秀山隧道全斷面帷幕注漿固砂止水技術研究

陳先智 韓銀利

(中鐵隧道集團二處有限公司，河北燕郊 065201)

1 隧道水文地質概況

秀山隧道穿越里山背斜和五里箐向斜兩個地質構造單元，并下穿庫南河;預測全隧正常涌水量15.65×104m3/d，最大涌水量23.5×104m3/d。PDK35+770～PDK33+900段為里山背斜翼部—核部—翼部，核部為震旦系上統陡山陀組(Zbd)白云巖、砂巖、泥灰巖夾頁巖，巖石節理裂隙、發育，從本段地層組合和多處的低阻變化，反映該段較為富水，碎裂發育。由于大斷裂和裂隙大面積發育，發育多條剪脹裂隙，造成段內裂隙水連通性好，加之隧道埋深較大，不排除發生大規模涌水突砂石的可能。根據設計提供地質資料，PDK33+900～PDK33+000段為五里箐向斜翼部—核部—翼部。五里箐向斜段有出現大規模涌水、突泥的風險，該段采用局部或全斷面帷幕注漿，其余地段按“以排為主，防、排、截、堵結合，綜合治理”的原則實施各項工程措施。

2 帷幕注漿相關參數

2.1 施工工藝

工藝流程圖見圖1。

圖1 帷幕注漿施工工藝流程圖

2.2 注漿孔的布置及孔深

平導3號迂回導坑帷幕注漿里程Y3K0+033處，注漿分三環實施，第一環長10 m，第二環長19 m，第三環長30 m，全斷面布孔47個(見圖2)。

2.3 注漿設計參數

1)注漿方式及方案。注漿方式采用超前帷幕注漿、開挖后全斷面徑向注漿、局部注漿、補注漿四種方式相結合。a.超前帷幕注漿:每一循環長度為30 m，固結范圍為開挖輪廓線外3 m。b.開挖后全斷面徑向注漿，固結范圍為開挖輪廓線外3 m。c.局部注漿:分局部超前預注漿，開挖后局部注漿等幾種，根據綜合地質超前預報探明的局部巖溶實際分布及開挖后地下水滲流狀態分別采用。d.補注漿為按上述三種注漿方式實施后，仍未達到設計要求時，根據實際情況選擇上述注漿方式一種或多種進行補充注漿。2)注漿擴散半徑:1.5 m。

圖2 超前帷幕注漿孔位布置圖

2.4 導向管埋設和止漿墻施作

1)注漿鉆孔前，埋設φ100導向管:導向管是一端焊有法蘭盤的鋼管，長度根據需要確定，一般不小于2 m。測量鉆孔出水壓力及涌水量;安裝注漿栓塞。根據設計布置進行現場定位安裝。2)止漿墻厚2 m，采用C20混凝土全斷面澆筑。導向管按設計參數布置，預埋于止漿墻中。

2.5 鉆孔

1)鉆機就位。測量技術人員根據導向管在止漿墻上用紅油漆標出孔號。鉆孔方向控制:根據止漿墻預埋導向管的角度，在鉆孔過程中也要及時檢查校正鉆桿方向。2)鉆孔。施鉆過程中，單孔出水量小于30 L/min，繼續施鉆;單孔出水量大于30 L/min，立即停鉆進行注漿。

2.6 注漿施工方法

一般地段采用純水泥漿，水灰比 0.5∶1 ～0.8∶1(必要時采用TGRM漿液)。水壓高、水量大時采用雙液漿。

純水泥漿配制:先在攪拌機內放入定量清水進行攪拌，待全部溶解后放入水泥，繼續攪拌3 min即可。向孔中注漿:巖石破碎難以鉆進或遇大量涌水時，要立刻注漿加固圍巖或堵水，然后掃孔鉆進、注漿，如此往復，直至達到設計深度完成全孔注漿為止。如鉆孔過程中水量不大，可鉆進8 m～10 m，注漿，再掃孔鉆進8 m～10 m，注漿，直至設計深度完成全孔注漿為止。

預注漿終壓:設計注漿壓力(終壓值)=水壓力P水+2 MPa。

3 注漿機配置

1)2TGZ技術數據表見表1。

表1 2TGZ技術數據表

2)注漿中經常出現的故障及排除和預防的方法見表2。

表2 注漿中常見故障及排除和預防方法

4 帷幕注漿參數

4.1 雙液漿配合比

由于該過程的涌水量大，速度快，水壓力大，因此經過比較論證決定采用純水泥漿配合雙液漿注入，根據注漿對漿液凝膠時間的要求，根據現場進行了有效的漿液配合比試驗，不同配合比的漿液凝膠時間如表3所示。

表3 水泥、水玻璃、液態速凝劑雙液漿凝膠時間Vc∶Vs或 Vc∶Vz(水玻璃 36 Be'、液態速凝劑 DM-8B)

4.2 漿液的滲透能力

滲透能力又稱滲透性，指漿液注入巖層的難易程度。對于懸濁液，滲透能力取決于顆粒大小。注入系數計算K=D/d(≥3)，D為砂性土空隙直徑;d為漿液顆粒直徑。根據試驗砂性土空隙直徑必須大于漿液顆粒直徑的3倍以上漿液才能注入。

5 結語

采用全斷面帷幕注漿施工技術對于較大的涌水整治有了較強的指導意義，防止了地下水資源的流失，保護了周圍的環境，圍巖的穩定性得到了提高。但由于巖溶裂隙連通性好，而全斷面帷幕注漿鉆孔數量較多，因此注漿孔布置和數量的優化是值得探討的一個問題。

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