礦山法隧道穿越風(fēng)化深槽專項(xiàng)施工方法

江子龍

合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司（361000）

礦山法隧道穿越風(fēng)化深槽專項(xiàng)施工方法

江子龍

合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司（361000）

由于地質(zhì)勘探存在固有的局限，風(fēng)化深槽的位置在哪兒、槽內(nèi)有何物質(zhì)、水力學(xué)數(shù)據(jù)等要素不能全部搜集，需要在施工實(shí)踐中實(shí)際查清，否則，可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案的不合理無法及時(shí)采取緊急措施而導(dǎo)致勘探失敗，甚至發(fā)生災(zāi)難性事故。

礦山法；隧道；風(fēng)化深槽

0 引言

風(fēng)化深槽段圍巖破碎，為全～強(qiáng)風(fēng)化帶，巖體強(qiáng)度低，自穩(wěn)能力差，且位于海底，水壓大，在極端地質(zhì)條件下存在發(fā)生滲透破壞的可能，施工難度極大，并由于頭頂無限海水，施工風(fēng)險(xiǎn)極大。故能否安全通過海底風(fēng)化深槽，是礦山法隧道穿越風(fēng)化深槽專項(xiàng)工程施工成敗的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

1 施工工藝流程及方法

施工測(cè)量→超前地質(zhì)預(yù)報(bào)→全斷面、周邊帷幕、局部裂隙注漿堵水→取芯檢查效果驗(yàn)證→超前預(yù)支護(hù)→開挖支護(hù)→監(jiān)控量測(cè)→二次襯砌施工→水溝、鋪底施作。風(fēng)化深槽地段施工工序見圖1“海域礦山法風(fēng)化深槽段施工工藝流程圖”。

1.1 前期工作

穿越風(fēng)化槽段應(yīng)系統(tǒng)做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，提前探明風(fēng)化槽土石交界面位置及走向。

1.1.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程

以常規(guī)地質(zhì)綜合分析法為前提，在施工中，TSP202/203系統(tǒng)要進(jìn)行遠(yuǎn)距離宏觀把控，地質(zhì)雷達(dá)要進(jìn)行短距離定位，持續(xù)地下水探測(cè)由紅外線探水儀進(jìn)行，抓住水平鉆孔這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，構(gòu)建綜合全面的地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。在施工進(jìn)程中，從當(dāng)前地質(zhì)情況出發(fā)，利用地質(zhì)素描推測(cè)周圍地質(zhì)現(xiàn)狀，由超前加深炮孔配合進(jìn)行更準(zhǔn)確的地質(zhì)情況的預(yù)測(cè)。

1.1.2 地質(zhì)預(yù)報(bào)的種類

首先，要保證預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，離不開超前地質(zhì)工作遠(yuǎn)近配合、高低對(duì)比等的辦法。其次，長距離、中距離、短距離的預(yù)報(bào)是依據(jù)不同探測(cè)辦法的不同特征進(jìn)行的分類。TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)是利用地震波在不規(guī)則地質(zhì)層內(nèi)的不同反射頻率，來對(duì)探測(cè)隧道挖掘的地形地質(zhì)進(jìn)行預(yù)報(bào)，及結(jié)合對(duì)施工地點(diǎn)周圍地質(zhì)環(huán)境探測(cè)的結(jié)果，具體合理的分析方案，TSP方法屬于多波多分量高分辨率地震反射法。

1.1.3 地質(zhì)信息采集和整理

地質(zhì)信息系統(tǒng)在信息的采集和反饋方面具有及時(shí)、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，形成一個(gè)全面綜合的地質(zhì)信息系統(tǒng)，通過不同的科學(xué)合理的辦法采集地質(zhì)相關(guān)信息，對(duì)其全面的梳理分析，客觀評(píng)價(jià)，將采集的地質(zhì)信息和相應(yīng)的整理分析意見反饋給施工方。通過預(yù)報(bào)，為施工隊(duì)伍提供科學(xué)全面的參考，及時(shí)作出科學(xué)的決策，迅速調(diào)整施工方案中不合理甚至錯(cuò)誤的地方。摒棄舊的施工方法和支護(hù)參數(shù)，找到新的解決辦法后，從施工進(jìn)程中重新搜集地質(zhì)信息，并對(duì)新情況進(jìn)行即時(shí)更新，使地質(zhì)信息系統(tǒng)的完善跟上實(shí)際操作的節(jié)奏，發(fā)揮切實(shí)的作用。對(duì)新信息處理完畢，需要再一次反饋給施工方，按這樣的程序，循環(huán)往復(fù)，使地質(zhì)信息體系化、系統(tǒng)化。

1.1.4 超前預(yù)注漿方法的適用

前提條件:

1）隧道局部斷面圍巖節(jié)理裂隙部分比較破碎，部分比較完整；2）超前探孔的孔出水量大于5 L/min且小于25 L/min；3）水壓小于等于0.3 MPa；

圖1 海域礦山法風(fēng)化深槽段施工工藝流程圖

具體方案:對(duì)隧道局部的斷面進(jìn)行超前預(yù)注漿；隧道開挖后對(duì)局部出水點(diǎn) （滲水量≥2 L/m2×d部位）進(jìn)行徑向補(bǔ)充注漿。

1.2 施工防護(hù)

1）V級(jí)圍巖開挖。V級(jí)圍巖根據(jù)開挖揭示狀況進(jìn)行判定，若巖體風(fēng)化極其嚴(yán)重石質(zhì)較軟，且自穩(wěn)能力極差，采用三臺(tái)階開挖法，若巖體風(fēng)化較為嚴(yán)重，且自穩(wěn)能力較差，采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖法。機(jī)械進(jìn)行開挖，人工手持風(fēng)鎬配合，若巖體微風(fēng)化石質(zhì)硬，采用機(jī)械無法進(jìn)行開挖時(shí)，需要采用弱爆破作業(yè)。

2）過風(fēng)化深槽地段Va、Vb型襯砌采用Φ42超前小導(dǎo)管配合Φ76自進(jìn)式管棚進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)，IV型襯砌采用Φ42超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)。

3）防水作業(yè)。防水系統(tǒng)包括三道防線:第一道防線是初期支護(hù)和背后注漿；第二道防線是夾層防水。第三道防線是結(jié)構(gòu)自防水。

1.3 施工進(jìn)程

在初期支護(hù)工作中，“仰拱超前、墻拱整體襯砌”的原則，是所要遵循的基本原則，隧道襯砌完后，要做好防止和控制變形的工作。仰拱填充解決洞內(nèi)運(yùn)輸問題，并一次性施工。仰拱施工作業(yè)完畢，再鋪設(shè)防水板，鋼筋扎捆好后，采用整體式襯砌臺(tái)車進(jìn)行再次加固，利用拱墻整體灌注施工。施工中采用商品混凝土。

隧道開掘的設(shè)計(jì)和施工雖然是采用新奧法理念，二次襯砌距離掌子面距離Ⅳ級(jí)圍巖不超過90 m，Ⅴ級(jí)及以上圍巖不超過70 m，但對(duì)特殊地段如圍巖自穩(wěn)能力差的地段不能等初支穩(wěn)定后施做二襯，應(yīng)及時(shí)跟上避免初支失穩(wěn)而破壞，拆模時(shí)間需混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)70%方可拆除。

噴射混凝土表面的平整度，影響著防水層和噴射混凝土的服帖程度，防水層和噴射混凝土之間通常有一些空隙，使其不能緊密的貼合，再者，泵送混凝土無法將拱部全部灌滿，這就是隧道拱部易出現(xiàn)空隙的原因，然后形成蓄水處和滲流通道，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)均有不利影響，不僅影響其受力性，而且影響防水性。因此，對(duì)拱部進(jìn)行注漿回填非常必要。

1.4 注漿施工過程中特殊情況處理

超前帷幕注漿施工前需先施作止?jié){墻，開挖止?jié){墻基礎(chǔ)，把基底虛碴雜物清理干凈，基底及周邊打設(shè)兩排連接筋，采用Φ22螺紋鋼，鋼筋長度2 m，間距0.5 m，排距1.5 m。立模澆筑止?jié){墻，混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C25，厚度為2 m。止?jié){墻必須密實(shí)，達(dá)到防止漏漿的作用，在施工過程中務(wù)必保證其質(zhì)量達(dá)標(biāo)，風(fēng)井進(jìn)正洞段可利用地連墻作為止?jié){墻。由于鉆機(jī)施工作業(yè)有一定的要求，需要在掌子面背面預(yù)留十米施工空間，平臺(tái)表面采用模筑混凝土澆注硬化或搭建鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺(tái)，前端形成不大于30度斜坡，便于鉆機(jī)上下。

1.4.1 有壓力時(shí)不進(jìn)漿

采用不超過1.0 MPa的壓力沖壓，控制漿液配比，壓注時(shí)間不超過10 min，使堵塞部分能夠被沖壓疏通，使?jié){液將孔灌滿，不留空隙，按這樣的方法達(dá)到孔內(nèi)不再吸漿為止，再繼續(xù)注漿5 min即可封孔。

1.4.2 吸漿量大

注漿時(shí)，吸漿量大則結(jié)合更濃的水灰比和間歇注漿法處理，間歇注漿一般停注待凝2～3 h后再注。

1.4.3 串漿

注漿過程中發(fā)生串漿，將串漿孔用木塞臨時(shí)封堵，待注漿孔注漿結(jié)束后，對(duì)串漿孔再進(jìn)行通孔、沖洗，而后繼續(xù)注漿。

1.4.4 冒漿漏漿

當(dāng)出現(xiàn)冒漿或漏漿的情況時(shí)，采用封堵、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

1.4.5 注漿工作因故停止

當(dāng)注漿工作因?yàn)橐恍┰虿坏貌恢兄箷r(shí)，進(jìn)行處理時(shí)需遵循以下原則：要么盡快恢復(fù)注漿，要么立即沖洗孔?；謴?fù)注漿時(shí)如果出現(xiàn)無法沖洗或者沖洗不起作用的情況，則用工具對(duì)孔進(jìn)行清理，使其能夠恢復(fù)注漿；恢復(fù)注漿時(shí)，以配比水泥漿進(jìn)行，若注入程度和中止前差不多，則仍采用暫停前的水灰比級(jí)水泥漿灌注；恢復(fù)后，若注入程度比中止前明顯減少，而且在短時(shí)間內(nèi)不再繼續(xù)吸漿，就一定要財(cái)物補(bǔ)救辦法；如遇吸漿量大、注漿不能停止的情況，則采用低壓、回填等方法進(jìn)行及時(shí)控制。

1.5 質(zhì)量保證措施

在施工過程中，對(duì)人員、機(jī)械、材料、方法、環(huán)境等五大質(zhì)量因素進(jìn)行全而的嚴(yán)格控制。施工過程從接到施工圖紙制定施工方案開始。

1）編制詳細(xì)的作業(yè)指導(dǎo)書指導(dǎo)施工。施工作業(yè)指導(dǎo)書是對(duì)具體作業(yè)的要求和說明，按要求交由監(jiān)理審核批準(zhǔn)。施工人員要嚴(yán)格遵循作業(yè)指導(dǎo)書，對(duì)施工進(jìn)程進(jìn)行指導(dǎo)。

2）配備符合施工條件的相關(guān)工作人員。

3）配備符合施工條件的機(jī)械設(shè)備，確保設(shè)備合格，可以進(jìn)行安全穩(wěn)定的施工狀態(tài)。

4）組建以大學(xué)、科學(xué)研究單位專家為組長的工程咨詢專家組，以確保注漿施工過程中遇到的施工難點(diǎn)得到及時(shí)解決。

5）嚴(yán)格把控關(guān)鍵工序和重要環(huán)節(jié)的質(zhì)量，順利進(jìn)行并保證高質(zhì)量的施工效果。

6）采用注漿新設(shè)備和硅酸鹽水泥專用速凝劑等新型材料進(jìn)行超前注漿和隧道滲漏水封堵。

7）在施工中，應(yīng)該時(shí)時(shí)關(guān)注工程設(shè)計(jì)方案和有關(guān)施工的具體實(shí)施進(jìn)度與情況，使施工循序漸進(jìn)、正常運(yùn)行。

8）對(duì)于隱蔽性的工程要把好檢查驗(yàn)收關(guān)。由于隧道注漿工程絕大部分施工工序都屬于隱蔽工程，一旦某個(gè)施工工序留下質(zhì)量險(xiǎn)患，后果將不堪設(shè)想。因此從注漿工程的第一道施工工序開始就應(yīng)該嚴(yán)格按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。如實(shí)記錄檢驗(yàn)情況，對(duì)檢驗(yàn)中的質(zhì)量問題要妥善處理，經(jīng)過再次檢驗(yàn)符合驗(yàn)收條件的，才辦理相關(guān)手續(xù)，施工方再按計(jì)劃方案進(jìn)行下一步的具體施工作業(yè)。

2 結(jié)論

風(fēng)化深槽真正的關(guān)鍵是防止兩端土石交界面和開挖過程中沉降變形引起裂縫貫穿到海底的滲透破壞和掌子面塌方，因此采取的關(guān)鍵對(duì)策是通過高壓注漿提前預(yù)加固圍巖、土石交界面，采取有效控制沉降的措施，防止貫通裂隙裂縫的產(chǎn)生。

[1]孫鈞,戚玉亮.隧道圍巖穩(wěn)定性正算反演分析研究——以廈門海底隧道穿越風(fēng)化深槽施工安全監(jiān)控為例介紹[J].巖土力學(xué),2010,31(8):2353-2360.

[2]盤明山,唐東鳳.海底隧道穿越風(fēng)化深槽的施工方案[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2005(12):29-32.