帷幕注漿在隧道突涌水問題中的應用探討

王忠文

（沈陽鐵路局沈陽工程建設指揮部，遼寧 沈陽 110002）

帷幕注漿在隧道突涌水問題中的應用探討

王忠文

（沈陽鐵路局沈陽工程建設指揮部，遼寧 沈陽 110002）

針對地下水發育的隧道，應當考慮其突涌水情況，采取“以堵為主，限量排放”的原則處理。本文通過結合摩天嶺隧道工程實例，針對該工程地下水發育、具有較強富水性的以下斷層及其影響帶。鑒于此，采取“以堵為主，限量排放”的原則，采用超前預注漿或徑向注漿等手段，降低圍巖滲透系數，控制地下水流失。

隧道施工；帷幕注漿；突涌水

1.工程概況

摩天嶺隧道設計為單線隧道，進口位于本溪市東營房鄉洋湖村小東溝組村東約400m，出口位于本溪市懷仁縣八里甸子鎮馬鹿泡龍爪溝組村西側約1km。隧道全長8620m，最大埋深398m。隧道縱坡設計為人字坡，進口段縱坡6.0‰，出口段縱坡-5.0‰。隧道進口段370m處于R=1200m的左偏曲線上，其余均位于直線段。本隧道線下按彈性支撐塊式整體道床設計。

某標段位于長白山南麓，遼東山區，遼河流域南部，鴨綠江流域西部，沿線經過中低山及丘陵地區，地形陡峭，沖溝發育。勘測區域內地表水系較發育，進口有河溝，鉆探發現地下水，水位埋深0.5-21.7m，水位高程584.69-830.79m降雨時會有較大水量流經此處。在鉆孔10-ZD-2094、10-ZD-2097、10-ZD-2099號孔處進行提水試驗，根據水文地質試驗，結核本工點路基挖方段范圍內地層等特性，該隧道及其影響范圍內地層的滲透系數推薦為K=0.00877m／d～0.0698 m／d。隧道最大涌水量預計為1000m3/d。

2.隧道突涌水處理原則

針對本工程隧道突涌水情況，本工程地下水發育、具有較強富水性的以下斷層及其影響帶。鑒于此，采取“以堵為主，限量排放”的原則，采用超前預注漿或徑向注漿等手段，降低圍巖滲透系數，控制地下水流失。結合本隧道中洞壁圍巖的出水情況，本隧道主要表現出高壓集中涌水、線狀滲水以及滲滴水情況，結合工程實踐經驗，可采取超前周邊注漿、徑向注漿、定點注漿等不同方式進行處理。對于本隧道中不同的用水形式，均為溶蝕裂隙涌水，因此本工程對隧道出現的涌水情況均采取充填(塞)式注漿。具體處理原則見表1所示。

表1 本隧道涌水處理方案匯總

3.帷幕注漿施工技術

（1）本工程針對突涌水情況，注漿方式主要是采取開挖后徑向注漿、補注漿、超前帷幕注漿以及局部注漿相結合。針對不同的注漿方式采取不同的注漿方案，結合本工程情況，筆者總結出四種注漿方案如下：1）針對于洞身開挖后徑向注漿，應當首先對注漿周圍采取固結處理，求固結范圍針對于正洞為開挖輪廓線外5m。2）針對于超前帷幕注漿應當控制其循環長度不大于27m，而且對于其固結范圍應當針對于正洞為開挖輪廓線外5m。3）針對于局部注漿處理方案，結合本工程超前預報情況，對本隧道中的局部巖溶實際分布采取局部超前注漿，對于洞身開挖后出現的地下水滲流則采取開挖后局部注漿方案。4）針對于補注漿處理方案，則應當是對以上注漿方案處理后，如果仍未達到設計要求時，則采取上述注漿方案進行補充注漿。

（2）注漿施工流程見圖1所示。在進行注漿施工前，本隧道結合超前預測報告后，結合圍巖級別、滲透系數以及涌水量等進行綜合評估，選取合適的注漿方式再進行注漿施工。

圖1 帷幕注漿工藝流程圖

進行突水、突泥危害性評判，當全斷面可能產生突水、突泥災害時，進行全斷面超前帷幕注漿，當局部范圍可能產生突水、突泥災害時，進行局部注漿。大面積注漿施工前，還應當采取施帷幕或超前局部注漿。注漿完成后應當評判注漿效果，針對于預測開挖后不會發生突水、突泥等災害時，則可以采取土方開挖，否則應當采取超前補注漿處理。開挖后進行巖壁穩定性評判，若巖壁穩定，則注漿結束，否則進行開挖后徑向補注漿。

（3）注漿施工技術措施。在正式注漿施工前，應當根據本工程地質情況的巖層中采取注漿試驗，根據注漿試驗結果從而合理地確定出注漿量、漿液配合比等相關施工參數，從而有效地提高注漿施工質量。另外，還應當準確地定位出孔口位置，確保注漿孔口設計位置與實際施工位置偏差不大于5cm，而且還應當確保偏角的準確性。鉆孔施工時應當采取鉆進一段就檢查一段，這樣可以能及時地對其采取糾偏處理，確保鉆孔質量。

注漿孔按漿液擴散半徑2.5m，環向孔底間距按4m布設，每一循環共設6環注漿孔，共設61注漿孔。為了進一步確保注漿終孔位置的準確性，應當結合出水特點以及出水孔位置對終孔采取適當調整。為了確保帷幕注漿孔施工質量，應當嚴格控制好注漿孔開孔直徑。結合工程實踐經驗，要求開孔直徑不小于108mm，終孔直徑不小于90mm，徑向注漿孔開孔直徑不小于56mm，終孔直徑不小于50mm。鉆孔和注漿順序應由外向內，同一圈孔間隔施工。針對于本工程中的地質情況存在巖層破碎情況，這較易造成坍孔事故，本工程采取前進式注漿。對于鉆孔施工中出現涌水而造成卡鉆時，則應當停止鉆孔，對其采取注漿，然后掃孔再鉆孔處理。帷幕注漿孔口設3mmφ108注漿管，徑向注漿孔口設1mmφ56注漿管，埋設牢固，并有良好的止漿設施。一個孔段的注漿作業一般應連續進行到結束，不宜中斷，應盡量避免因機械故障、停電、停水、器材等問題造成的被迫中斷。對于因實行間歇注漿，制止串漿冒漿等而有意中斷，應先將鉆孔清理至原深度以后再行復注。施工中根據探水情況決定采用堵水注漿的形式，嚴禁在探水滿足預注漿堵水標準的條件下繼續掘進。施工中可根據自身機械配置、施工方便等對開孔位置進行調整，但應保證鉆孔的終孔位置。

4.隧道突涌水施工技術措施

為了能進一步提高隧道突涌水防止效果，本工程采取一系列的控制技術措施如下：

（1）通過采用TSP203地質預報、地質雷達探測、紅外線探水儀預測、不良地質段超前水平鉆孔等措施。及時了解和掌握前方地下水情況，并根據地下水含量制定相應的處理措施。

（2）超前鉆孔一旦鉆到地下水，立即停鉆，并實施灌漿，按照注一段鉆一段的前進式注漿方式實施，直至鉆到設計深度，將超前鉆孔與超前預注漿漿納入同一個工序來實施。前后兩次超前探孔保證有最小5m的搭接長度，后一次鉆孔至少前5m在前一次的注漿巖盤內。在水壓、水量較大的情況下，堅持采用分層泄水減壓、分層注漿的方式，即下層管注漿、中層管放水和中層管注漿、上層管放水，逐層抬水把水排擠到拱頂以上規定的止水固結圈以外。做好注漿效果的檢查工作，按規定實施檢查孔，做到先檢查再開挖。

（3）為提高注漿效果，在漿液中加入特種灌漿材料。

（4）超前地質預報出涌水量不大，可能是滲滴型出水情況時，先開挖通過后再進行灌漿止水。對于部分涌水點，隧道開挖后起初涌水量不大，但若不采取措施封堵，會逐漸增大涌水量甚至轉化成突水災害而影響正常的施工生產，因此，對達不到規定的涌水點及時進行補充灌漿封堵是防突水的重要措施之一。

（5）當隧道揭露線狀滲水時，因其水壓力并不高，單點出水量也有限，一般情況下考慮周邊鉆孔水泥單漿液封堵。當出現高壓集中涌水時，外水壓力較大，流速較快，采用“分流卸壓”方案。在地下水補給區與涌水點之間實施分流，水量較小時設置分流鉆孔，以減小高壓集中涌水的外水壓力，再調整漿液膠結時間對滲水點實施灌漿，最后采用“關閘”形式封堵。

（6）當揭露出水量相對較小的高壓集中涌時水，采用鉆孔的方式分流泄壓，根據涌水量大小決定鉆孔孔徑及數量，采用管棚鉆機鉆孔，孔口安裝導流管和閥門，便于控制。分流導管安裝完成后，截取部分巖溶或裂隙水從導流管排出，使原涌水點水量減小，然后再實施注漿。

5.結語

文章通過結合摩天嶺隧道工程，針對本工程隧道突涌水情況，注漿方式采用局部注漿、帷幕注漿、開挖后徑向注漿、補注漿結合方式。進行突水、突泥危害性評判，當全斷面可能產生突水、突泥災害時，進行全斷面超前帷幕注漿，當局部范圍可能產生突水、突泥災害時，進行局部注漿，同時總結出注漿施工控制技術措施，為同行提供參考借鑒。

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[2]錢富林．關角隧道突涌水機理分析及處治技術 [J]．鐵道建筑，2014，（10）：52-56.

[3]王玉成．巖溶隧道突涌水災害注漿治理技術研究?[J]．建材與裝飾(下旬刊)，2011，（07）：35-36.

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編輯：馮惟榘

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：2095-7327（2015）-06-053-03

王忠文（1969-），男，遼寧昌圖人，高級工程師，從事鐵路建設管理工作。