象山隧道4號斜井復雜溶巖區(qū)段注漿加固堵水技術研究

摘 要:首先介紹了龍廈鐵路象山隧道4號斜井巖溶區(qū)段工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，結(jié)合現(xiàn)場進行了現(xiàn)場試驗，以左線DK30+026～+056段的注漿循環(huán)為例，在注漿參數(shù)、材料選用、注漿順序、施工工藝、機具設備配置以及注漿效果評定等方面，對巖溶地段全斷面超前注漿加固技術做了介紹，為今后類似工程積累了經(jīng)驗。

關鍵詞:4號斜井巖溶區(qū)段注漿堵水

中圖分類號:U455.49文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2011)05(c)-0041-02

Research on Grouting Technology in Krast section

In No．4 Inclined Shaft of Xiangshan Tunnel

Chen Haipeng

(China Railway Tunnel Group Co．， Ltd．Luoyang， 471009， Henan， China)

Abstract:The engineering geology and hydro-geology of the karst section of Xiangshan tunnel on Longyan-Xiamen railway is presented. The full-face advance grouting technology for karst area， including grouting parameters， grouting materials， grouting procedure， grouting technique， grouting equipment and grouting effect assessment are described， with the grouting in DK30+026～+056 section of Xiangshan tunnel as an example. This paper can provide reference for similar projects in the future.

Keywords:inclined shaft;krast section; grouting; water plugging

山嶺隧道地質(zhì)條件復雜，尤其在高壓富水區(qū)的長大鐵路隧道施工中，存在塌方、突泥涌水等風險，嚴重地影響施工安全和生命安全，并對環(huán)境保護構(gòu)成威脅。巖溶在我國廣泛分布于云、貴、桂、川、鄂、湘等地區(qū)，在以往的隧道施工中，積累了較多注漿地層加固和堵水經(jīng)驗，但由于地質(zhì)情況多變，受施工場地和機械設備限制，一些工藝仍需改進完善。本文根據(jù)龍廈鐵路象山隧道4號斜井巖溶區(qū)段高壓富水的特點，對巖溶區(qū)段隧道地層注漿加固堵水技術進行研究，為施工提供技術指導。

1 工程概況

龍廈鐵路象山隧道全長15898m，為Ⅰ級風險隧道。它穿越煤層瓦斯段、巖溶段、圍巖大變形段、巖爆段、巖石放射性異常段以及11條斷層帶，地質(zhì)條件極其復雜，地下水發(fā)育，涌水量大，技術含量高，施工難度及安全風險大。4號斜井進口方向需穿越F14斷層，出口方向需穿越F15、F16、F19斷層，這四條斷層均位于地表溪炳水庫的正下方或受其影響。特別是4號斜井井身全長894.28m，斜井坡度為23.04°，采用有軌提升運輸，材料運輸及開挖期間抽排水困難，提升系統(tǒng)也列為4號斜井的重大危險源之一。

因此，在隧道施工期間對該隧道巖溶區(qū)復雜地質(zhì)條件下地層注漿加固和堵水進行研究，為隧道的設計方案、施工措施有著極為重要的意義，同時對今后同類工程施工具有重要的指導意義。

2 隧道工程施工地質(zhì)情況

根據(jù)象山隧道的工程地質(zhì)特點及巖溶發(fā)育程度，為保障施工安全，施工中加強洞內(nèi)物探和鉆探手段。

2.1 施工情況

為探明掌子面前方地質(zhì)情況，2009年5月28日～6月2日施工單位在DK30+005掌子面施作5個超前水平探孔。鉆孔揭示地質(zhì)情況如下:

DK30+005～DK30+025為弱風化青灰色粉砂巖，中部夾少量肉紅色長石石英砂巖，巖體較完整～較破碎，屬硬巖，DK30+025～DK30+031為弱風化灰白色石英砂巖夾粉砂巖，巖體較破碎，屬較軟巖，DK30+031～DK30+036為可能為斷層破碎帶，巖體破碎～極破碎，弱風化～強風化，屬軟巖，斷層走向從隧道左側(cè)往右側(cè)發(fā)育，傾向由下部向上部發(fā)育。

DK30+005～DK30+035地下水發(fā)育～很發(fā)育，DK30+016、DK30+015、DK30+029、DK30+031處可能有股狀出水，DK30+033～+036段可能發(fā)育涌水。鉆孔單孔最大涌水量450m3/h，所測最大水壓為1.8Mpa。

(2)2009年6月5日經(jīng)四方現(xiàn)場會勘確定對DK30+005掌子面5個超前水平探孔實施頂水注漿施工。注漿施工完成后開挖至DK30+026實施超前水平探孔，并根據(jù)鉆孔揭示情況確定下一步施工方案。

(3)2009年6月12日作左線出口方向開挖至DK30+026，揭示圍巖為弱風化灰白色石英砂巖夾粉砂巖，巖體較完整，屬硬巖～較軟巖。

2.2 超前地質(zhì)預報情況

2009年6月12日～6月14日施工單位在DK30+026掌子面施作5個超前水平探孔，鉆孔總延米187m。鉆孔揭示地質(zhì)情況如下:

(1)DK30+026～+032為弱風化灰白～灰黑色粉砂巖夾少量石英砂巖，巖體較完整～較破碎，屬硬巖，DK30+032～+041灰白色～灰黑色粉砂巖夾少量石英砂巖，弱風化～強風化，巖體破碎～極破碎，屬軟巖，鉆進時有卡鉆現(xiàn)象，可能為斷層破碎帶，斷層走向從隧道左側(cè)往右側(cè)發(fā)育，傾向由下部向上部發(fā)育，DK30+041～+073灰白色～灰黑色粉砂巖夾少量石英砂巖，開挖面右下部部分石英砂巖為灰黃色，弱風化，巖體整體較完整～較破碎，屬較軟巖，其中DK30+041.5～+053.5段開挖面左上角發(fā)育斷層的影響帶，巖體整體破碎，屬較軟巖，對開挖有較大影響。

(2)DK30+026～+032地下水較發(fā)育～發(fā)育，普遍滲水、線狀出水，DK30+054、+055處可能有股狀出水。超前水平鉆孔最大單孔涌水量70m3/h，探孔總涌水量153m3/h。

3 注漿施工方案

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，對DK30+026～+056段采取如下施工方案:

(1)DK30+026～+056段實施30m長5m加固圈超前預注漿，參照“龍廈施 (隧)09-54”圖施工，但只實施設計圖中內(nèi)軌頂面以上4圈注漿孔，總孔數(shù)24個，孔位布置可根據(jù)現(xiàn)場情況適當調(diào)整，注漿量按照“龍廈施 (隧)09-54”圖設計注漿量的1.2倍(600m3)進行控制，注漿終壓值控制在3MPa以內(nèi)。本次注漿量包含DK30+005掌子面探孔頂水注漿量。當現(xiàn)場注漿量超過上述注漿量標準時須經(jīng)參建四方現(xiàn)場確認。

注漿工藝流程見下圖1。

4 注漿堵水方案設計

全斷面超前預注漿(加固圈厚度:B=5m，注漿位置:內(nèi)軌頂面以上。)

(1)全斷面注漿參數(shù)設計與施工[2]

DK30+026～+056段全斷面施工采用川桑豹鉆車開孔，開孔直徑φ140mm，安裝φ127mm孔口管(外徑)，前進式分段注漿;循環(huán)注漿段長度設計30m，本循環(huán)注漿完成后開挖25m，余留5m作為下一循環(huán)注漿施工的止?jié){巖墻。孔口管安設位置見下圖2:全斷面注漿孔位布置圖。注漿過程中注漿漿液采用水泥漿，水灰比為0.6:1～1:1，并可根據(jù)注漿實際情況適當注少量的水泥-水玻璃雙液漿及超細水泥-水玻璃，雙液漿體積比為0.8:1～1:1，超細水泥-水玻璃體積比:0.8:1～1:1。注漿壓力控制在2～2.5MPa。注漿順序:由上部到下部、由外圈到內(nèi)圈、由少水區(qū)到多水區(qū)、由低水壓到高水壓、間隔跳孔注漿。詳細參數(shù)見表1，全斷面超前注漿參數(shù)表。

5 注漿結(jié)束標準及效果檢查

5.1 注漿結(jié)束標準

5.1.1 單孔注漿結(jié)束標準[1]

單孔注漿以定壓定量相結(jié)合，一序孔以注漿量為主要結(jié)束標準，當注漿量達到單孔設計注量的4倍，壓力仍然不上升，可采取雙液注漿等措施結(jié)束該孔注漿。二序孔以壓力為主要結(jié)束標準。注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸下降，當注漿壓力達到設計壓力并穩(wěn)定10min后，即可結(jié)束該孔注漿。

5.1.2 全段結(jié)束標準

(1)設計的所有注漿孔均達到注漿結(jié)束標準，無漏注現(xiàn)象。

(2)按總注漿孔的5～10%設計檢查孔，檢查孔滿足設計要求。

5.1.3 注漿效果檢查

(1)分析法:通過反算注漿后地層的填充率來判斷注漿效果。

(2)鉆檢查孔法:根據(jù)檢查孔涌水量、取芯率和強度決定是否補充注漿孔。檢查孔每孔每延米涌水量大于0.15 L/min時應進行補充注漿，并達到設計要求為止。

6 結(jié)論

象山隧道具有施工線路長、地質(zhì)情況復雜等特點，其預注漿方案能否順利實施將關系整個工程的成敗。該工程自2007年初開工以來，各項施工基本按設計正常進行。目前經(jīng)過預注漿處理的高壓富水洞身區(qū)段，涌水量由原來的350m3/h，降低到堵水后涌水量137m3/h，堵水率達61%，減小了斜井抽水壓力，靜水壓力也降至1MPa以下，達到了預期的效果。實踐證明該工程的預注漿設計是合理可行的。

由于該隧道采用有軌斜井施工，存在坡度較大、地下水較為豐富等風險因素，因此必須加強施工過程中突泥涌水風險管理，做好應急預案，以保證隧道安全順利施工。

參考文獻

[1]TB10003—2005，鐵路隧道設計規(guī)范[S]．

[2]趙喜斌．象山隧道4號斜井涌水淹井處理技術[J]．隧道建設，2008，28(6)．