長江穿越隧道工程防治水施工技術(shù)及對策分析

趙思林

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心，成都 610081）

1 引言

為了滿足建設(shè)工程市場不斷發(fā)展的實(shí)際需要，各類建設(shè)工程的數(shù)量增多、規(guī)模擴(kuò)大，施工難度增加。其中，在隧道工程的施工過程中，由于巖土層的突水和涌滲水現(xiàn)象，將會對施工安全和施工進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重影響；同時，也會給施工企業(yè)及相關(guān)部門造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。針對這種情況，必需加強(qiáng)隧道工程掘進(jìn)過程中防治水施工技術(shù)工作。下面，本文對川氣東送管道忠縣長江穿越隧道的防治水施工技術(shù)及對策進(jìn)行了闡述和分析。

2 工程概況

忠縣長江穿越隧道是川氣東送天然氣管道工程全線穿越特大型河流之一，也是全線時間、空間、安全、投資的控制性關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。位于忠縣長江下游，屬三峽庫區(qū)回水淹沒區(qū)，設(shè)計(jì)采用平面直線型的“斜井-平巷-斜井”江底基巖鉆爆法人工穿越方式。隧道工程全長1399.838m，穿越段水面寬度達(dá)1116.31m。其中，南岸斜井長332.44m，傾角30°；北岸斜井長313.356m，傾角28°；平巷長754.042m。隧道斷面采用平底直墻半圓拱形，隧道凈寬4.0m，凈高3.2m。

3 地質(zhì)特征

該隧道穿越段兩岸坡度陡峻，地質(zhì)條件復(fù)雜，基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J2P）泥巖與砂巖互層，層間裂隙發(fā)育，南岸段多屬Ⅳ—Ⅵ類圍巖，圍巖地層破碎；斜井坡度大，并且隧道斷面較小，施工工藝復(fù)雜，加之2006年9月三峽庫壩蓄水至156m高程后，隧道穿越段蓄水深達(dá)60.38m，南岸斜井落平處頂板基巖厚度僅20m。據(jù)勘察報(bào)告資料顯示，砂巖透水率為4.86～6.23Lu，在砂巖與泥巖接觸地帶，透水率達(dá)14.07Lu，屬中等透水，基巖層的單位涌水量為0.09L/s.m，滲透系數(shù)為0.44m/d，透水性較強(qiáng)。隧道總涌水量為12317 m3/d，其中南岸斜井涌水量為2057m3/d，平巷涌水量為9277m3/d，北岸斜井涌水量為983m3/d，施工中隨時可能遇到突水或涌水，施工難度極大?？傊?，忠縣長江隧道穿越段，坡度陡峻，圍巖地層破碎，地質(zhì)條件復(fù)雜，涌水量大，工程風(fēng)險(xiǎn)大。故在施工過程中，防治水施工技術(shù)工作就顯得極其重要。

4 防治水施工技術(shù)

為保證工程質(zhì)量，降低工程風(fēng)險(xiǎn)，確保工程安全和進(jìn)度，必須堅(jiān)持“以防為主、防治相結(jié)合、先探后治、先治后掘”的原則，貫徹“探、注、排、堵、截”相結(jié)合的防治水方針和“探一段、注一段、挖一段、護(hù)一段、襯一段、穩(wěn)扎穩(wěn)打、步步為營”的綜合施工原則。抓好防治水工作是長江穿越隧道施工的首要任務(wù)，防治水施工技術(shù)包括超前探水和壓力注漿。

4.1 超前探水

超前探水是在隧道掘進(jìn)之前采用鉆探設(shè)備對隧道將掘進(jìn)段地質(zhì)情況和巖層滲水涌水情況進(jìn)行全面了解，為治水方案的選擇奠定基礎(chǔ)。

一般采用“長探”和“短探”相結(jié)合的方法進(jìn)行超前探水?！伴L探”是采用鉆機(jī)在該段掘進(jìn)之前，進(jìn)行40m深的鉆孔施工，了解40m范圍掘進(jìn)段的巖層滲水情況，是第一步預(yù)報(bào)性的也是關(guān)鍵性的探水措施。“短探”是每次打眼放炮掘進(jìn)時，在掘進(jìn)面不同位置用4～10m釬稿短距離的掘進(jìn)探孔，了解4～10m范圍的巖層滲水情況，是第二步檢驗(yàn)性的探水措施。下面僅介紹“長探”施工技術(shù)。

4.1.1 超前探水鉆孔的布置

結(jié)合忠縣長江穿越隧道的實(shí)際情況，超前探水工作在隧道工作面布置4個超前探水鉆孔。詳見超前探水鉆孔布置圖（圖1）。

圖1 超前控水鉆孔布置圖

4.1.2 超前探水施工工藝及方法

第一，施工主要設(shè)備及人員配置。超前探水1#鉆孔屬于取芯鉆孔，采用GX-1T回轉(zhuǎn)鉆機(jī)全孔取芯鉆進(jìn)；2#、3#、4#鉆孔屬于一般探水鉆孔，采用MGJ30型潛孔沖擊鉆機(jī)沖擊鉆進(jìn)。實(shí)行兩班制24小時作業(yè)。其施工主要設(shè)備及人員配備見表1、2。

表1 超前探水施工主要設(shè)備配備

表2 超前探水施工主要人員配備

第二，施工順序。先施工1#取芯鉆孔了解隧道掘進(jìn)段巖層地質(zhì)情況，然后施工2#、3#、4#探水鉆孔，了解掘進(jìn)段巖層滲水情況。

第三，施工方法。1#鉆孔施工工藝流程為：

①鉆機(jī)就位→②鉆孔角度校正→③開孔鉆進(jìn)→④提鉆取芯→⑤巖芯放置及標(biāo)識→⑥班報(bào)表填寫（詳細(xì)記錄鉆進(jìn)巖芯情況和滲水位置、量測滲水量）→⑦鉆進(jìn)至終孔→⑧終孔驗(yàn)收→⑨巖芯編錄→⑩資料整理及分析。

2#、3#、4#鉆孔施工工藝流程為：

①鉆機(jī)就位→②鉆孔角度校正→③開孔鉆進(jìn)→④班報(bào)表填寫（詳細(xì)記錄鉆進(jìn)巖層變化情況和滲水位置、量測滲水量）→⑤鉆進(jìn)至終孔→⑥終孔驗(yàn)收→⑦資料整理及分析。

4.1.3 超前探水施工技術(shù)要求

①嚴(yán)格按要求進(jìn)行鉆孔布置，如有特殊情況，應(yīng)請示相關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場核查確定，鉆孔的移位偏差應(yīng)控制在100mm以內(nèi)，如實(shí)填寫孔位記錄表。

②所有超前探水鉆孔的傾角和方位角誤差應(yīng)保證在1°以內(nèi)，詳見下表3。

表3 超前探水鉆孔方位角和傾角

③超前探水鉆孔的孔徑一般采用￠91mm鉆頭一徑成孔。

④根據(jù)探水40m，掘進(jìn)30m，預(yù)留10m的隔水段的施工原則，結(jié)合鉆孔部位和鉆孔傾角，確定鉆孔深度。

⑤探水班長應(yīng)如實(shí)填寫探水鉆探班報(bào)表，詳細(xì)記錄好涌水出水點(diǎn)的位置并及時通知有關(guān)技術(shù)人員測定滲涌水水量和水壓。

⑥所有探水鉆孔不論有無滲涌水都必須進(jìn)行壓力注漿。

4.2 壓力注漿

壓力注漿是在探水孔成孔后采用水泥漿和防水材料混合漿液進(jìn)行隔水處理的過程，為該段安全掘進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

4.2.1 壓力注漿孔的布置

壓力注漿孔的布置就是超前探水孔的布置位置，根據(jù)該掘進(jìn)段實(shí)際情況，如滲涌水量較大，可在適當(dāng)位置增加注漿孔的數(shù)量，以確保防治水效果。

4.2.2 壓力注漿施工工藝

安裝壓漿器→調(diào)試壓漿設(shè)備→安裝壓漿管道→配置漿液→調(diào)試壓力（壓力從大到小遞減）→調(diào)試漿量（漿量從大到小遞減）→輸送漿液→結(jié)束壓漿→封閉孔口（一般用球閥封閉）→清洗設(shè)備及管道→拆除管道。

4.2.3 壓力注漿施工技術(shù)要求

①每個探水鉆孔無論有無涌水，都必須進(jìn)行壓力注漿。②成孔后，立即安裝壓漿器進(jìn)行注漿，注漿完畢應(yīng)待漿液達(dá)到初凝狀態(tài)后，再進(jìn)行下一個探水孔施工。

③壓漿參數(shù)中的壓力和漿量，必須是從大到小的進(jìn)行調(diào)整，初始壓力和漿量的確定取決于鉆孔內(nèi)涌滲水壓力和涌滲水量的大小，初始壓漿壓力應(yīng)大于孔內(nèi)涌水壓力，初始漿量應(yīng)大于孔內(nèi)涌水量。

④壓漿結(jié)束，應(yīng)及時做好孔口封閉工作，以防漿液返流。

⑤對探孔時發(fā)現(xiàn)涌滲水量大的情況，壓力注漿結(jié)束達(dá)到初凝狀態(tài)后，可在涌滲水量大的孔位附近布設(shè)一個或多個效果檢測孔，確定防治水效果達(dá)到預(yù)期效果后，再進(jìn)行掘進(jìn)施工，否則，應(yīng)增加壓力注漿孔數(shù)量。

5 實(shí)施效果及社會經(jīng)濟(jì)效益

在忠縣長江穿越隧道工程施工過程中，防治水施工技術(shù)能夠改善隧道內(nèi)部掘進(jìn)施工的水文地質(zhì)環(huán)境，有非常好的效果。同時，采用防治水施工技術(shù)能確保隧道掘進(jìn)施工全過程施工安全，其社會和經(jīng)濟(jì)效益是不可估量的。

6 防治水對策分析

通過對忠縣長江穿越隧道工程防治水施工技術(shù)的闡述，提出了“以防為主、防治相結(jié)合、先探后治、先治后掘”的防治水施工對策，解決類似江底穿越隧道的突水和涌滲水是合理的、可行的。

7 結(jié)論

通過本文對長江穿越隧道防治水施工技術(shù)的闡述及對策分析，證明合理采用防治水施工技術(shù)，能夠有效解決隧道工程施工過程中出現(xiàn)的涌水滲水問題，能夠確保隧道掘進(jìn)安全和工程整體進(jìn)度。同時，能夠取得良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，是非常重要的施工對策?？傊?，希望通過本文的闡述，能夠?yàn)樗淼拦こ痰氖┕すぷ髡咛峁┯行У膮⒖純r(jià)值。