強(qiáng)涌水條件下碎裂巖體隧道快速施工技術(shù)

李飛

摘 要：在進(jìn)行高速公路圍巖施工環(huán)節(jié)，容易出現(xiàn)強(qiáng)涌水現(xiàn)象，不僅會增加難度施工，還會影響施工環(huán)節(jié)及后期使用的安全性能，因此在涉及到強(qiáng)涌水情況下的圍巖隧道施工時一定要實地勘測數(shù)據(jù)，運(yùn)用理論分析及數(shù)值計算實施注漿加固措施，從而確定碎裂巖體洞段的堵水注漿方案，以便提升施工效率。文章首先對強(qiáng)涌水現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析，并給出了注漿加固的力學(xué)參數(shù)，隨后詳細(xì)介紹了破碎洞段堵水注漿的方法以及防排水的施工工藝，以期為相關(guān)施工作業(yè)提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)涌水；碎裂巖體；堵水注漿；施工技術(shù)

強(qiáng)涌水情況下進(jìn)行公路隧道的施工作業(yè)，不僅容易發(fā)生隧道形變，嚴(yán)重的還會造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞，因此需要針對隧道強(qiáng)涌水的具體條件，參照標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，計算設(shè)計施工所需數(shù)據(jù)，從而保證強(qiáng)涌水條件下隧道施工的安全高效進(jìn)行。

一、強(qiáng)涌水的原因分析

隧道掘進(jìn)施工過程中，由于地質(zhì)原因以及機(jī)械操作原因會引發(fā)一定程度的破碎圍巖裂隙現(xiàn)象，使得原本完整的圍巖發(fā)生損壞，致使水系統(tǒng)產(chǎn)生變化，引發(fā)隧道的涌水。公路隧道施工時經(jīng)常會遇到周圍地質(zhì)的地下水含有松散層空隙水、巖漿巖裂隙水等情況，這種地質(zhì)條件常常會造成大氣降水及地表排水深入地下或者向溝洼處及下游流入，再加上這種地質(zhì)的補(bǔ)給條件差、徑流距離較短，從而積蓄了較多的地下水。如果施工地區(qū)存在大量的花崗巖，就會使得巖漿裂隙水積存其中，而且花崗巖的富水性和透水性都比較好，在進(jìn)行施工勘察時很難發(fā)現(xiàn)外露泉水，這就給隧道施工埋下了安全隱患，在雨季時積存在花崗巖內(nèi)部的泉水就會沿著破碎裂隙滲出，雖然水流量較小，但也給施工帶來了較大困難，以上是較為常見的隧道涌水情況，在具體施工環(huán)節(jié)還需進(jìn)行嚴(yán)格的勘察，以便確保施工環(huán)節(jié)順利進(jìn)行。

二、注漿加固的力學(xué)參數(shù)

隧道掘進(jìn)施工所需要的數(shù)據(jù)計算必須參照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，因為物理力學(xué)參數(shù)對數(shù)值的分析結(jié)果影響較大，為了保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，其參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)也必須嚴(yán)格統(tǒng)一?，F(xiàn)階段所應(yīng)用的參考數(shù)據(jù)主要來自于現(xiàn)場的取樣實測以及相關(guān)地層工程類的文獻(xiàn)整理，具體數(shù)值如下表1所示。初期支護(hù)參數(shù)：錨桿彈性模量20GPa，噴混凝土彈性模量15GPa，泊松比0.15。

三、破碎隧道洞段堵水注漿方法

由于破碎圍巖隧道的涌水量特別大，堵水注漿的合格標(biāo)準(zhǔn)按照每30m長的滲水洞段在堵水灌漿完成后，破碎段的殘余滲漏水總量不大于3L/s，同時其單點集中出水點不大于0.5L/s，具體可根據(jù)現(xiàn)場堵水灌漿實施情況進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)場實景情況該破碎隧道段的涌水量高達(dá)300m3，結(jié)合現(xiàn)場實際情況采取孔口封閉高壓灌漿的方法。即灌漿泵送出的漿液通過送漿管和循環(huán)式灌漿塞射漿管注入到孔段內(nèi)，部分漿液進(jìn)入地層空隙或裂隙，部分漿液則沿回漿管返回到原處繼續(xù)使用。從而保持孔段內(nèi)的漿液呈循環(huán)狀態(tài)的灌漿方式，要求灌漿塞的射漿管插入到距灌漿孔段底部不大于50cm處，從而達(dá)到堵水的效果。一方面固定圍巖，減弱裂隙的進(jìn)一步發(fā)展，另一方面可減少涌水量。

四、破碎洞段防排水施工工藝

1、破碎隧道防排水方法

借鑒隧道施工防排水技術(shù)，破碎隧道防排水方法主要有以下幾點。

第一，隧道防排水遵循“防、排、堵、截結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，達(dá)到排水通暢、防水可靠，經(jīng)濟(jì)合理，不留后患的目的。

第二，洞內(nèi)縱、橫向排水管采用三通連接，HDPE管打孔大小φ3mm@30mm，環(huán)向范圍約270°。環(huán)向排水帶寬10cm，按10m的縱向間距設(shè)置。環(huán)向排水帶與預(yù)埋在邊墻內(nèi)的縱向φ10cmHDPE打孔波紋管連接，縱向φ10cmHDPE打孔波紋管通過φ10cmHDPE橫向排水管與中央水溝形成完整的排水系統(tǒng)。洞內(nèi)防水等級為一級，襯砌采用C30防水混凝土，初期支護(hù)與二次襯砌間設(shè)防水層，防水系統(tǒng)由無紡布與1.2mm厚EVA防排水板共同組成，無紡布為300g/m2。二次襯砌外水流直接通過EVA防排水板匯至襯砌墻趾處φ10cmHDPE單壁打孔波紋管（縱向排水管）引至洞外。

2、隧道排水施工工藝

第一，環(huán)向排水帶施作方法：①隧道初期支護(hù)與防水板間設(shè)10cm寬排水帶，間距10m設(shè)置1道，將墻背水引排至邊墻排水波紋管中。②有幾種股水流處，根據(jù)水量大小采用φ5cm（或φ10cm）HDPE單壁無孔波紋管直接引排至中央排水溝內(nèi)。

第二，縱向排水波紋管施作方法：①縱向排水采用φ10cmHDPE單壁打孔波紋管，沿縱向布設(shè)于隧道左、右墻腳外側(cè)，將環(huán)向排水管中的地下水集中匯流，引排至隧底橫向排水管內(nèi)。②為使波紋管位置準(zhǔn)確合理，波紋管安設(shè)的坡度與線路坡度一致。沿線鉆孔，定位孔間距在30～50cm。③將膨脹錨栓打入定位孔或用錨固劑將鋼筋頭預(yù)埋在定位孔中，固定釘設(shè)置在波紋管的兩側(cè)。用無紡布包住波紋管，用扎絲捆好；并用卡子卡住波紋管，然后固定在膨脹螺栓上。

第三，隧道防水施工工藝為初期支護(hù)與二次襯砌間設(shè)防水板+無紡布防水層，防水板采用無釘鋪設(shè)。①基面處理：鋪設(shè)防水層前對初期支護(hù)大致找平，邊墻及拱部補(bǔ)噴找平、底部砂漿找平。對外露的錨桿、鋼筋等切除、磨平，水泥砂漿封堵找平。在鋪設(shè)防水板前，若初期支護(hù)噴層表面漏水應(yīng)及時處理，采用注漿堵水或埋設(shè)排水管直接排水到邊溝，保持基面的干燥。②鋪設(shè)防水板：防水板采用無釘鋪設(shè)方法，一次鋪設(shè)長度根據(jù)二襯混凝土循環(huán)灌筑長度確定，鋪設(shè)前先試鋪，再加以調(diào)整。防水板采用無釘孔鋪設(shè)，即先用φ80塑料墊圈和射釘將無紡布固定于基面上（墊圈間距：拱0.5～0.8m，邊墻1.0m，呈梅花形布置）。

第四，止水帶、止水條、施工縫及沉降縫施工環(huán)向施工縫采用遇水膨脹止水條及背貼式止水帶，設(shè)置間距12m/道，兩側(cè)邊墻縱向施工縫采用遇水膨脹止水條。沉降縫縫寬2cm，防水采用中埋式止水帶及背貼式止水帶，Ⅴ級圍巖設(shè)置間距約48m，Ⅳ級及以下圍巖設(shè)置間距約96m?？拐鹂p縫寬5cm，防水采用中埋式止水帶及背貼式止水帶，設(shè)置在洞口明暗交界面?，F(xiàn)場施工結(jié)果表明，按照提出的堵水方法及工藝能夠明顯減小隧道涌水量。

五、結(jié)論

在地質(zhì)條件較差或空間狹小特別是施工場地條件惡劣、涌水量特別大的碎裂圍巖隧道施工，由于涌水原因易發(fā)生安全事故，必須提前對現(xiàn)場涌水采取有效措施，才能保證施工安全以及施工工期。

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