關角隧道三號斜井涌水段施工方案

李 亮

1 工程概況及實測涌水量

關角隧道三號斜井工區承擔正洞Ⅰ線2 459 m和Ⅱ線2 739 m的施工任務，與正洞Ⅰ線交于 DK288+510，平面交角 47°37′0″，斜井長度1 677.16 m，綜合坡度10.60%。

三號斜井地處中高山區，洞身通過地段地層主要為三疊系中下統灰巖，灰白～淺灰褐色，結晶粒狀結構，中厚層狀構造，成分為石英、長石、方解石等，鈣質膠結，巖質堅硬，圍巖整體性及自穩能力較好，圍巖段落劃分見表1。根據現場調查并結合地質超前預報資料，斜13+60～斜13+03段受地質構造影響較為嚴重，巖體破碎，圍巖呈塊石狀鑲嵌結構，節理、裂隙較為發育，以張性為主，延伸多為1.0～2.0，局部發育縱向貫通性節理、裂隙。

表1 關角隧道三號斜井圍巖段落劃分

斜13+60～斜13+03段的地質條件為地下水的排泄提供了良好的通道，地下水較為發育，為水文地質分區的中等富水區，地下水類型為巖溶裂隙，水質良好，對混凝土無侵蝕性。涌水表現形式主要為淋雨狀及股狀涌水，涌水表現特征為出水點散，涌水點位置不固定，拱部、邊墻均有出露，特別是在一些縱向貫通的裂隙中，沿環向裂隙均有出水點，施工人員無法進入洞內正常施工。2008年7月19日實測3號斜井總涌水量為8 344.9 m3/d，斜13+60～斜13+03段涌水總涌水量為6 210 m3/d，主要涌水點統計見表2。

圍繞提升民生保障能力，農村水利建設得到加強。新解決400萬農村居民和學校師生飲水安全問題，農村自來水普及率達93%，53個縣（市、區）基本實現城鄉供水一體化。頒布實施了《農田水利管理辦法》，建立“競爭立項、考評驗收、動態管理”模式，有103個縣實施小農水重點縣建設，在全國績效考核中連續四年獲優秀等次。建成“旱能澆、澇能排”高標準農田5 850萬畝（390萬hm2）。提前完成基層水利服務體系建設任務，部分市縣開通了農村水利服務熱線。

表2 三號斜井涌水點統計表

2 選擇涌水處理措施的原則

施工過程中應采取如超前鉆、紅外探水等多種手段，及時掌握前方的地質情況及涌水量的大小，在施工中應根據具體的條件按表3中的原則進行選用。

地質條件 地下水 處理措施塊狀圍巖 無或少量 全斷面快速掘進比較破碎 涌水量不大于5 m3/(m·d)超前小導管預支護，配以1榀/m的型鋼鋼架較小斷層破碎帶或節理密集帶(構造帶寬不大于5 m)涌水量5 m3/(m·d)～20 m3/(m·d)超前小導管預注漿加固，漿液采用水泥漿，配以1榀/m的型鋼鋼架較大斷層破碎帶或節理密集帶(構造帶寬5 m～20 m)涌水量20 m3/(m·d)～50 m3/(m·d)φ89 mm超前管棚，超前小導管預注漿加固，漿液采用水泥漿，配以3榀/2 m的型鋼鋼架較大的斷層破碎帶或節理密集帶(構造帶寬不小于20 m)涌水量50 m3/(m·d)～100 m3/(m·d)φ89 mm管棚，超前小導管預注漿加固并止水，漿液采用水泥漿，并配以2榀/m的型鋼鋼架。視情況再設置模筑混凝土護拱或模噴混凝土護拱較大的斷層破碎帶或節理密集帶(構造帶寬不小于20 m)涌水量不小于100 m3/(m·d)周邊帷幕注漿，漿液采用水泥漿，配以2榀/m的型鋼鋼架，加強初期支護噴混凝土的厚度。當掌子面在開挖后無法自穩時，應采取全斷面帷幕注漿，漿液以水泥漿為主，必要時可使用雙液漿塊狀圍巖 涌水量不大于50 m3/(m·d) 配備足夠的抽水能力，全斷面掘進塊狀圍巖 涌水量不小于50 m3/(m·d) 加大施工抽水能力，并實施徑向注漿塊狀圍巖 涌水量不小于100 m3/(m·d) 加大施工抽水能力，并實施周邊帷幕注漿塊狀圍巖單孔涌水量大于20 m3/h或局部總涌水量大于5 000 m3/d局部注漿，水量明顯減少后進行抽排斜井施工 涌水量不小于50 m3/(m·d)在較大方位內進行超前地質分析，盡可能對斜井進行改線

3 施工方案設計

3.1 排水方案

順坡段自然排水，反坡段在掌子面設移動潛水泵，將隧道涌水排至1號泵站內，泵站內的水通過離心泵抽至井外。工區內Ⅰ線中的施工排水通過已經貫通的Ⅱ線排至洞外，排水能力按20 h排除本段24 h的最大可能涌水量設計，設備配備見表4。

式中，R為反射系數；θ為入射角，（°）；P為零入射角縱波反射系數（截距）；G為振幅隨入射角的變化（梯度）。

3.2 斜井徑向注漿方案

針對3號涌水的特點，為加快3號斜井的施工進度，在加大斜井排水能力的同時，對斜13+60～斜13+03段實施徑向注漿止水作業。注漿終壓為1.5 MPa～2 MPa，通過試驗最后確定，擴散半徑 1.5 m，鉆孔深度3.2 m ～4.4 m，注漿管長度3.2 m ～4.4 m，注漿鋼管直徑42 mm，鉆孔直徑50 mm，孔底間距2.2 m，水泥選用42.5號～52.5號普通硅酸鹽水泥，水泥—水玻璃雙液漿與水玻璃濃度比為35 Be′，水泥漿與水玻璃體積比為 1∶1 ～1∶0.6，緩凝劑摻量為水泥用量的2%。

表4 三號斜井工區施工排水設備表

注漿施工方法為:1)在斜井周邊按100 cm～140 cm間距進行鉆孔，孔深3.2 m ～4.4 m，鉆孔沿斜井縱向間距為2.2 m，按梅花形布置，應保證90%以上的鉆孔出水，以此也可判斷出水深度。2)采用快凝混凝土等錨固材料粘結鋼管與孔壁。3)實施壓漿，壓漿過程中進行跳孔間隔壓漿，實施擠密型注漿措施。4)注漿過程中若發生串漿，則關閉孔口閥門或堵塞孔口，待其他孔注漿完畢后再打開閥門，若發生流水，則繼續注漿。直至每個孔達到注漿結束標準。段內正常涌水量的70%以上被堵住，不對斜井的正常掘進有影響，則可以結束注漿，若仍然有較大涌水，影響斜井的施工，則按以下標準執行:單孔結束標準為達到設計終壓并繼續注漿10 min以上，單孔進漿量小于20 L/min;全段結束注漿標準為所有注漿孔均已符合單孔結束條件，無漏漿現象，或者注漿后段內涌水量不大于15 m3/(m·d)～20 m3/(m·d)。

[1]關寶樹.隧道工程施工要點集[M］.北京:人民交通出版社，2003:152-163.

[2]張秋生，荊學亞.精伊霍鐵路科克喬克三號隧道突泥突水施工技術[J］.鐵道標準設計，2007(z1):186-188.

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