隧道突泥突水專項(xiàng)處理技術(shù)

陳彬

一 工程概況

荊西隧道位于福建省三明市市郊，進(jìn)口里程DK91+070，出口里程DK94+709.54。隧道全長(zhǎng)3639.54m，隧道最大埋深約230m，隧道中部為128m長(zhǎng)明洞。隧道DK93+650附近發(fā)育1條侵入接觸帶，為花崗巖與變質(zhì)砂巖不整合接觸帶。

二 DK93+715涌泥及處理情況

1.第一次涌泥

（1）涌泥情況

2016年2月26日凌晨，掌子面（DK93+715）正在進(jìn)行管棚施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)右側(cè)拱頂有小股涌水。涌水由清變濁，隨即有泥流涌出。約20分鐘后掌子面右側(cè)突然出現(xiàn)坍塌，坍塌體為土夾碎石，形態(tài)呈硬塑狀，較為松散，含水量較小。坍塌方量約700m3。

（2）處理情況

項(xiàng)目部及時(shí)向相關(guān)單位進(jìn)行了匯報(bào)，隨即業(yè)主單位組織參建四方進(jìn)行了會(huì)勘，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定了反壓回填、設(shè)置止?jié){墻、徑向與超前注漿及四步CD法開挖等的處理方案，現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)處理方案進(jìn)行了組織實(shí)施。具體實(shí)施情況如下：

①坍塌體封閉及反壓回填

清理坍塌體到DK93+707處，噴20cm厚C25混凝土進(jìn)行了封閉，后采用石質(zhì)洞碴和砂袋對(duì)坍塌體及初期支護(hù)段進(jìn)行反壓回填，回填高度至上臺(tái)階。

②施做止?jié){墻

在距掌子面12m位置（DK93+703處）上臺(tái)階施做了2m厚止?jié){墻，并對(duì)止?jié){墻背后泵送回填了C20混凝土。

③初期支護(hù)加固處理

對(duì)DK93+694～DK93+703段初期支護(hù)進(jìn)行了徑向注漿加固。

④超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

3月13日至15日在拱頂下方約2m位置進(jìn)行超前水平地質(zhì)鉆芯取樣，探測(cè)長(zhǎng)度55米，根據(jù)芯樣判斷為全風(fēng)化石英砂巖夾粉砂巖，黃褐色，呈砂土狀，完整性較差，富含水，但探孔內(nèi)未見(jiàn)水流。

2.第二次突水突泥

（1）涌水、突泥及地表調(diào)查情況

2016年3月19日，現(xiàn)場(chǎng)在左側(cè)拱角處進(jìn)行超前鉆探，鉆孔至22m時(shí)，發(fā)生了大規(guī)模突水突泥。涌水初時(shí)水壓較大，突水時(shí)峰值涌水量約3000 m3/時(shí)，4小時(shí)后涌水壓力減小，涌水由噴射變?yōu)樽匀涣魉疇顟B(tài)，漸趨穩(wěn)定，約100 m3/時(shí)。3月22日大量涌水轉(zhuǎn)為間歇性涌水。該次突泥總量約5000 m3，淤積隧道長(zhǎng)度約260米，掌子面后方襯砌臺(tái)車和臺(tái)架被淹埋。

（2）處理情況

第二次涌水、突泥處理措施：

地表塌陷處理措施

①地表陷坑采用彩條布覆蓋，防止地表水進(jìn)入陷坑。

②對(duì)坍陷區(qū)以外20m、40m處設(shè)置2道C20混凝土截水溝。

③對(duì)陷坑四周及坑底澆筑 C20混凝土進(jìn)行臨時(shí)封閉。

④在陷坑四周設(shè)置警戒繩、彩旗、警示標(biāo)牌，并派人員駐守，防止人員進(jìn)入陷坑周邊。

三 突水突泥總體施工方案

總體施工方案

1.對(duì)地表采取地表警戒及監(jiān)測(cè)、地表陷坑回填及周邊裂縫封閉、設(shè)置截排水溝引排地表水等措施。本措施已經(jīng)形成施工方案并實(shí)施。

2.正洞暫定為DK93+694～+734段長(zhǎng)40m超前預(yù)注漿加固、襯砌加強(qiáng)等。

3.新增迂回導(dǎo)坑及支洞，利用迂回導(dǎo)坑設(shè)置支洞對(duì)正洞突泥潰口進(jìn)行注漿封堵：迂回導(dǎo)坑里程YDK0+000～+382（對(duì)應(yīng)正洞里程DK93+560～+910段）。

四 具體施工方案

1.地表處理

為防止地表降雨大量下滲惡化洞內(nèi)工程地質(zhì)條件，地表處理采取的主要措施為地表警戒及監(jiān)測(cè)、地表陷坑回填及周邊裂縫封閉、設(shè)置截排水溝引排地表水等。

2.迂回導(dǎo)坑、支導(dǎo)坑對(duì)正洞排水及加固

（1）迂回導(dǎo)坑總體方案

迂回導(dǎo)坑接近突泥處設(shè)置2處20m長(zhǎng)支洞用于提前對(duì)突泥進(jìn)行注漿加固處理，支洞向迂回導(dǎo)坑方向設(shè)置3‰的排水坡。

（2）迂回導(dǎo)坑處理突泥及施工完畢后處理

正洞與迂回導(dǎo)坑連接處施工完畢后采用C20混凝土封閉，厚5m，并設(shè)置5根φ100mmPVC排水盲管。

勘探開發(fā)一體化是精細(xì)勘探有別于常規(guī)勘探思路的一個(gè)重要方面，井位部署中必須以此為原則，統(tǒng)一考慮探井和開發(fā)井的位置，為下一步開發(fā)做準(zhǔn)備。通過(guò)反復(fù)論證，將探井、開發(fā)井和水井納入同一個(gè)井網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)低滲油田的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，參考臨區(qū)開發(fā)方案，本區(qū)井網(wǎng)方式采用五點(diǎn)法不規(guī)則面積注水井網(wǎng)。探井和開發(fā)準(zhǔn)備井采用放大的五點(diǎn)法，即800×566m井距，兩口相鄰探井、兩口相鄰的開發(fā)準(zhǔn)備井之間井距為800m，探井和開發(fā)準(zhǔn)備井之間井距為566m。根據(jù)上述部署方案，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)共部署探井9口，開發(fā)準(zhǔn)備井6口。初步預(yù)測(cè)成熟區(qū)內(nèi)下步開發(fā)總井?dāng)?shù)為50口，其中油井35口，注水井15口，利用老井7口，新鉆井43口。

（3）利用迂回導(dǎo)坑支洞對(duì)正洞突泥潰口進(jìn)行排水降壓

為減少施工期間地下水壓對(duì)開挖及注漿加固的影響，保障正洞清理淤泥施工安全，需利用迂回導(dǎo)坑支洞側(cè)向鉆孔進(jìn)行排水降壓。

①鉆孔布置：在支洞內(nèi)縱向布置2排鉆孔進(jìn)行排水，每排3孔，排水孔孔深至隧道開挖輪廓線以外不小于10m。

②排水孔直徑130mm，孔內(nèi)置直徑100的打孔波紋管。

③所有排水孔孔口均安裝3m長(zhǎng)孔口管、法蘭盤及閥門。

④排水孔施工中可根據(jù)泄水孔揭示地質(zhì)及出水情況對(duì)泄水孔位置及數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。

⑤注漿施工期間應(yīng)經(jīng)常對(duì)排水孔進(jìn)行掃孔，防止排水孔堵塞造成水壓上升。

（4）利用迂回導(dǎo)坑支洞對(duì)正洞突泥潰口進(jìn)行側(cè)向注漿加固處理

迂回導(dǎo)坑迂回至對(duì)應(yīng)正洞里程D K 9 3+7 0 0、DK93+715隧道右側(cè)時(shí)，垂直于迂回導(dǎo)坑向正洞方向設(shè)置20m長(zhǎng)的支洞，通過(guò)支洞對(duì)正洞內(nèi)突泥潰口進(jìn)行側(cè)向注漿加固處理。

3.正洞施工措施

（1）正洞清理淤泥

通過(guò)支洞對(duì)潰口處突泥進(jìn)行注漿加固、注漿經(jīng)鉆孔檢驗(yàn)合格，地表監(jiān)測(cè)沉降穩(wěn)定情況下，逐步清除洞內(nèi)淤泥至DK93+697里程，清理過(guò)程中下臺(tái)階應(yīng)至少保留不小于15m的石質(zhì)棄砟進(jìn)行反壓回填。

（2）正洞止?jié){墻

清理突泥至DK93+697里程后，先采用網(wǎng)噴混凝土對(duì)上臺(tái)階突泥面進(jìn)行封閉處理；采用5m長(zhǎng)的φ42鋼花管對(duì)掌子面及DK93+694～+697段隧道周邊進(jìn)行注漿加固處理。

加固穩(wěn)定后及時(shí)澆筑C20混凝土止?jié){墻。

（3）超前預(yù)注漿

①設(shè)置排水孔

正洞止?jié){墻施工完畢后，在止?jié){墻上部鉆設(shè)2排長(zhǎng)30m的排水孔進(jìn)行排水，每排5孔，孔內(nèi)埋設(shè)φ100打孔波紋管（孔口設(shè)置不小于3m長(zhǎng)φ108孔口管，并設(shè)置法蘭盤及閥門）。

②超前預(yù)注漿

超前預(yù)注漿注漿孔按擴(kuò)散半徑2m考慮，注漿孔按孔底間距3m布置，注漿加固圈固結(jié)范圍為開挖輪廓線外8m,每一循環(huán)共設(shè)8環(huán)169個(gè)注漿孔。每一循環(huán)超前預(yù)注漿施工完畢后再采用φ25玻璃纖維錨桿對(duì)掌子面進(jìn)行注漿加固處理，保障正洞開挖掌子面的穩(wěn)定。

（4）突泥段襯砌加強(qiáng)

考慮突泥后圍巖壓力較大，為保障施工及運(yùn)營(yíng)安全，DK93+694～+724突泥段采用特殊加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)，襯砌由三層支護(hù)構(gòu)成。

初期支護(hù)（2層）：噴C30纖維砼，每層層度30m，設(shè)置全環(huán)H200型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)，間距60cm，每次安裝鋼架底部均設(shè)置混凝土墊塊。

二次襯砌：作為主要受力結(jié)構(gòu)，厚80cm，采用C35鋼筋砼。

（5）隧道突泥段施工方法

考慮下一循環(huán)注漿需要，DK93+694～+734突泥段采用特殊加強(qiáng)的三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法進(jìn)行施工（隧道中部設(shè)置中隔墻），為保障施工安全，仰拱二次襯砌及仰拱填充完成之前不得隨意拆除隧道臨時(shí)支護(hù)。

（6）隧道突泥段超前支護(hù)

DK93+694～+734段隧道采用用洞身長(zhǎng)管棚+超前小導(dǎo)管作為超前預(yù)支護(hù)。設(shè)置范圍：管棚為隧道拱墻，小導(dǎo)管為隧道拱部。

① 管棚

a.管棚施工前5m將初期支護(hù)逐漸加寬，至管棚工作面時(shí)加寬形成管棚工作洞室，管棚工作洞室的支護(hù)結(jié)構(gòu)與初期支護(hù)相同，在管棚工作面上下安裝2榀型鋼鋼架。

b.鋼管規(guī)格：熱扎無(wú)縫鋼管及鋼花管，外徑89mm，壁厚5mm。每節(jié)鋼管兩端均預(yù)加工成外絲扣，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量不得超過(guò)總鋼管數(shù)的50%。

② 超前小導(dǎo)管

Ⅱ型超前小導(dǎo)管配合型鋼鋼架使用，其縱向搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于1m。

a.小導(dǎo)管施工要求

成孔后，將小導(dǎo)管穿過(guò)鋼架，用錘擊或鉆機(jī)頂入，頂入長(zhǎng)度不小于鋼管長(zhǎng)的90%，并用高壓風(fēng)將鋼管內(nèi)的砂石吹出，外露一部分支撐于開挖面后方的鋼架上，與鋼架共同組成預(yù)支護(hù)體系。

小導(dǎo)管安設(shè)好后，用水泥漿封堵孔口及周圍裂隙。

注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量或注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)可結(jié)束注漿，注漿完畢后管內(nèi)灌注M10水泥砂漿。

b.注漿異?，F(xiàn)象處理

注漿時(shí)及時(shí)堵塞串漿孔。

泵壓突然升高時(shí)，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。