直接水源為大規(guī)模地質(zhì)構(gòu)造或裂隙密集發(fā)育帶內(nèi)蓄水：當(dāng)外部水源受季節(jié)性降水影響補(bǔ)給充沛時(shí)，構(gòu)造內(nèi)部地下水大量蓄積，水壓急劇升高，當(dāng)?shù)叵滤黄扑淼栏羲畮r盤(pán)及襯砌形成良好排泄通道，隧道即發(fā)生大規(guī)模突水突泥。

2.2 瞬變電磁探測(cè)

為進(jìn)一步探明隧道掌子面前方構(gòu)造破碎帶、軟弱夾層、地下水的埋藏和分布等水文地質(zhì)情況，為注漿設(shè)計(jì)提供更為準(zhǔn)確的依據(jù)，對(duì)隧道前方集中富水區(qū)拱頂、正前方、底板進(jìn)行瞬變電磁探測(cè)。此次瞬變電磁發(fā)射和接收設(shè)備采用加拿大proTEM47HP瞬變電磁儀，中心回線裝置以點(diǎn)測(cè)方式進(jìn)行探測(cè)，發(fā)送回線為2 m×2 m×64匝，發(fā)送頻率為25 Hz，發(fā)送電流1 A。隧道掌子面前方5 m距離布置一條測(cè)線，探測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2～4，并對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析：

圖2為左洞向前進(jìn)行瞬變電磁探測(cè)水平剖面圖。通過(guò)中間等值線圖進(jìn)行分析，水平剖面左側(cè)狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)視電阻率較低，并且一直延伸到掌子面前方50 m范圍內(nèi)，推測(cè)掌子面前方左側(cè)可能存在含導(dǎo)水構(gòu)造，掌子面前方5～15 m內(nèi)右側(cè)靠近中隔巖墻位置視電阻率較低，推測(cè)掌子面前方右側(cè)存在含水體；對(duì)左側(cè)等值線圖進(jìn)行分析，掌子面左側(cè)5～40 m的整體電阻率較低，推測(cè)可能含有一定規(guī)模的富水軟弱帶；對(duì)右側(cè)等值線圖進(jìn)行分析，掌子面右側(cè)5～20 m電阻率較低，并基本與中圖右側(cè)低阻區(qū)連接，認(rèn)為左洞前方右側(cè)存在較大規(guī)模富水區(qū)。

左圖為開(kāi)挖方向向左30°探測(cè)，中圖為向前探測(cè)，右圖為向右30°探測(cè)圖2 左洞水平剖面等值線圖Fig.2 Contour map of the left hole horizontal section

圖3為左洞向上30度探測(cè)得到的上頂板等值線剖面圖，通過(guò)分析可以得出：掌子面左側(cè)和右側(cè)5～20 m內(nèi)電阻率較低，推測(cè)可能存在一定規(guī)模含水體；中部5～15 m內(nèi)存在局部低阻現(xiàn)象，推測(cè)存在局部含水體。

圖4為左洞向下30度探測(cè)得到的下底板等值線剖面圖，通過(guò)分析中間等值線圖推測(cè)，掌子面5～20 m范圍局部存在低阻區(qū)，判斷可能存在含水體；分析左測(cè)等值線圖得出，掌子面左側(cè)5～18 m電阻率較低，推測(cè)區(qū)域富水性較強(qiáng)；分析右圖等值線圖得出，掌子面右側(cè)5～25 m為低阻區(qū)，推測(cè)存在較大規(guī)模的含水體。

左圖為向左30°探測(cè)，中圖為向前探測(cè)，右圖為向右30°探測(cè)圖3 左洞向上傾斜30°上頂板剖面等值線圖Fig.3 Contour map of the left hole on 30°upward sloping roof section

左圖為開(kāi)挖方向向左30°探測(cè)，中圖為向前探測(cè)，右圖為向右30°探測(cè)圖4 左洞向下傾斜30°剖面等值線圖Fig.4 Contour map of the left hole down 30°downward sloping roof section

通過(guò)瞬變電磁數(shù)據(jù)對(duì)左洞掌子面前方圍巖水文地質(zhì)情況進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：左洞水平剖面掌子面前方右側(cè)存在較大規(guī)模的含導(dǎo)水構(gòu)造，并推測(cè)與中隔巖墻及右洞第1循環(huán)鉆孔揭露的高壓集中富水區(qū)聯(lián)通；隧道拱頂左側(cè)和右側(cè)可能存在一定的含水區(qū)域，掌子面上方中間的含水區(qū)域在10～30 m; 底板右側(cè)可能存在一定規(guī)模的富水區(qū)域。

2.3 綜合地質(zhì)情況分析

通過(guò)水文地質(zhì)分析、瞬變電磁探測(cè)對(duì)注漿前圍巖水文地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析，將左洞第2循環(huán)全斷面帷幕注漿治理區(qū)段(DK7+826～DK7+846)劃分為集中富水區(qū)和非集中富水區(qū)。其中集中富水區(qū)推測(cè)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖結(jié)構(gòu)松散破碎，鉆孔揭露涌水壓力高，水量大，圍巖風(fēng)化嚴(yán)重，發(fā)育有比較集中的富水區(qū)和導(dǎo)水通道。富水區(qū)分布圖見(jiàn)圖5。

圖5 推測(cè)集中富水區(qū)橫斷面分布圖Fig.5 Cross-section of the speculated concentrated rich water distribution

3 全斷面帷幕注漿治理

該隧道進(jìn)口左洞第2循環(huán)治理區(qū)段為前期隧道突水突泥災(zāi)害強(qiáng)擾動(dòng)區(qū)，區(qū)域圍巖軟弱破碎，含導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)育，富水區(qū)域廣，涌水量大。因此，對(duì)隧道開(kāi)挖區(qū)域及周邊一定范圍內(nèi)圍巖進(jìn)行注漿加固，不僅對(duì)隧道風(fēng)險(xiǎn)段的安全開(kāi)挖極為重要，也關(guān)系到隧道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全?？紤]到以上因素，左洞第2循環(huán)采用全斷面帷幕注漿對(duì)DK7+826～DK7+846區(qū)段進(jìn)行治理。

3.1 全斷面帷幕注漿方案設(shè)計(jì)

進(jìn)口左洞第3循環(huán)全斷面帷幕注漿采用前進(jìn)式分段注漿工藝，帷幕加固圈厚度為10 m，采用20 m加固段長(zhǎng)，設(shè)計(jì)DK7+826～DK7+836和DK7+836～DK7+846 2個(gè)加固區(qū)段。帷幕注漿結(jié)束后開(kāi)挖15 m，預(yù)留5 m作為防突巖帽。根據(jù)左、右洞第1循環(huán)注漿及開(kāi)挖情況，漿液擴(kuò)散半徑調(diào)整為3 m，注漿終壓為2～6 MPa。帷幕注漿采用前進(jìn)式注漿工藝，鉆孔注漿段長(zhǎng)平均為5 m，注漿材料根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況單雙液(水泥單液漿、水泥—水玻璃雙液漿、水泥—GT雙液漿[14])結(jié)合使用。

帷幕注漿設(shè)計(jì)鉆孔整體采用均勻布設(shè)的方式，結(jié)合考慮綜合地質(zhì)信息分析所劃分的富水區(qū)分布情況，對(duì)集中富水區(qū)位置加密布設(shè)鉆孔。同時(shí)為保證隧道開(kāi)挖過(guò)程中拱頂?shù)姆€(wěn)定性，對(duì)拱頂鉆孔進(jìn)行加密布置。進(jìn)口左洞第2循環(huán)全斷面帷幕注漿治理開(kāi)孔圖、分段圖和終孔交圈圖如圖6～8所示。

圖6 進(jìn)口左洞第2循環(huán)全斷面帷幕注漿開(kāi)孔圖Fig.6 Full face curtain grouting hole figure of the import left holes in the second cycle

(a)垂向剖面示意圖；(b)水平剖面示意圖圖7 進(jìn)口左洞第2循環(huán)全斷面帷幕注漿分段圖Fig.7 Full face curtain grouting block diagram of the import left holes in the second cycle

(a)DK7+836斷面；(b)DK7+846斷面圖8 全斷面帷幕注漿終孔位置漿液擴(kuò)散交圈圖Fig.8 Graph of full face curtain grouting hole position (a) and grout diffusion (b)

3.2 注漿過(guò)程中水文地質(zhì)情況分析

為減少隧道左洞第2循環(huán)注漿施工中的盲目性，結(jié)合已進(jìn)行的綜合地質(zhì)信息分析結(jié)果，所有設(shè)計(jì)鉆孔采用探注結(jié)合方式進(jìn)行鉆探及注漿施工。即每序次鉆孔均作為探查孔及注漿孔雙功能使用，利用探注結(jié)合孔對(duì)掌子面前方水文地質(zhì)情況進(jìn)行詳盡探查，由圖9可以看出，左洞右側(cè)區(qū)域自上而下均為富水區(qū)，高壓富水集中，與前期綜合地址情況分析相符，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)鉆孔，針對(duì)前期設(shè)計(jì)薄弱位置補(bǔ)充鉆孔，對(duì)于局部揭露涌水量較大的位置，采用深部定域補(bǔ)充注漿[15]，實(shí)現(xiàn)信息化動(dòng)態(tài)施工，以達(dá)到最好的注漿堵水及加固效果。

(a)水平剖面示意圖；(b)垂向剖面示意圖圖9 帷幕鉆孔揭露的涌水點(diǎn)分布投影圖Fig.9 Projection of curtain hole reveal water point distribution

3.3 突水突泥災(zāi)害治理

3.3.1 先外部截流封閉，后內(nèi)部擠水穩(wěn)固

本循環(huán)段圍巖松散破碎，穩(wěn)定性差，且水力補(bǔ)給充沛，區(qū)域通道發(fā)育，若采用由內(nèi)圈至外圈逐層注漿驅(qū)水，會(huì)使注漿過(guò)程中相對(duì)外層的漿液始終處于高壓動(dòng)水狀態(tài)下，導(dǎo)致整個(gè)帷幕注漿過(guò)程始終面臨漿液難以留存的問(wèn)題，降低了注漿效率。針對(duì)該類(lèi)圍巖水文地質(zhì)情況，應(yīng)首先針對(duì)帷幕注漿外環(huán)鉆孔(即圖8中的A和B環(huán))進(jìn)行鉆探注漿，在加固圈邊緣處形成穩(wěn)固隔水巖殼，隔絕巖殼內(nèi)、外水力聯(lián)系，同時(shí)為內(nèi)部注漿提供承壓巖盤(pán)；然后通過(guò)內(nèi)圈各環(huán)注漿孔進(jìn)行穩(wěn)步注漿推進(jìn)，將與外部隔絕聯(lián)系的地下水?dāng)D至深部加固范圍外。外部隔水巖殼的形成為內(nèi)部無(wú)動(dòng)水條件注漿加固創(chuàng)造了有利條件。

但應(yīng)該看到，前期即對(duì)帷幕注漿外圈進(jìn)行注漿，注漿難度大，對(duì)注漿材料性能要求高，本循環(huán)段采用由山東大學(xué)自主研發(fā)的GT材料[14]進(jìn)行反復(fù)強(qiáng)化注漿，取得了良好的治理效果。該材料具有高強(qiáng)、早強(qiáng)、凝固時(shí)間可控等特點(diǎn)。

3.3.2 分序分區(qū)治理

全斷面帷幕注漿加固圈厚度設(shè)計(jì)為10 m，鉆孔布設(shè)采用整體均布的方式，就造成帷幕注漿孔數(shù)量過(guò)多。為提高注漿加固效率，盡快掌握掌子面前方圍巖整體情況，采用分序次注漿的方式進(jìn)行鉆探及注漿施工。本循環(huán)段帷幕注漿鉆孔共分3序次施做，采用隔排跳孔選取每序次鉆孔。全斷面帷幕注漿鉆孔序次圖見(jiàn)圖10。

根據(jù)前期綜合地質(zhì)信息分析結(jié)果，并結(jié)合前序次探注結(jié)合孔揭露圍巖結(jié)構(gòu)及富水信息，對(duì)注漿治理區(qū)段進(jìn)行分區(qū)治理。將拱頂開(kāi)挖高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及右側(cè)集中富水區(qū)作為重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行反復(fù)強(qiáng)化注漿加固。既保證圍巖薄弱區(qū)域的注漿充填量，提高圍巖密實(shí)度，又避免對(duì)完整性較好圍巖的高壓劈裂破壞。全斷面帷幕注漿終孔位置分區(qū)圖如圖11所示。

圖10 全斷面帷幕注漿開(kāi)孔序次圖Fig.10 Sequence diagram of full section curtain grouting hole

(a)DK7+836斷面；(b)DK7+846斷面圖11 帷幕注漿終孔位置分區(qū)圖Fig.11 Position partition map of curtain grouting hole

3.3.3 帷幕注漿鉆孔與定域補(bǔ)充鉆孔結(jié)合

由于地質(zhì)勘探資料及物探技術(shù)的局限性，前期根據(jù)綜合地質(zhì)信息所分析得出的圍巖區(qū)域水文地質(zhì)情況與實(shí)際鉆孔揭露的圍巖富水情況可能存在差異。在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，結(jié)合探注探孔所揭露水文地質(zhì)信息，對(duì)部分出水量較大帷幕注漿鉆孔進(jìn)行定域補(bǔ)充注漿。

對(duì)于深部巖體，定域注漿技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更好的注漿加固效果，這是由于治理區(qū)段圍巖結(jié)構(gòu)松散破碎，內(nèi)部隱伏許多承壓腔體，鉆孔揭露后，涌水量急劇增大。采用前進(jìn)式分段注漿工藝，漿液在注漿壓力作用下，更加傾向于在淺部涌水壓力較小區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散，而該區(qū)域已被前期分段注漿加固過(guò)，造成隱伏腔體注漿加固效果不理想，往往形成反復(fù)涌水。這種情況下應(yīng)采用深部定域補(bǔ)充管(φ42鋼管末端加工成花管)直達(dá)涌水潛伏腔體進(jìn)行針對(duì)性注漿，可起到良好的注漿加固效果。

4 注漿治理效果

隧道左洞第2循環(huán)全斷面帷幕注漿治理工程耗時(shí)80余d，累計(jì)施工鉆孔65個(gè)，鉆探進(jìn)尺1 500余m，復(fù)鉆進(jìn)尺4 000余m，消耗各類(lèi)注漿材料2 700余方，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。通過(guò)開(kāi)挖前鉆孔檢查及開(kāi)挖過(guò)程中圍巖、漿脈情況對(duì)注漿治理效果進(jìn)行驗(yàn)證。

4.1 自檢孔檢查

開(kāi)挖前注漿效果檢查主要根據(jù)注漿狀況，針對(duì)注漿范圍內(nèi)可能存在注漿薄弱環(huán)節(jié)的位置布設(shè)自檢孔進(jìn)行檢查。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，自檢孔數(shù)量不少于注漿孔數(shù)5%，共設(shè)計(jì)自檢孔5個(gè)，自檢孔最大控制到開(kāi)挖輪廓線外5 m，控制帷幕段距最大為17 m，控制里程至DK7+843。自檢孔主要通過(guò)鉆孔的成孔率及涌水量進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合自檢情況分析，施工的5個(gè)自檢孔中均無(wú)塌孔現(xiàn)象，成孔率合格率為100%，涌水量合格率為80%。

通過(guò)自檢孔涌水情況對(duì)治理效果進(jìn)行分析，左洞的左側(cè)、中部及拱頂位置治理情況較為理想，鉆孔涌水情況得到顯著改善；左洞右側(cè)及拱底右側(cè)區(qū)域水文地質(zhì)極為復(fù)雜，通過(guò)帷幕注漿改造后起到了明顯效果，由于該區(qū)域?yàn)閺?qiáng)富水區(qū)域，圍巖極為軟弱破碎，區(qū)域內(nèi)還存在部分微小裂隙涌水現(xiàn)象，集中富水區(qū)已推后至DK7+843位置以后，滿足開(kāi)挖條件。

4.2 開(kāi)挖驗(yàn)證

左洞第2循環(huán)全斷面帷幕注漿施工結(jié)束后，自2016-05-04起開(kāi)始破除止?jié){墻進(jìn)行開(kāi)挖。開(kāi)挖過(guò)程中，嚴(yán)格依據(jù)“探查先行，量測(cè)緊跟”的原則，及時(shí)掌握并反饋掌子面前方圍巖的賦水情況，指導(dǎo)開(kāi)挖；初期支護(hù)緊跟開(kāi)挖面，并嚴(yán)格做好監(jiān)控量測(cè)工作。當(dāng)出現(xiàn)圍巖變形量較大時(shí)，及時(shí)分析原因，必要時(shí)調(diào)整開(kāi)挖方案，采取超前加固措施。此外，開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)盡量避免對(duì)圍巖造成較大擾動(dòng)。對(duì)于開(kāi)挖輪廓線以內(nèi)的鉆孔套管及小導(dǎo)管，要進(jìn)行切割處理，杜絕直接用機(jī)械強(qiáng)扭硬別或拔出，避免在圍巖開(kāi)挖輪廓線內(nèi)人為形成滲水通道。通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)措施的保證，于2016-05-20實(shí)現(xiàn)左洞DK7+826～DK7+841里程段的順利開(kāi)挖，完成了設(shè)計(jì)預(yù)期要求。

隧道開(kāi)挖過(guò)程中，所揭露的主漿脈寬大、厚實(shí)，展布于整個(gè)開(kāi)挖輪廓范圍內(nèi)，起到良好的主干支撐作用，次生漿脈寬度較薄，分枝狀承接于主漿脈上，并分布于整個(gè)掌子面，提高了圍巖的整體性；主漿脈及次生漿脈貫穿隧道開(kāi)挖全過(guò)程。揭露的圍巖干燥、致密，具有較強(qiáng)的自穩(wěn)能力，開(kāi)挖過(guò)程中無(wú)坍塌，有效的控制了開(kāi)挖擾動(dòng)引起的破碎巖體變形，達(dá)到了治理松散破碎富水巖體突水突泥的目的。

5 結(jié)論

1)提出宏觀探查與細(xì)部描述相結(jié)合、注漿前與注漿過(guò)程中水文地質(zhì)分析相結(jié)合的綜合地質(zhì)信息分析方法，通過(guò)涌水地質(zhì)分析、瞬變電磁探測(cè)、探注結(jié)合孔探查對(duì)帷幕注漿前、注漿過(guò)程中圍巖水文地質(zhì)情況進(jìn)行匯編、整理和分析，實(shí)現(xiàn)注漿方案的優(yōu)化及注漿過(guò)程中設(shè)計(jì)鉆孔的動(dòng)態(tài)調(diào)整，提高了注漿效率，為注漿設(shè)計(jì)及施工提供可靠依據(jù)。

2)先外部截源封閉，后內(nèi)部擠水穩(wěn)固的措施確保區(qū)域水力通道發(fā)育的破碎巖體的加固堵水效果；分序分區(qū)治理有效掌握掌子面前方水文地質(zhì)情況，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)治理區(qū)域重點(diǎn)注漿加強(qiáng)，并避免了高壓致裂完整圍巖；帷幕注漿基礎(chǔ)鉆孔與定域補(bǔ)充鉆孔結(jié)合實(shí)現(xiàn)了在整體加固的基礎(chǔ)上，對(duì)深部富水巖體的重點(diǎn)強(qiáng)化注漿，提高了漿液利用率。

3)建立動(dòng)態(tài)帷幕注漿治理技術(shù)，并應(yīng)用于廣西某山嶺隧道突水突泥災(zāi)害處治工程中，取得了良好的治理效果。

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Research and application of the dynamic grouting technology based on comprehensive analysis of geological information

WANG Kai1，LI Shucai1，ZHANG Qingsong1，YANG Lei1，LI Zhaofeng1，ZHOU Xiaosheng2，PAN Guangming1，QI Yanhai1，SUI Haitong1

(1. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, China;2. Xinda Expressway Limited Company of Guangxi , Nanning 530000 , China )

Grouting is a significant means to control tunnel geological disasters such as landslide, water inrush and mud gush. The key point of this method is to accurately obtain the geological information in the governance region. However, on acoount of the geological condition are extremely complicated, the development of the geological structure and the water-rich circumstance can’t be mastered on the basis of the single geophysical exploration method and limited geological exploration hole. Thus, there exists great blindness of qrouting treatment. Therefore, the dynamic curtain grouting technology based on comprehensive analysis of geological information was put forward. Based on the comprehensive analysis of the regional geological exploration, transient electromagnetic exploration, the revealed information by the exploration and grouting hole, the optimization of the grouting scheme, the design grouting holes are adjusted dynamicly. On the basis of that, dynamic curtain grouting comprehensive treatment method was carried out, including blocking off the water source outside firstly and dewatering to reinforce inside last, grouting in order and region and the treatment combining the curtain grouting drilling with supplementary drilling. The results of the study perform well in water inrush and mud gush disasters treatment engineering in a mountain tunnel of Guangxi province. What’s more, it makes the information construction of curtain grouting treatment come true.

water inrush and mud gush; comprehensive geological information; dynamic curtain grouting technology; grouting treatment in order and region; information construction

2015-07-09

國(guó)家自然科學(xué)基金(青年基金)資助項(xiàng)目(51509146)

楊磊(1982-)，男，山東濱州人，講師，從事隧道與地下工程方面的教學(xué)與科研工作；E-mail: yanglei@sdu.edu.cn

TU45

A

1672-7029(2016)12-2405-08