淺談隧道突水的整治

摘 要:介紹鐵峰山二號(hào)隧道遭遇罕見“突水”災(zāi)害后，采用單、雙液注漿得以快速通過突水段的施工工藝。

關(guān)鍵詞:隧道突水單、雙液注漿

中圖分類號(hào):U457文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(c)-0069-01

1 涌水及坍塌概況

鐵峰山2#隧道是重慶萬州至開縣高速公路關(guān)鍵性控制工程，隧道為單向行駛四車道雙洞特長隧道，全長6000多米。右線我G3合同段自K25+105～K28+084.8，全長2979.8m，于2004年1月1日正式開工。當(dāng)隧道開挖至K26+187位置時(shí)隧道圍巖地質(zhì)變差，掌子面開始出現(xiàn)涌水，2004年9月24日晚開挖初支至K26+170，掌子面開始出現(xiàn)大涌水和坍塌現(xiàn)象，掌子面中部向前跨塌17m之多，涌水量5萬m3/d，施工被迫停止。通過帶水清理坍塌掌子面至里程K26+150，于10月23日，掌子面涌水又把前方圍巖沖坍成16～17m長的導(dǎo)洞狀坍塌體，現(xiàn)坍塌范圍在隧道中部，拱頂以上8m，寬有6m左右，長17m，掌子面線路方向右側(cè)坍塌處有一集中出水洞，左側(cè)也有股狀滲水，右線掌子面涌水量達(dá)3.7萬m3/d。

涌水是從下往上翻涌，可判斷水源主要來自暗河，通過層間滑動(dòng)的斷層相聯(lián)通，地下有較復(fù)雜的巖溶通道。我們經(jīng)過反復(fù)研究篩選，制定了單、雙液注漿的施工方案。現(xiàn)將我們的作法及體會(huì)作一介紹，希望能給同行提供借鑒。

2 治水原則及措施

在統(tǒng)籌考慮隧道排水對生態(tài)環(huán)境影響、隧道工程經(jīng)濟(jì)投入和目前隧道修建技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，結(jié)合本隧道設(shè)計(jì)和現(xiàn)狀，提出“大堵小排、堵排結(jié)合，以堵為主，限量排放，保護(hù)環(huán)境”的治水原則。

通過注漿施工，對涌水段(或點(diǎn))進(jìn)行注漿堵水，達(dá)到限量排放的目標(biāo)。同時(shí)，通過對涌水段混凝土襯砌結(jié)構(gòu)背后增設(shè)排水系統(tǒng)，達(dá)到排水泄壓的作用，確保混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的安全。通過對富水段與前后其他段落實(shí)施分區(qū)防水等措施，以滿足隧道運(yùn)營防水標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 注漿治水總體方案及施工順序

根據(jù)出口施工段出水點(diǎn)涌水情況，對該涌水段的處理總體方案是:先徑向注漿補(bǔ)強(qiáng)，再通過底部注漿加固，保證仰拱開挖施工的安全，待仰拱施工完成后根據(jù)涌水點(diǎn)出水情況再對涌水點(diǎn)進(jìn)行治理。

由于左右線可能存在水力聯(lián)系，因此左右同時(shí)采用注漿加固施工。

4 注漿材料

普通水泥單液漿:凝膠時(shí)間長，具有較長的可注期，有較高的固結(jié)體強(qiáng)度，單價(jià)低。但由于初凝時(shí)間長，易被地下水稀釋，影響其凝膠化性能和強(qiáng)度，易于引起滲漏水。適用于徑向注漿孔，垂直注漿孔無水或少水時(shí)，以及頂水注漿孔無流動(dòng)水。注漿材料配比W:C=(0.6～0.8):1

水泥水玻璃雙液漿:

水泥-水玻璃雙液漿:凝膠時(shí)間可控，可以達(dá)到控域注漿目的。可注性較好，早期強(qiáng)度較高，耐久性較差，利于注漿后就立即進(jìn)行開挖施工。W:C=(0.8～1):1，體積比:C:S=1:(1～0.3)

C:S是水泥漿的體積與水玻璃的體積之比。C:S用多大為好，應(yīng)依據(jù)巖層裂隙大小，滲透性系數(shù)大小，鉆孔涌水量或吸水量的大小以及預(yù)期的注漿范圍、擴(kuò)散半徑等因素，根據(jù)試驗(yàn)或依照經(jīng)驗(yàn)來確定。一般用C:S＝1:0.4～1:1，在此范圍內(nèi)，混合漿液的凝膠時(shí)間合適，漿液結(jié)石體強(qiáng)度較高，特別是早期強(qiáng)度(三天)較高。

凝膠時(shí)間是從兩種漿液混合時(shí)開始到混合漿液停止流動(dòng)為止的時(shí)間，它是注漿的一個(gè)重要參數(shù)，合適的凝膠時(shí)間可使注漿取得滿意的效果，在裂隙發(fā)育，涌水量大的巖層注漿，宜用較短的凝膠時(shí)間:反之，凝膠時(shí)間應(yīng)延長。

(1)水玻璃模數(shù)M是表明水玻璃性質(zhì)的主要指標(biāo)。一般M越大，水玻璃比重就愈大，黏度越高，可注性差。M越小反之。M一定時(shí)，溫度高，黏度低，溫度越低，黏度越高。一般注漿用水玻璃溶液的模數(shù)M=2.4～2.8。

(2)波美度為30～45Be′，這一范圍內(nèi)的水玻璃凝膠時(shí)間和結(jié)石體強(qiáng)度都較好。

(3)水玻璃稀釋

商品水玻璃濃度一般50Be′，注漿使用的水玻璃濃度一般Be′=30～35，Be′愈小凝膠時(shí)間越短，反之則長。因此使用時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行稀釋。

—稀釋用水量(l)；—原水玻璃稀釋前濃度；—水玻璃稀釋后的比重；—水的比重；—被稀釋水玻璃體積。

5 注漿順序

鉆孔注漿從大里程向小里程方向?qū)嵤g隔跳孔、隔排方式進(jìn)行，實(shí)施擠密型注漿措施。

6 監(jiān)控量測

為了保證在注漿過程中結(jié)構(gòu)的安全，防止因水壓過大而引起圍巖局部發(fā)生開裂破壞等，在注漿過程中應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控量測，確定注漿過程引起的支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖變形變化趨勢，判斷支護(hù)穩(wěn)定性狀態(tài)，直接指導(dǎo)施工。

注漿過程中要進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂監(jiān)測。

在注漿段，A項(xiàng)監(jiān)測每10m布置一個(gè)斷面，每斷面布置水平收斂2對，拱頂下沉測點(diǎn)一個(gè)。并設(shè)置B項(xiàng)監(jiān)測斷面，涌水段坍方段布置一個(gè)斷面，YK26+220處布置一個(gè)斷面，以測試水壓力及其他力學(xué)指標(biāo)。

頂水注漿期間增加監(jiān)測頻率。

收斂速度v<1mm/d時(shí)正常施工；v=1～5mm/d應(yīng)加強(qiáng)觀測，適當(dāng)采取措施；v=5～10mm/d時(shí)，應(yīng)調(diào)整施工方案，加強(qiáng)支護(hù)，v>10mm/d時(shí)，圍巖處于急劇變化狀態(tài)，暫時(shí)停止施工，采取特殊措施進(jìn)行處理。

7 施工注意事項(xiàng)

在涌水段的整治過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)制備漿液時(shí)必須保證其質(zhì)量，儲(chǔ)漿桶必須設(shè)過濾網(wǎng)，以防雜物堵塞注漿泵。(2)漿液攪拌應(yīng)均勻，一般水泥漿攪拌時(shí)間為3～5分鐘，但不得超過30分鐘。未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴(yán)禁使用。(3)注漿過程中，時(shí)刻注意泵壓和流量的變化。(4)一臺(tái)泵發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即換上備用泵繼續(xù)注漿。(5)保持注漿管路暢通，防止因管路堵塞而影響注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的判斷。(6)嚴(yán)格進(jìn)行注漿效果檢查評定，符合要求時(shí)才能結(jié)束注漿作業(yè)。當(dāng)未達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)孔注漿。

8 結(jié)論

由于采用了大管棚單、雙液注漿的施工技術(shù)，措施得當(dāng)，涌水段治理順利，加快了施工進(jìn)度，確保了工程質(zhì)量，為后序工程的施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]隧道施工要點(diǎn)集.成都:人民交通出版社，2002.

[2]公路隧道施工技術(shù)規(guī)范.北京:人民交通出版社，1994.