聯絡通道在承壓裂隙水下的開挖施工技術

李術希

摘要: 在地鐵的聯絡通道施工過程中,由于地層的復雜性及地質勘察的局限性,在開挖過程中有時會遇到大范圍的承壓水,造成開挖掌子面的突水事故,危及地表建筑物的安全。因此,對承壓水及其地層的處理,是保證聯絡通道開挖及地表建筑物安全的重要前提。

關鍵詞:聯絡通道;高壓水;開挖施工

在聯絡通道開挖過程中遭遇高水壓地下水時,對水的處理是關健,針對于不同地質,不同地層采取合理的止水技術,對確保整個聯絡通道的開挖安全,工期以及費用都將產生較為深遠的影響;本文就某聯絡通道在承壓裂隙水下的開挖所采用的前進式分段鉆進注漿技術堵水及地層加固技術進行合理分析和說明,為以后類似工程提供借鑒參考作用。

1工程概況

某地鐵區間3#聯絡通道兼泵房,設計長度為35.8m,深埋40.5m,聯絡通道穿越地層主要由含礫泥質粉砂巖、礫巖等組成的巖石中風化帶<8>及微風化帶<9>,砂礫巖風化程度強、局部破碎,裂隙發育。富含地下水,含水層在平面上和垂直方向具有不均勻性。在風化裂隙發育,砂礫巖風化程度較強的地段,地下水壓力大約3～4bar,地下水豐富且互為溝通。與3#聯絡通道相接右線區間已探明YDK6+595附近、YDK6+620～YDK6+626范圍存在紅層溶蝕空洞,兩處空洞發育區均是很好的透水通道,富含地下水,補給面較廣,在地層中發育無規律性.

2007年12月19日21時30分,3#聯絡通道開挖至23.5m時掌子面左下方拱腳部位突然涌水,排水量約12000m3。隧道積水深度約達1.70m,至2007年12月21日5時通過在掌子面澆注砼才把涌水掌子面封堵住。地層大量失水造成地面建筑物大量沉降,其中高架橋橋墩沉降達7cm,嚴重超過其警界值,因此,為確保防止地下水的流失及地面建筑物的安全,必須對地層承壓水進行有效封堵,防止在二次開挖過程中因再次突水引發安全事故。

2承壓水的堵漏及地層加固

針對于開挖過程中遇到的承壓裂隙水,一般采用直接在洞內掌子面注漿的止水技術,考慮到裂隙水壓力較大,根據聯絡通道施工中涌水狀況,針對前方出現的涌水,依據該聯絡通道水文地質條件,決定采用全斷面注漿堵水,采用前進式分段鉆進注漿工藝。

利用MKD-5S型鉆機

鉆孔前進式分段鉆進注漿進行止水; 從聯絡通道右線分二序孔進行注漿止水的方案,其中A序孔共13個,長約23.6m-31.7m,分別由已掘進的通道(外插角采用7度)及泵房(水平孔)進行打孔注漿,孔深基本上已達到左線隧道結構邊線;B序孔8個,設計長度為7m,采用外插角21度、在A序孔的內側布設;在泵房A序孔上方再布設一排B序水平注漿孔,且兩側各增設一個注漿孔,在通道內每隔4m均增設一排外插角為21度的B序孔。

注漿材料。有水孔則采用普通水泥-水玻璃雙液漿(CS漿)和超細水泥漿;涌水量小時,CS漿:水灰比W:C=1. :1~0.8:1,C:S=1:1～0.8:1, 水玻璃S漿濃度30Be';孔內水量較大時,水灰比W:C=0.8:1~0.6:1,C:S=1:0.3～0.6,水玻璃S漿濃度35～40Be',當雙液注漿壓力上升到3MPa左右時,開始注入超細水泥(MC),直到達到設計終壓7MPa。

注漿工藝。采用前進式分段注漿工藝,鉆一段,注一段。分段長度根據鉆孔情況確定,若出現大的涌水或泥砂(Q>10m3/h)則按1～2m分段;若涌水涌泥(砂)較小(Q<10m3/h)或輕微卡鉆,則鉆孔注漿段長度可適當加大至3～5m。如無涌水涌泥(砂)和卡鉆的情況發生,則可采用全孔一次性注漿方式進行。以保證注漿質量和減少掃孔作業,增加作業時間和效率。

注漿結束標準。采用定量定壓相結合方式進行注漿結束標準控制,當注漿量達到設計注漿量時,而注漿壓力不上升則調整漿液配比,縮短凝膠時間,并采取間歇注漿措施,控制注漿量。或注漿壓力達到設計終壓,且注漿量達到設計注漿量的80%以上,即可結束注漿。

效果檢查與補孔注漿。根據現場鉆孔所揭示的地質狀況,選擇可能出現的薄弱環節進行鉆孔檢查。檢查孔應不坍孔、不涌砂,單孔涌水量應小于0.2L/m·min。若達不到效果則將檢查孔作為注漿孔進行注漿,注漿結束后再鉆檢查孔進行效果檢查,直至達到設計要求。必要時可取芯檢查。

3開挖方案的優化

當注漿完成后,根據檢查孔確認注漿效果,以檢查注漿孔無明流水為基本條件。決定是否對前方掌子面進行開挖,在掌子面土方開挖前打超前探孔,以探明開挖掌子面前方及開挖斷面圍巖地質情況和地下水情況。探孔可通過排孔鉆機鉆孔進行施做,按上臺階3個,下臺階3個均勻布置,開挖方向右側探孔以一定角度打入圍巖,探孔孔深5m。探孔搭接長度設計為2m,即5m探孔開挖3m后再次施做5m探孔, 根據探孔施作情況判斷圍巖地質,成孔后觀察孔內水量,若水量較大,則需進行注漿封堵。

結束語

通過綜合開挖方案的優化,以及前進式分段注漿技術的有效采用,使得3#聯絡通道取得了較好的止水效果, 有效的抑制了地層的二次突水事故,確保了地表及周邊建筑物的安全。

參考文獻

[1]孔恒[1] 彭峰[2]分段前進式超前深孔注漿地層預加固技術[M]. 隧道工程.

[2]鄒 張民慶 圓梁山隧道高壓富水區充填溶洞注漿技術《鐵道標準設計》2005.01期.