秦嶺隧洞下穿椒溪河段涌水處理措施探討

秦濤

（西安航空城建設(shè)發(fā)展(集團(tuán))有限公司，陜西西安710089）

秦嶺隧洞下穿椒溪河段涌水處理措施探討

秦濤

（西安航空城建設(shè)發(fā)展(集團(tuán))有限公司，陜西西安710089）

涌水是秦嶺隧洞施工中常見的地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞下穿椒溪河段工程設(shè)計地質(zhì)情況，通過對兩次較大的涌水，采取確保排水能力、止?jié){墻封堵、帷幕灌漿處理、超前地質(zhì)鉆孔探水、超前小導(dǎo)管注漿等對策及措施,制定下一步施工的具體方案和措施，有效的預(yù)防了椒溪河隧洞施工涌水，保證了施工安全和工程的正常開展，可為秦嶺隧洞施工工程涌水預(yù)防處理提供參考。

秦嶺隧洞；涌水；灌漿

引漢濟(jì)渭工程椒溪河勘探試驗洞工程主洞長度6592 m，支洞長324 m，支洞與主洞交匯里程k2+575，進(jìn)口方向2529 m，出口方向4063 m，主洞坡降為1/2527，馬蹄形斷面，斷面尺寸為6.76 m×6.76 m（寬×高）。主洞位于秦嶺嶺南中低山區(qū)，地形起伏，高程范圍750 m~1150 m，洞室最大埋深610 m，最小埋深15.41 m（椒溪河段實測）。隧洞K2+688~K3+080處為穿椒溪河段，是F3、F2斷層及其影響帶，巖溶發(fā)育，隧道與斷層夾角約75°~80°，斷層帶附近為三疊系下統(tǒng)大冶組地層，有揉皺發(fā)育，局部巖性直立，為壓扭性斷層，透水性較好，易形成巖溶通道，將二疊系含水層的地下水引人隧洞，造成較大規(guī)模的突水突泥。此外，在K2+688~K2+692.5段發(fā)育二迭系地層，處于隧道頂部，隧道穿越F3斷層破碎帶時有大量水涌入的可能，需采取預(yù)控措施防止大量涌水才能保證工程的正常進(jìn)展。

1 下穿椒溪河段兩次涌水處理及對策

1.1 第一次涌水處理及對策

1.1.1 第一次涌水情況

2013年2月20日，秦嶺隧洞下穿椒溪河段發(fā)生第一次涌水，出水點位于主洞下游K2+692.5 m掌子面拱頂部位左上角，噴射長度約為10 m，涌水量最大達(dá)到約1000 m3/h。由于抽水設(shè)備不到位，抽水能力達(dá)不到設(shè)計要求，導(dǎo)致主洞洞身完全淹沒，支洞內(nèi)水位漲至斜0+88樁號，涌水量約為350 m3/h，隨著洞內(nèi)水位上升涌水量有減弱趨勢，涌水水位得到了有效控制，隨后基本上平均每天水位可下降2 m左右。本次突涌水，共組織了4臺潛水泵（37 kW，200 m3/h，揚程40 m），一條DN200、兩條DN300的排水管線，隨著水位的降低，相互交替進(jìn)行。

1.1.2 涌水處理方案

為了安全通過涌水段落[1]，經(jīng)研究對涌水段落進(jìn)行周邊帷幕灌漿處理[2]，具體方案為K2+688.5處設(shè)止?jié){墻，止?jié){墻上布置4環(huán)28個注漿孔（一環(huán)注漿孔3個，二環(huán)注漿孔12個，三環(huán)注漿孔10個，四環(huán)注漿孔3個），5個超前探孔，超前探孔必要時可做為注漿孔，檢查孔4個。

1.1.3 方案實施及效果

止?jié){墻于4月14日開始，5月1日完成施工，止?jié){墻厚4 m，周邊入巖1 m。帷幕注漿于5月4日開始，6月9日完成施工，漿液比通過實驗室試驗，設(shè)計圖紙中水泥漿與水玻璃體積比為1∶1~1∶0.6，漿液配比初凝時間為19 s，無法灌漿，經(jīng)試驗確定配比調(diào)整為1:0.075~1:0.15之間。施工共完成超前探孔5個，T1孔深26.5 m無水；T2孔深26.5 m無水；T3孔深26米出水，灌漿量45 t，終孔壓力0.5 MPa；T4孔深26.5 m無水；T5孔深26.5 m出水，灌漿量49.2 t，終孔壓力0.2 MPa；完成注漿孔一環(huán)3個，單孔深7.5 m，共注漿量39 t，終孔壓力2 MPa；二環(huán)注漿孔12個，單孔深12 m，共注漿量82 t，終孔壓力2 MPa；三環(huán)注漿孔10個，單孔深20.7 m，共注漿量47 t，終孔壓力2 MPa；四環(huán)注漿孔3個，單孔深25.3 m，共注漿量3 t，終孔壓力2 MPa；檢查孔4個，單孔深27 m，共計鉆孔689 m，灌漿水泥用量425 t，水玻璃用量15 t。

經(jīng)四方聯(lián)合驗收后，灌漿止水效果良好，隧洞開始繼續(xù)向前施工。

1.2 第二次涌水處理及對策

1.2.1 第二次涌水情況

2013年6月15日，下穿椒溪河段K2+706.9處洞室開挖正常施工，爆破前，經(jīng)過超前孔探測后，孔深5 m，無明顯涌水。爆破后，也無涌水。在出渣過程中，左側(cè)底板靠近邊腳突然出現(xiàn)大量涌水，主洞內(nèi)水位快速上漲。本次涌水抽排期間，經(jīng)歷三次強(qiáng)降雨，河道水位上漲，洞內(nèi)涌水明顯增大。甚至在洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)魚、蝦等，說明本次涌水同洞外連同通道較大。7月2日洞內(nèi)排水1100 m3/h（根據(jù)水泵數(shù)量估計），7月15日，排水量1179m3/h（流量計實測），集水坑內(nèi)水位略有上漲，7月18日，排水量1290m3/h（流量計實測），主洞內(nèi)水位上漲30 cm。洞內(nèi)涌水已超過了原預(yù)計24000m3/d的最大預(yù)計量，其余時間涌水量800m3/h左右。

1.2.2 涌水處理方案

涌水處理方案參考第一次涌水處理方案。同時再增加2個檢查孔以查明止?jié){墻下部巖層滲水情況，在沒有滲水情況下先拆除止?jié){墻混凝土后再進(jìn)行T4、T5超前探孔施工及周邊帷幕注漿施工，待周邊帷幕施工全部完成后再進(jìn)行紅外探水，最后再確定是否進(jìn)行開挖施工的方案。

1.2.3 方案實施及效果

由于本次突涌水同洞外河流連通性明顯，為防止由于擾動而導(dǎo)致涌水進(jìn)一步加大，形成更大的涌水通道，本次局部止?jié){墻混凝土結(jié)合出水點處在堆碴上施作，止?jié){墻侵入圍巖不小于1 m，碴體內(nèi)部預(yù)埋3根4 m長DN300排水管排水，并安裝DN300閘閥3道，灌漿漿液比通過工地試驗室確定。7月15日，在關(guān)閉三道閘閥進(jìn)行下一步出水點帷幕堵漏注漿施工，過程中，側(cè)墻位置重新出現(xiàn)了新的涌水通道，導(dǎo)致關(guān)閉閘閥失敗現(xiàn)場進(jìn)行查看后，制定了再澆筑止?jié){墻混凝土以增加蓋重的方案。

第一循環(huán)止?jié){墻于7月7日開始，7月8日完成，澆筑混凝土110m3。止?jié){墻周邊堵漏灌漿7月10日開始，7月15日完成，周邊堵漏灌漿量40t。第二循環(huán)止?jié){墻于7月16日開始，7月19日完成，澆筑混凝土130m3。出水點帷幕堵漏注漿于7月26日關(guān)閉閘閥后開始施工，8月7日完成，注漿孔共79m，注漿量190t，檢查孔40 m，注漿量25 t，超前探孔T1、T2、T3共78 m，均為干燥孔，注漿量5 t。

2 施工措施及效果

2.1 施工方案

在第一階段帷幕注漿施工過程中，T5探孔在鉆孔過程中，鉆進(jìn)至23.5 m時，出現(xiàn)大量涌水，經(jīng)實測涌水量300 m3/h，該孔位在設(shè)計帷幕之外，因此說明半封閉幕體之外仍有較大的滲水通道。在k2+706.9掌子面上，滲水通道上方50 cm左右布置了探孔，但探孔部位巖石完成性很好，沒有起到作用，因此，水平探孔并不能很有效的探明前方情況。根據(jù)k2+689~k2+714段周邊帷幕注漿后開挖效果觀察，上部帷幕灌漿效果是明顯的，但兩次滲水通道之間并不明顯連通，半封閉注漿并沒有實現(xiàn)整個掌子面形成阻水帷幕，而本次涌水主要在掌子面左下部位，是上次處理和鉆孔探水的盲區(qū)。因目前掌子面接近椒溪河河床，且地質(zhì)條件較差，夾泥斷層多，且與河道聯(lián)通通道明顯，洞內(nèi)涌水可能性很大，為保證施工安全及開挖進(jìn)度，經(jīng)研究制定以下施工方案：

超前探孔由5個增加至9個，間距3 m，其中周邊8個，中間1個，超前探孔必要時可做為注漿孔，在施工過程中根據(jù)出水情況，在此孔周圍可增加小導(dǎo)管注漿?？涩F(xiàn)場根據(jù)巖石情況對鋼拱架間距考慮調(diào)整。

2.2 施工效果

8月15~10月11日，椒溪河主洞下游穿越椒溪河段共完成超前探水鉆灌三個循環(huán)。每個循環(huán)探水25 m，9個探孔按照是否出水分別灌漿。根據(jù)開挖外露情況注漿效果明顯，三個循環(huán)鉆灌及開挖施工情況如下：

第一個循環(huán)：掌子面樁號K2+715,施工25 m超前探水孔9個，側(cè)面檢查孔1個5 m，9個探水孔不同程度出水，左側(cè)探孔表明K2+722處出水，K2+730處有黃泥夾層，K2+738-K2+740有空洞；右側(cè)探孔K2+732處出水；25 m鉆灌完成后，開挖一個循環(huán)到K2+717，T5和T6孔間側(cè)面出現(xiàn)少量股狀水，為保證施工安全施做潛孔探水，造孔至2.5 m時孔內(nèi)大量出水，及時注漿堵水，本次雙液注漿共用水泥127 T；根據(jù)巖石巖性及外露情況，為保證施工安全，由K2+717調(diào)整為Ⅳ類圍巖結(jié)構(gòu)施工，本次開挖至K2+735樁號，開挖過程中左側(cè)和下部巖石比較破碎，注漿效果明顯。

第二個循環(huán):掌子面樁號K2+735，超前鉆灌9月12日~9月14日完成，根據(jù)鉆孔情況提供圍巖信息隧洞左側(cè)和右側(cè)拱部較破碎，有泥夾層，左側(cè)有空洞，9個探孔不同程度出水，雙液注漿用水泥146 T；注漿完成后，開挖施工第二個循環(huán)至K2+738時T3和T4間側(cè)墻面出現(xiàn)滲水，外露圍巖為泥夾石層，施工單位及時組織人員支護(hù)，滲水范圍擴(kuò)大，出現(xiàn)集中出水，空腔外露；9月24日，監(jiān)理部再一次主持召開了專題技術(shù)會議，確定了堵水方案，進(jìn)行了外部河道堵漏防水處理和洞內(nèi)注漿處理，效果明顯；堵水于9月23日~10月1日完成，雙液注漿用水泥192 T；本次開挖至K2+753樁號，根據(jù)圍巖外露情況注漿效果明顯。

第三個循環(huán)：掌子面樁號K2+753，超前25 m，9個孔和2個檢查孔，鉆灌10月7日~10月11日完成，根據(jù)造孔提供圍巖信息，左側(cè)圍巖破碎，K2+766-K2+769有泥夾層，到K2+772樁號不同程度出水；右側(cè)K2+756-K2+761破碎，K2+769-K2+770有泥夾層；雙液注漿用水泥190 T；注漿完成后開挖至K2+773樁號，開挖圍巖外露情況，注漿效果明顯。

根據(jù)三個循環(huán)的開挖情況，說明椒溪河下游施工方案能夠較好的探測隧洞前方的圍巖及出水情況，并預(yù)先采取有效的措施進(jìn)行控制[3]，保證了施工安全和工程的正常開展。

3 結(jié)語

秦嶺地區(qū)高山峽谷，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，埋深大、洞線長、難分割的輸水隧洞穿越秦嶺，大范圍的工程地質(zhì)勘察工作將不能滿足隧道開鑿所需要控制的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)信息，復(fù)雜的地質(zhì)條件及工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探過程中的不全面性，導(dǎo)致隧洞開挖過程中突泥涌水時有發(fā)生[4]。本文根據(jù)秦嶺隧洞下穿椒溪河段兩次較大的施工涌水，制定了確保排水能力、止?jié){墻封堵、帷幕灌漿處理、超前地質(zhì)鉆孔探水、超前小導(dǎo)管注漿等對策及措施，為秦嶺隧洞下一步施工提供了技術(shù)指導(dǎo)，確保了秦嶺隧洞的安全施工。

[1]湯向華，龔銳.木坡水電站引水隧洞塌方及涌水處理措施.華電技術(shù), 2015,37(4):1-3.

[2]揣連成，杜士斌，卜麗華.隧洞工程涌水處理的對策和措施.水利水電技術(shù),2005,36(5):53-55.

[3]王之三.木沖隧道涌水帶帷幕注漿設(shè)計與施工.[J].四川建筑,2006, (5):70.

[4]李立民.秦嶺隧洞突泥涌水段處理措施研究.[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計, 2014,S1.

Discussion on Treatment Measures of Gushing Water in Jiao-Xi River Section of Qinling Tunnel

Qin Tao
（Xi'an Aviation cityconstruction and development(Group)co.,ltd Xi’an 710089,Shaanxi）

Gushing water is a common geological hazard in Qinling tunnel construction.According to the engineering design geology of the Qinling tunnel under Qinhuangdao project,through two major gushing water,the countermeasures and some measures are taken with ensuring the drainage capacity,the sealing wall sealing,the curtain grouting treatment,the advanced geological drilling water,ahead of the small catheter grouting and develops the next step in construction of specific programs and measures to effectively prevent construction of Jiaoxi River tunnel gushing water to ensure the construction safety and the normal development ofthe project for the Qinlingtunnel construction gushingwater treatment for reference.

Qinlingtunnel；gushingwater and grouting

TV554

B

1673-9000（2017）03-0055-03

2017-02-22

秦濤（1984-），男，陜西韓城人，工程師，主要從事工程管理。