談中梁山2號(hào)隧道巖溶涌水段施工

劉永浩

(上海建科工程咨詢有限公司，上海 200031)

1 工程概況

重慶市軌道交通六號(hào)線二期中梁山2號(hào)隧道，全長(zhǎng)4 322 m。根據(jù)本工程地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，施工中可到高壓力、大流量的地下水，水壓力達(dá)2.5 MPa以上，地下水異常豐富。為確保安全、快速通過(guò)此巖層，治水、止水是關(guān)鍵。施工過(guò)程中于2011年10月24日上午于坐標(biāo)里程YDK48+917.3處的掌子面左下方突發(fā)涌水事件。水量最大時(shí)達(dá)到近3萬(wàn)m3/d。查閱工程地質(zhì)勘查報(bào)告結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定本段地質(zhì)情況為:巖性以碳酸鹽巖為主，偶夾泥質(zhì)巖類，巖溶凹槽，屬富水地段。巖體破碎～較破碎，呈破碎狀松散結(jié)構(gòu)，層間結(jié)合力差，圍巖自穩(wěn)性差，易坍塌。監(jiān)理單位在10月24日組織現(xiàn)場(chǎng)討論處置會(huì)后，于2011年10月26日上午組織業(yè)主、地勘、設(shè)計(jì)、施工、第三方監(jiān)測(cè)等單位和專家組的相關(guān)人員在中梁山項(xiàng)目部會(huì)議室召開(kāi)該里程突水地質(zhì)事件的專家咨詢論證會(huì)議。經(jīng)參會(huì)各方討論認(rèn)為中梁山2號(hào)隧道YDK48+917.3里程處的突水地質(zhì)事件的處理以堵為主。為此需要對(duì)掌子面前方25 m范圍按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的全斷面帷幕注漿進(jìn)行堵水作業(yè)。全斷面帷幕注漿，并在掌子面處施作一道3 m厚止?jié){墻。完成注漿后，水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行洞身開(kāi)挖及初期支護(hù)施工。根據(jù)圍巖情況，為保證施工安全采用臺(tái)階法開(kāi)挖。

2 注漿止水施工

全斷面帷幕預(yù)注漿堵水，注漿范圍為隧道開(kāi)挖線以外8 m，注漿段長(zhǎng)度為25 m，具體方案見(jiàn)圖1。

圖1 全斷面帷幕注漿縱斷面圖

2.1 止?jié){墻的確定

由于此段施工開(kāi)挖涌水的突然性，且水壓力值較大，經(jīng)與設(shè)計(jì)和各方商定，將掌子面前方澆筑厚度為3.0 m的混凝土止?jié){墻，止?jié){墻澆筑前，先根據(jù)水流量以及出水的部位預(yù)埋200套～300套管數(shù)根，暫時(shí)起到導(dǎo)流、泄壓的作用，以防止水壓過(guò)大壓壞已澆筑的止?jié){墻。管前端焊接止水閥門(mén)，待注漿起到一定效果，水壓減少時(shí)，再關(guān)閉前端止水閥門(mén)，將掌子面封閉。

2.2 注漿方式和分段長(zhǎng)度的確定

1)注漿方式。

由于巖層破碎容易造成坍孔時(shí)，采用前進(jìn)式注漿。

2)分段長(zhǎng)度。

根據(jù)巖層裂隙發(fā)育程度、涌水量大小，經(jīng)與設(shè)計(jì)、地勘等相關(guān)部門(mén)商量決定，采用全斷面帷幕注漿，采用前進(jìn)式分段注漿方式，即先用鉆機(jī)開(kāi)深2.5 m～3.0 m，直徑130 mm孔，安設(shè)、固結(jié)孔口管，然后在孔口管內(nèi)鉆設(shè)φ90 mm注漿孔。每次注漿分段長(zhǎng)度為3 m～5m，即鉆進(jìn)3m～5m，注漿一次，注漿結(jié)束后再鉆3m～5m進(jìn)行注漿，依次循環(huán)，直到結(jié)束該孔注漿。

2.3 注漿參數(shù)

注漿參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 全斷面帷幕注漿參數(shù)表

注漿施工中，注漿參數(shù)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

圖2 全斷面帷幕注漿施工工藝流程圖

2.4 注漿工藝

全斷面帷幕注漿施工工藝流程見(jiàn)圖2。

2.5 注漿機(jī)械的選擇

1)鉆機(jī)的選擇。鉆機(jī)選用MK-5型鉆機(jī)，其鉆孔深度可達(dá)到35 m，鉆孔直徑最大可達(dá)到130mm，鉆頭可根據(jù)孔徑的大小調(diào)換，以滿足施工需要。

2)注漿泵選擇。注漿泵采用YZB-100/9液壓雙液注漿泵，其參數(shù)見(jiàn)表2，可注單液漿、雙液漿、化學(xué)漿，該泵配有雙液調(diào)節(jié)器，利用工作介質(zhì)(漿液、油液)傳遞壓力信號(hào)，組成閉環(huán)自動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)控及時(shí)準(zhǔn)確，可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)排漿量及排漿壓力，并具有按照預(yù)定的注漿終壓自動(dòng)調(diào)節(jié)排漿量的性能，其排漿壓力可在0 MPa～9 MPa之間調(diào)節(jié)。

表2 YZB-100/9液壓注漿泵參數(shù)表

3 注漿后洞身開(kāi)挖及初期支護(hù)施工

完成注漿后，于掌子面打檢查孔，對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，檢查孔中水流量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的數(shù)值后，方可進(jìn)行后期洞身開(kāi)挖及初期支護(hù)施工。如果水量仍然較大，可與設(shè)計(jì)、地勘等相關(guān)人員進(jìn)行研究決定，加密注漿孔的數(shù)量，調(diào)整漿液的配比和濃度或者調(diào)整漿液的種類，繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)注漿，直至檢查孔中的水流量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的流量后，方可繼續(xù)后期的開(kāi)挖工作。此段圍巖情況較差，因此采用臺(tái)階法進(jìn)行施工，開(kāi)挖順序見(jiàn)圖3。初期支護(hù)緊跟掌子面。

圖3 臺(tái)階法開(kāi)挖工藝圖

在拱部超前支護(hù)施工后，沿隧道開(kāi)挖輪廓線環(huán)向開(kāi)挖。開(kāi)挖進(jìn)尺控制在每循環(huán)2 m～3 m拱架。開(kāi)挖后立即出噴3 cm～5 cm混凝土封閉，并架設(shè)鋼拱架。按照設(shè)計(jì)要求施作鎖腳錨桿和系統(tǒng)錨桿，噴射混凝土。開(kāi)挖支護(hù)后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行中、下臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)，使初期支護(hù)及時(shí)到位，以避免隧道因破碎圍巖而引起支護(hù)結(jié)構(gòu)收斂不能達(dá)到穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致隧道失穩(wěn)。

根據(jù)圍巖量測(cè)，隧道圍巖在上斷面開(kāi)挖支護(hù)一周后，初期支護(hù)變形不收斂，圍巖變形不趨于穩(wěn)定，停止掌子面掘進(jìn)開(kāi)挖，進(jìn)行仰拱開(kāi)挖支護(hù)，使初期支護(hù)形成支護(hù)閉合環(huán)。

4 施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

1)注漿鉆孔的方向、深度都要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

2)安裝孔口管時(shí)，孔口管的安裝必須牢固、密實(shí)。

3)各連接部件均應(yīng)采用符合要求的高壓配件，安裝高壓管路和泵頭各部件時(shí)，各絲扣的連接必須擰緊，注漿前必須對(duì)各連接部位進(jìn)行檢查，確保連接完好，以免脫開(kāi)傷人。

4)注漿結(jié)束后，應(yīng)綜合分析鉆孔注漿記錄，并在出水量較大或注漿薄弱處打檢查孔，檢查注漿效果，如不能滿足要求，則要進(jìn)行補(bǔ)注。

5)開(kāi)挖作業(yè)必須嚴(yán)格按照方案施工，做到短進(jìn)尺、弱爆破、緊封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè);施工支護(hù)必須緊跟掌子面，做到一循環(huán)一支護(hù)。

6)架設(shè)拱架后必須安裝鎖腳錨桿，當(dāng)?shù)刭|(zhì)軟弱時(shí)，安裝注漿鎖腳小導(dǎo)管;下部開(kāi)挖接腿必須左、右錯(cuò)開(kāi)施工，錯(cuò)開(kāi)距離不小于3.0 m，嚴(yán)禁同一拱架左、右兩側(cè)同時(shí)施工。

7)強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，做好安全應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)安全應(yīng)急措施，確保施工安全。

8)做好突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)防。

5 結(jié)論與建議

1)開(kāi)挖前應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)探測(cè)和圍巖監(jiān)測(cè)，根據(jù)開(kāi)挖面揭露的地質(zhì)條件及對(duì)地下水的觀察情況，對(duì)開(kāi)挖面前方地下水的賦存情況做出詳細(xì)準(zhǔn)確的超前地下水預(yù)報(bào)，并根據(jù)超前預(yù)報(bào)資料制定詳細(xì)的高壓水防治方案。

2)隧道注漿堵水是隧道施工中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，尤其是在南方降雨較多的地區(qū)。特別需要注意的是在一些水文地質(zhì)比較復(fù)雜的地區(qū)，隧道內(nèi)的止水工作就愈加復(fù)雜。遇到此種情況一定要根據(jù)設(shè)計(jì)、地勘及監(jiān)測(cè)單位的意見(jiàn)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的操作流程執(zhí)行。以降低工程風(fēng)險(xiǎn)，保證施工質(zhì)量。

3)盡可能地根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，將水堵在掌子面的后方，此種方法比將水放出后再治理要簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的多。

4)監(jiān)理工程師應(yīng)注意注漿工作的監(jiān)督管理，做好相應(yīng)的旁站記錄。在確保工程質(zhì)量的同時(shí)，為施工單位的后期計(jì)量工作提供可靠的依據(jù)。

5)注漿必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求注漿壓力或注漿量，注漿結(jié)束開(kāi)挖前，應(yīng)打孔檢查，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行下一步開(kāi)挖。

［1］重慶市軌道交通六號(hào)線二期工程施工圖設(shè)計(jì)［Z］.

［2］國(guó)家、省、市現(xiàn)行有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范及針對(duì)安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、水土保持方面的政策和法規(guī)［Z］.

［3］GB 50299-1999，地下鐵道施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［4］GB 50108-2008，地下工程防水技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］TB 10417-2003，鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［6］TB 10108-2002，鐵路隧道工噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范［S］.