象山隧道4號斜井復雜溶巖區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號斜井巖溶區段工程地質和水文地質情況，結合現場進行了現場試驗，以左線DK30+026～+056段的注漿循環為例，在注漿參數、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驗。

關鍵詞:4號斜井巖溶區段注漿堵水

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

山嶺隧道地質條件復雜，尤其在高壓富水區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，并對環境保護構成威脅。巖溶在我國廣泛分布于云、貴、桂、川、鄂、湘等地區，在以往的隧道施工中，積累了較多注漿地層加固和堵水經驗，但由于地質情況多變，受施工場地和機械設備限制，一些工藝仍需改進完善。本文根據龍廈鐵路象山隧道4號斜井巖溶區段高壓富水的特點，對巖溶區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，地質條件極其復雜，地下水發育，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復雜地質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 隧道工程施工地質情況

根據象山隧道的工程地質特點及巖溶發育程度，為保障施工安全，施工中加強洞內物探和鉆探手段。

2.1 施工情況

為探明掌子面前方地質情況，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往右側發育，傾向由下部向上部發育。

DK30+005～DK30+035地下水發育～很發育，DK30+016、DK30+015、DK30+029、DK30+031處可能有股狀出水，DK30+033～+036段可能發育涌水。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日經四方現場會勘確定對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，鉆進時有卡鉆現象，可能為斷層破碎帶，斷層走向從隧道左側往右側發育，傾向由下部向上部發育，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地下水較發育～發育，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

根據現場施工情況，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軌頂面以上4圈注漿孔，總孔數24個，孔位布置可根據現場情況適當調整，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。本次注漿量包含DK30+005掌子面探孔頂水注漿量。當現場注漿量超過上述注漿量標準時須經參建四方現場確認。

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:內軌頂面以上。)

(1)全斷面注漿參數設計與施工[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;循環注漿段長度設計30m，本循環注漿完成后開挖25m，余留5m作為下一循環注漿施工的止漿巖墻。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、由外圈到內圈、由少水區到多水區、由低水壓到高水壓、間隔跳孔注漿。詳細參數見表1，全斷面超前注漿參數表。

5 注漿結束標準及效果檢查

5.1 注漿結束標準

5.1.1 單孔注漿結束標準[1]

單孔注漿以定壓定量相結合，一序孔以注漿量為主要結束標準，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束該孔注漿。二序孔以壓力為主要結束標準。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定10min后，即可結束該孔注漿。

5.1.2 全段結束標準

(1)設計的所有注漿孔均達到注漿結束標準，無漏注現象。

(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 結論

象山隧道具有施工線路長、地質情況復雜等特點，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。目前經過預注漿處理的高壓富水洞身區段，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)．