隧洞灌漿封堵施工技術研究

李潤成，蔡金麗

（1.山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006；2.太原市水利勘測設計院，山西 太原 030002）

1 工程水文地質條件

工程處于青藏、滇緬巨型構造帶與川滇經向構造帶復合部位的松潘—甘孜地槽褶皺帶東南部。從展布的地質構造形跡看，該工程受近東西向（NWW—SEE）應力場控制，形成一系列近南北向展布的緊密復式褶皺和高傾角的壓性走向斷裂，受NNE向主構造線與橫向（NWW—SEE）扭—張性斷裂交叉網絡的影響，構成了河間地塊地下水的集水和導水網絡。

洞線從西向東揭露的地層依次為T3—T2Z—T1—T2Z—T3—T2d等，為非可溶巖與可溶巖地層相間分布。按設計巖溶層組類型劃分：T2Z為純—不純間層型中等巖溶化區，T2b為純連續型較強巖溶化區；按含水層（組）劃分：T2Z屬中等—弱富水性，T2b為強富水性，T3屬很弱富水（亦稱相對隔水層）。按巖溶水文地質單元劃分：T2Z為西部溶隙—裂隙散流型Ⅳ水文地質單元，T2b為中部管道—裂隙匯流型Ⅰ水文地質單元。

本隧洞屬強富水性地層，根據開挖洞段T2b和T2Z地層地下水出露特點分析，所揭露的地下水主要以滲滴水、線狀滲水、巖溶裂隙與管道（溶洞）集中涌水、高壓噴水等多種形式出現。大都從巖體結構面、溶蝕破碎帶及斷層、管道與溶洞中噴出。

上述水文地質現象表明：開挖掌子面逐漸遠離向斜軸部和相對隔水層；由于前期富水段貯水已大量排泄，該構造單元潛水位大幅下降；大氣降水補給量低于排放量。

通過觀測隧洞開挖段發現，可溶巖地層富水性、巖溶水文地質單元的劃分與設計預測有較大差異：一是T2Z地層由于緊靠火山巖T1地層，有不純大理巖間層，巖相變化較大，但純連型巖溶化層厚度一般大于100 m。揭露的巖溶發育程度和巖溶水富水性不亞于T2b地層。二是T2b地層總涌水量為2.90 m3/s，但揭露時T2Z地層看，兩處瞬間涌水量是目前總量的3～6倍。三是按設計巖溶水文地質特征劃分，T2Z和T2b應同屬管道—裂隙匯流型水文地質單元。由于二者處于各自特有的自然地理背景，導致巖溶地下水富集類型的差異明顯。

2 灌漿堵水施工方案

地下水被揭露后予以封堵灌漿，其工程實例不多，也沒可供參考的規范，尤其是在高壓、大流量環境下鉆孔灌漿，目前隧洞工程施工中遇到的較少，給灌漿工藝的把握及灌漿質量與驗收標準控制帶來極大難度，因此在隧洞灌漿施工過程中，盡量吸取成熟的灌漿經驗，參考有代表性的質量控制標準。

根據洞內所揭露出的個別地段存在普遍滲漏水，出水形式眾多的特點，擬采用以堵為主、堵排結合的總體方案進行處理。一般富水區、富水區、強富水區的線狀滲水、貫穿大裂隙出水，擬先對局部集中滲漏巖體結構面出水進行封堵，以保證出碴和下一道工序施工，減小施工安全隱患。待施工條件具備時再對全洞段進行高壓固結灌漿施工。特強富水區的較大滲水擬采用引排封堵法，巖溶管道（溶洞）集中涌水段擬采用模袋灌漿封堵技術、索囊灌漿封堵技術、特種灌漿材料封堵技術對巖溶管道（溶洞）進行封堵，并最終進行隧洞高壓固結灌漿。底板兩側及底板出水擬采用局部集中封堵，在邊溝開挖至設計高程后，根據出水情況進行針對性的封堵。

封堵灌漿所用的材料主要以水泥為主，當涌突水部位封堵難度較大時，視情況分別采用特種漿材和化學漿材。灌漿封堵最大壓力按鉆孔揭露水壓力加上2.5 MPa進行控制。

通過灌漿封堵使出水洞段形成一個環狀防滲固結體，既防止了高壓水的浸入，又提高了出水洞段圍巖的承載能力，保證了隧洞安全。

3 幾點認識

第一，全面了解掌握隧洞地層巖性、構造，熟悉巖溶水發育情況及其出露特點，各種滲漏水涌水情況、涌水量大小、變化趨勢等，對制定堵水方案具有十分重要的指導性和針對性。

第二，根據現場滲漏水情況，制定適宜的灌漿封堵方案，結合施工中遇到的各種特殊情況及時作出相應的處理預案，在施工前，無論是從設計角度，還是從施工角度，都應準備一套行之有效的堵水方案，同時作多種預案備用，確保在遇到高壓大流量涌水時有據可依，使堵水處理工作順利進行。

第三，根據施工方案選擇合理的機械設備裝置。合理的機械設備配置是實現施工方案的根本保障。必須選擇有針對性的機械設備和常規設備配合使用才能達到最佳效果。

第四，必須選擇有效的灌漿材料。在材料采購之前，盡可能對國內外有關材料的性能、參數進行全面、深入了解，并采購少量材料到現場，根據現場地下水特點做對比試驗，最終選擇既經濟又有效的材料。

第五，制定合理的施工工序。施工工序應該按照有關規程、規范要求來制定，同時結合現場施工特點綜合考慮。

第六，配備高素質的工程技術人員和熟練的機械設備操作人員。作為實施方案的主體，配備人員素質的高低直接影響方案能否順利實施。培養懂灌漿堵水、并具備豐富施工經驗的施工人員，是確保方案得以順利實施的關鍵。

第七，在遇到技術性難題時，多作專題性討論會或專家咨詢會，充分聽取各方建議，從而找到最好的解決方案，確保施工順利進行。