中壩巖溶隧道突水突泥施工處治技術(shù)研究

田珂

中鐵十五局集團第三工程有限公司 四川 成都 611731

1 工程概述

在100多年的國內(nèi)外隧道建設(shè)歷程中，在巖溶分布的地區(qū)，由于巖溶地質(zhì)的復(fù)雜性使得其中潛在的風(fēng)險因素非常多，特別容易誘發(fā)突水突泥等風(fēng)險事故。因此，突水突泥必須作為巖溶隧道勘測設(shè)計階段以及施工階段重點考量的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象之一[1-2]。

中壩隧道屬于敘（永）—大（村）鐵路線，建設(shè)在四川瀘州市的古藺縣境內(nèi)，隧道的全長為4001m，隧道最大埋深達(dá)415m。隧道所處區(qū)域山高谷深，地形起伏較大，區(qū)內(nèi)巖溶溝槽及沖溝較發(fā)育，水流量受季節(jié)的影響變化大[3]。隧道于2010年12月開工，至2012年7月14日，施工至里程D9K55+221，完成隧道開挖1600米，完成襯砌1480米。2012年7月14日上午11時，掌子面發(fā)生高壓涌水，至2015年8月，累計發(fā)生突泥突水20余次。

2015年8月6日，當(dāng)施工至D9K55+240，在施作噴漿作業(yè)時，廢棄的左側(cè)平導(dǎo)發(fā)生突泥，突泥填滿左側(cè)支洞約150米，正洞178米，右側(cè)救援通道173.5米平均厚度2米。為盡快完成突泥治理，恢復(fù)施工，并確保后期施工安全，經(jīng)仔細(xì)研究提出以下治理措施。

2 突泥突水施工技術(shù)方案

依據(jù)中壩隧道突水突泥災(zāi)害情況及前期已施工的處治措施，制定突泥突水災(zāi)害處理采用施工泄水導(dǎo)洞、超前釋能降壓、固結(jié)填充物、注漿止水等組合措施，具體的施工工序為：釋能降壓排水→向填充物注漿→清除突出物→施作止?jié){墻→左側(cè)導(dǎo)坑開挖→施作大管棚工作室及導(dǎo)向墻→施工大管棚→洞身開挖、支護→臨時仰拱及隧底施工→托梁施工→襯砌結(jié)構(gòu)施工→樁基施工。

施工過程中，結(jié)合突水突泥處治原則，加強超前地質(zhì)預(yù)報和圍巖量測，在雨季時減少施工頻次，以旱季施工為主，并確保二襯與掌子面處于安全距離范圍內(nèi)。

2.1 鉆孔排水降壓、注漿

溶洞內(nèi)突出物為淤泥夾巨型孤石，成孔困難，設(shè)計采用前進式注漿，其施工方案如下。

（1）鉆孔、注漿

在迂回導(dǎo)坑內(nèi)向溶洞鉆孔，孔徑50～120mm，按照設(shè)計孔位由自下而上進行；

分三段自下而上施作D9K55+222～溶洞發(fā)育邊界段鉆孔、注漿，形成低壓封堵墻，孔間距2m*2m，梅花形布孔，孔深20米，鉆孔注漿下部達(dá)到大管棚下3米。

（2）注漿參數(shù)

注漿材料采用水泥漿，結(jié)合注漿經(jīng)驗水灰比采用0.5:1～0.8:1（重量比），按水泥用量（重量）摻加5～8%的速凝控制液。

2.2 施作止?jié){墻

在距掌子面5米施作止?jié){墻，3m厚C20鋼筋混凝土，高至隧道拱頂，胸坡1：0.1，上部預(yù)埋Φ159帶閘閥的排水管，全斷面安設(shè)注漿孔口管，拱頂預(yù)埋Φ200泵送混凝土鋼管。從預(yù)埋的泵送混凝土管向墻后及溶洞灌注混凝土，填充墻后空腔及溶洞。

2.3 大管棚施作

大管棚采用地質(zhì)鉆成孔，Φ127（壁厚6mm）鋼管，拱部設(shè)雙層管棚，邊墻和仰拱設(shè)單層管棚和單層Φ42小導(dǎo)管。管棚縱向過溶洞進入前方基巖不小于5m，環(huán)向間距0.3m，拱部管棚層間距0.5m。鋼管周壁鉆注漿孔，孔徑10～16mm，孔間距15～20cm，呈梅花形布置。

2.4 洞身開挖及初支

溶洞兩端5m范圍內(nèi)臺階開挖，每循環(huán)進尺1～1.5m，1榀/0.5m的25b工字鋼加強支護；主洞溶洞段開挖采用CRD法施工。

2.5 臨時仰拱及隧底施工

注漿及洞身開挖完成后即進行原臨時仰拱至隧道底部施工，開挖采用錯臺階施工，弱爆破，一次開挖1～2m。開挖至隧道底部后，接長25工字鋼，連接底板25工字鋼橫撐，施做鎖腳錨管，焊接連接鋼筋、鋼筋網(wǎng)片，噴射C25混凝土進行封閉，縱向施工5m后，施做鋼筋骨架、二襯混凝土。

2.6 托梁施工

鑒于處治工期時間緊，且前期溶洞段治理注漿效果理想，圍巖情況較為穩(wěn)定。故采用先托梁、襯砌結(jié)構(gòu)施工，后樁基施工。

（1）清理干凈托梁基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)上做5cm的砂漿墊層，澆筑完成后進行專人養(yǎng)護。

（2）樁基托梁基礎(chǔ)底板厚1.7m，左右縱梁2.6m（寬）×1.7m（高）。

（3）由于托梁有預(yù)留樁基位置，故托梁鋼筋混凝土分三次澆筑。

（4）緊靠二襯邊緣以樁中心為中點，在托梁位置預(yù)留3m（縱向）×6.5m（橫向）的長方形孔。預(yù)留部位填充泡沫，然后在預(yù)留部位（樁基中心一邊預(yù)留1.5m）進行托梁鋼筋的割除，拆除至二襯底板位置。預(yù)留孔內(nèi)泡沫拆除后采用碎石回填密實，回填碎石高度為2.09m，回填高度至底板頂面高度，以便后續(xù)施工中臺車、鋪架車通過。

2.7 襯砌結(jié)構(gòu)施工

托梁完成后，待強度滿足后續(xù)要求時，開始進行二次襯砌結(jié)構(gòu)施工，二次襯砌結(jié)構(gòu)采用獨立防水層，環(huán)向主筋為φ28的鋼筋層，及C35鋼筋砼。

2.8 鉆孔樁施工

鉆孔樁施工采用沖擊鉆機，施工工藝與洞外常規(guī)施工一致。

3 總結(jié)與結(jié)論

2015年10月開始實施的突泥突水隧道加固施工技術(shù)方案，中間經(jīng)歷了2016年雨季突水突泥事故停工，但采取了處治措施后，災(zāi)害預(yù)判提前，未發(fā)生人員傷亡事件。現(xiàn)場施工人員在施工過程中，結(jié)合現(xiàn)場情況多次對方案進行了微調(diào)和補充，但一直堅持方案的實施，于2017年3月7日實現(xiàn)了中壩隧道貫通，10月完成鋪軌。中壩隧道在經(jīng)歷了2017年4～10月的雨季后，主洞未繼續(xù)發(fā)生突水突泥災(zāi)害，排水通道正常工作。

由此可以看出，突泥突水災(zāi)害處理采用施工泄水導(dǎo)洞、超前釋能降壓、固結(jié)填充物、注漿止水等措施根據(jù)隧道現(xiàn)場實際情況單一或組合施工能夠起到較好的治理效果，為以后類似巖溶隧道施工提供借鑒意義。

參考文獻

[1] 呂康成,崔凌秋.隧道防排水工程指南[M].北京:人民交通出版社,2005:77.

[2] 李遽,梁富清.高速公路隧道施工中巖溶的研究[J].工程力學(xué),2000,(a02):764-768.

[3] 賈汝濤.中壩巖溶隧道突水形成機理及防治措施研究[D].成都:成都理工大學(xué),2013.