淺談淺埋富水膨脹土隧道施工止水技術(shù)

周成成

摘要：在隧道施工過(guò)程中，地質(zhì)條件是影響施工進(jìn)度和質(zhì)量的重要因素。因此，在施工前充分考慮地質(zhì)條件，采用合理的施工方法尤為重要。結(jié)合皂樹(shù)嶺一號(hào)、二號(hào)兩座隧道施工，提出深孔注漿堵水的方法及施工注意事項(xiàng)，對(duì)今后類似工程的施工具有指導(dǎo)意義。

Abstract： In the process of tunnel construction， geological conditions are important factors affecting the construction progress and quality. Therefore， it is particularly important to fully consider the geological conditions and adopt reasonable construction methods before construction. Combined with the construction of the No. 1 and No. 2 tunnels in Zaoshuling， the method of blocking water in deep hole grouting and construction precautions are proposed， which will be instructive for the construction of similar projects in the future.

關(guān)鍵詞：淺埋；膨脹土；注漿；堵水

Key words： shallow buried；expansive soil；grouting；plugging water

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）11-0147-02

0 引言

隧道施工過(guò)程中無(wú)可避免的會(huì)遇到斷層、膨脹土、塌方、涌水等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，在對(duì)這些段落進(jìn)行開(kāi)挖施工過(guò)程中需要增加各類加固支護(hù)措施，以確保施工安全。然而，在實(shí)際施工中經(jīng)常會(huì)遇到多種特殊地質(zhì)交叉出現(xiàn)，這已成為施工及后期運(yùn)營(yíng)安全的棘手問(wèn)題之一。

本文通過(guò)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下淺埋富水區(qū)膨脹土隧道施工技術(shù)的研究，提出了針對(duì)這一地質(zhì)情況在開(kāi)挖過(guò)程中采用深孔注漿堵水的方法，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工，取得了很好的效果，在今后的施工過(guò)程中具有很好的指導(dǎo)和借鑒意義。

1 膨脹土圍巖的特性和對(duì)隧道施工的危害

膨脹土圍巖在開(kāi)挖之前具有較高的地層初始應(yīng)力，高強(qiáng)度特性及膨脹性。因此，膨脹土圍巖隧道施工過(guò)程中，在開(kāi)挖后初始應(yīng)力釋放、強(qiáng)度降低，巖性發(fā)生較大變化，進(jìn)而導(dǎo)致隧道發(fā)生較大變形。特別是在遇水后發(fā)生膨脹，造成隧道兩側(cè)、拱頂及底板擠壓變形，破壞已完成的初期支護(hù)或二次襯砌。因此，在開(kāi)挖施工過(guò)程中做好止水工作至關(guān)重要。

2 工程概況

本工程位于陜西省安康市轄區(qū)漢江右岸大巴山低山區(qū)，隧道洞身地表自然坡度40°～60°，分布“V”型侵蝕谷，多為東西走向。洞身頂部覆蓋層為膨脹土，屬安康盆地高階地貌。本處新建的兩座隧道緊鄰，最小凈間距8.59m，最大埋深約32m。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地詳細(xì)調(diào)查，隧道淺埋影響段設(shè)定為線路兩側(cè)各25m，經(jīng)調(diào)查處在該范圍內(nèi)的房屋約63戶，計(jì)約17181m2，在此范圍外仍有多處房屋、道路及水井等構(gòu)筑物。

3 淺埋富水膨脹土隧道施工止水技術(shù)

3.1 止水方法

皂樹(shù)嶺兩座隧道沿線居民密布，屬于拆遷范圍只是少部分，大部分住戶仍分布在隧道兩側(cè)，其生產(chǎn)、生活用水均來(lái)自各自的水井及水塔，隧道施工中如遇到地下水，采用抽排方法勢(shì)必破壞地下水系將嚴(yán)重影響居民用水安全，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大社會(huì)影響。

因此在隧道遇到地下水時(shí)應(yīng)采取事先封堵止水的方案，以保證社情、民情穩(wěn)定，同時(shí)為施工創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。根據(jù)相關(guān)地鐵施工經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真研究分析后決定采用深孔注漿堵水的方法，既WSS施工方法對(duì)兩座隧道淺埋富水區(qū)段進(jìn)行止水。

3.2 WSS施工方法

①注漿孔間距：根據(jù)工程實(shí)際確定，一般為5m～1.5m；

②注漿管的設(shè)置：鉆孔機(jī)將注漿管設(shè)于預(yù)定深度注入清水并從漿液混合器端部流出；

③橫噴射注漿、注漿管設(shè)置完畢，漿端點(diǎn)關(guān)閉、進(jìn)行橫噴射切換，一般為15L/min。同時(shí)根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整；

④回抽注漿：施加壓力注漿時(shí)，必須精心操作控制壓力；

⑤注漿結(jié)束注漿完畢將注漿管沖洗干凈全部收回，對(duì)注漿孔進(jìn)行密封，恢復(fù)原畢狀；

⑥漿液強(qiáng)度、硬化時(shí)間、滲透性能可根據(jù)工程實(shí)際需要調(diào)整；

⑦漿液不流失、固結(jié)后不收縮、硬化劑無(wú)毒、對(duì)周?chē)h(huán)境及地下水資源不造成污染。

3.3 WSS法施工注意事項(xiàng)

①在有地下水出露跡象或裂隙水較多的情況下進(jìn)行二重管深孔注漿堵水；

②深孔注漿堵水孔位采用垂直掌子面的水平孔、垂直中、下臺(tái)階及仰拱的垂直孔及斜孔；孔深根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定，水平孔一般為10～20m，垂直孔及斜孔一般為5～10m；

③注漿封堵段落超前施工面2～3m。注漿封堵后要根據(jù)實(shí)際情況判斷堵水效果，并及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)以達(dá)到堵水目的。

3.4 涌水突泥的應(yīng)急處理措施

如果突涌水處理不當(dāng)或處理不及時(shí)，大量的涌水將淹沒(méi)開(kāi)挖面，甚至造成人員、設(shè)備的損失，處理工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)，并延誤工期。為此制定以下幾種應(yīng)急預(yù)案，并準(zhǔn)備好相應(yīng)的材料和設(shè)備。

①快速封堵。

當(dāng)鉆孔推進(jìn)中遇到涌水，但涌水量不大壓力不高時(shí)，鉆桿不拔出，隨即在孔口插小直徑注漿管，實(shí)施頂水預(yù)壓（采用凝膠時(shí)間短的水泥-水玻璃雙液漿），將鉆孔已施鉆部分封住，不讓水涌出。然后在其周?chē)硇秀@孔實(shí)行前進(jìn)式注漿，即鉆一段注一段，逐步推進(jìn)。

②增設(shè)混凝土止?jié){墻分流減壓注漿。

當(dāng)鉆孔施鉆過(guò)程中，孔內(nèi)涌水大、壓力高，出現(xiàn)突然涌水時(shí)，按以下步驟處理：涌水孔孔口緊貼開(kāi)挖面設(shè)鋼管匯水引流，將涌水的大部分從鋼管內(nèi)引排至排水溝；在孔口鋼管四周拼組木箱，作為涌水散流部分的匯水箱，以免影響第一段混凝土止?jié){墻的澆筑質(zhì)量。

沿隧道軸向緊貼撐子面分兩段澆筑混凝土止?jié){墻。第一段，緊貼開(kāi)挖面澆筑，厚度2.5m左右；并在匯水木箱內(nèi)布置3根？準(zhǔn)89鋼管作為涌水的補(bǔ)充引流管；第二段止?jié){墻厚度2m左右。墻內(nèi)預(yù)埋周邊注漿管，注漿封堵止?jié){墻與開(kāi)挖面之間的空隙，防止止?jié){墻漏漿。

在止?jié){墻上布孔施鉆，并從下而上逐管前進(jìn)式分段壓漿。先注水泥漿，后注雙液漿。壓漿時(shí)除注漿孔，其他孔開(kāi)閘放水減壓。壓注最后一個(gè)涌水孔時(shí)，其他孔的管口閘閥均關(guān)閉，對(duì)該孔實(shí)施高壓頂水壓漿方法封堵。

③編織袋封堵。

在施工中預(yù)先準(zhǔn)備一定數(shù)量裝好碎石砂的編織袋，在施工中遇到突水涌泥情況時(shí)，先用袋裝碎石對(duì)突泥進(jìn)行封堵攔截，并根據(jù)情況采取迂回排水法或帷幕注漿堵水，并根據(jù)突水涌泥對(duì)圍巖的擾動(dòng)情況，采用長(zhǎng)大管棚、型鋼拱架等強(qiáng)支護(hù)措施，掩護(hù)開(kāi)挖。

4 結(jié)論

在對(duì)皂樹(shù)嶺兩座淺埋富水膨脹土隧道開(kāi)挖施工過(guò)程中，采用深孔注漿堵水的方法進(jìn)行止水，很好的抑制了圍巖中的裂隙水，取得了很好的效果。同時(shí)，結(jié)合監(jiān)控量測(cè)合理的安排襯砌施做時(shí)間，確保工程質(zhì)量。目前已安全順利施工完成，其施工經(jīng)驗(yàn)及深孔注漿堵水的方法為今后類似工程的施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

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