淺談飛仙關隧道9.20特大涌突水處治方案

孫 密

(四川路航建設工程有限責任公司 四川成都 610000)

淺談飛仙關隧道9.20特大涌突水處治方案

孫 密

(四川路航建設工程有限責任公司 四川成都 610000)

飛仙關隧道特大涌突水發生后，超前預報單位分別超前鉆探法對飛仙關隧道掌子面前方的地質情況進行了探測。本次涌水為初步判斷為高壓、裂隙管道水，需采取措施進行處治。經評測，為確保施工及結構安全，一方面應對隧道周邊的裂隙管道進行封堵，保護地下水環境，同時加固隧道周邊危巖體，提高隧道襯砌的抗水壓能力；另一方面，隨著地下水的積聚，水壓力加大，為確保隧道結構的長期安全，應設置排水通道，對地下水進行排放，減少水壓力。因此確定的涌水處治原則為“排堵結合，限量排放”。

涌突水；隧道；涌水處置

引言

飛仙關隧道分為兩個合同段，分界樁號為K22+800（左線ZK22+800）。C6合同隧道工程為飛仙關隧道雅安段；C7合同隧道工程為飛仙關隧道康定段。隧址區屬構造剝蝕中低山地貌，區內溝谷縱橫，山巒起伏，地形切割較強烈。隧道所穿越的山體最高點海拔標高約1516.9m，隧道洞口外溪溝海拔約610.0m，相對高差約906.90m。隧道開挖掌子面巖性主要為細砂巖：灰白、肉紅色，礦物成分主要為長石，石英等，鈣質膠結，細粒結構，中～厚厚層構造，巖質較堅硬，偶夾礫巖。隧址區地下水類型主要為基巖裂隙孔隙水。基巖裂隙孔隙水主要賦存于基巖裂隙及砂巖孔隙中，因場地巖性較多，破碎程度不一，不同巖性的富水性、透水性差異較大，主要接受大氣降水的補給，向坡下溝河谷內排泄。其中砂巖、粉砂巖透水性較好，泥巖透水性較差，為相對隔水層。斷層上盤主要為夾關組、天馬組砂巖，為相對含水層，在斷裂帶周圍，裂隙發育，局部存在富水段的可能，因此，施工中應注意及時采取相應的防范措施。

1、施工情況介紹

1.1涌水量監測

2015年9月20日凌晨0：40左右，右洞完成K23+709-K23+708段開挖及支護工作后，在準備下循環開挖工作過程中發現掌子面開挖臺車出現上浮現象，大約30分鐘后，已上浮1m多高，發現異常情況，隧道現場管理人員立即啟動應急預案組織人員撤離施工現場，當工人撤離至右線洞口時，洞內涌水夾雜著碎石土從隧道路面涌至洞口。涌水在隧道內路面漫流，漫流水深10～20cm。涌水發生后，施工單位委托天全水文站對右洞掌子面涌水水量進行實測，涌水流速為1.77m3/s，即涌水量為152928m3/d，水溫11℃。通過對涌水量進行連續監測，截至2016年2月22日，涌水量衰減至31780 m3/d。本次涌水為高壓涌突水，來水方向為底板，水壓力造成底板隆起，掌子面開挖臺車隨底板一起上移，臺車頂面頂至拱頂，由于水壓力過大，底板繼續隆起，造成開挖臺車立柱彎曲變形，底板最初隆起約1m，此后隨著水壓力增大，底板繼續隆起，經測量底板隆起約2.1m。

1.2涌水帶來的后果

涌水發生后，右洞掌子面K23+708發生了坍塌，坍塌體掩埋了開挖臺車。臺車段K23+708～+716初支右邊墻出現了內移開裂約60cm，拱頂鋼架發生了彎曲變形。右洞K23+716～+740段初期支護表面開裂，局部拱頂鋼拱架變形扭曲，右拱肩發生內移變形，最大變形量達350mm，已侵占二襯界限，需進行拆除換拱處治。由于涌水夾雜碎石土及細顆粒泥質物質，造成中央排水溝淤積，排水不暢。

2、本次涌水處治方案

2.1應急處理措施

左洞掌子面進一步反壓回填，防止掌子面進一步發生坍塌，要求反壓回填至掌子面拱頂，并對反壓回填渣體噴C20砼封閉，厚15cm。對左、右洞掌子面附近進行臨時加固，加固段落初步確定為：ZK23+735～ZK23+715、K23+744～K23+714。加固參數為：I18拱架@80cm，鋼架連接鋼筋Φ22鋼筋@100cm，Φ25鎖腳錨桿每榀布置4根，臨時鋼架背后及附近噴C20混凝土，確保鋼架受力良好，要求鋼拱架從洞口方向掌子面方向加固，并盡可能貼近掌子面，加固過程中應注意觀察洞內狀況，保證加固人員施工安全。

掌子面附近施作超前鉆孔3個。左、右洞掌子面附近30m范圍內，加密布設量測斷面，間距5m/個。對左、右洞出水水量及出水情況進行監測，每天實測水量不少于1次，記錄水質、水量變化情況。對右洞掌子面涌水取水樣3～4組進行全分析，水樣應間隔2～3天取樣或水質發生明顯變化時取樣。

2.2超前預報

涌突水發生后，超前預報單位分別超前鉆探法對飛仙關隧道掌子面前方的地質情況進行了探測。

2.2.1 右線K23+730斷面斜向60°鉆孔

布孔位置于隧道上導坑落底面隧道軸線附近，方向為與水平方向成60度夾角斜向下，鉆探深度35m，0～0.8m圍巖地質完整性較差，巖體較破碎；0.8～17m圍巖地質完整性一般，強度一般，在17m（垂直距離深度14.7m）處有地下水流出，17～35m圍巖整體地質完整性較好，強度一般，局部巖體較破碎，局部含薄層軟泥夾層，地下水流出量未見增大。

2.2.2 右線K23+721斷面斜向30°鉆孔

布孔位置于隧道上導坑落底面距右側拱腰2m，方向為與水平方向成30度夾角斜向下，鉆探深度35m，0～3.2m圍巖地質完整性較差，巖體較破碎；3.2～12.8m圍巖地質完整性一般，強度一般，在12.8m（垂直距離深度6.4m）處有地下水順鉆桿呈細股狀流出；12.8～28m圍巖地質完整性一般，強度一般，局部含薄層軟泥夾層；28～35m圍巖整體地質完整性較好，呈層狀結構，局部巖體較破碎，局部含有薄層軟泥夾層，地下水流出量未見增大。

2.2.3 右線K23+720斷面豎向鉆孔

布孔位置于隧道上導坑落底面距右側拱腰1.5m，方向為垂直向下，鉆探深度30m，0～1m圍巖地質完整性較差，巖體較破碎；1～11.5m圍巖地質完整性一般，強度一般，11.5m處有地下水順鉆桿呈股狀流出；11.5～16m圍巖地質完整性一般，強度一般，局部含薄層軟泥夾層；16～30m圍巖整體地質完整性較好，強度一般，孔內返渣主要為顆粒狀粉砂巖，偶有泥漿，局部含薄層泥夾層，地下水流出量未見增大。

3、右洞涌突水處治方案

3.1排水方案

在K23+716設置C20砼攔水墻，K23+716～+795設置臨時排水溝，將掌子面涌水集中引排至中央排水溝。攔水墻高1.0m，寬0.6m。涌水造成中央排水溝淤積，應進行清理，右洞中央排水溝已施工至K23+795，需對整個隧道中央排水溝及停車帶檢查井進行清理，左洞中央排水溝已施工至ZK23+750，需對ZK23+750～+950（停車帶檢查井）段進行清理。隧道路面已施工基層，清理中央排水溝需機械破損基層，電纜溝蓋板需重新施作。

3.2超前管棚

掌子面退后10m，在K23+718處施作φ127超前大管棚，拱部150°布設，環向間距30cm，單根長30m，外插角5～10°。在管棚尾端K23+698～+688增加單層小導管超前支護。

3.3注漿加固

由于涌水沖刷，變形臺車底部縱向梁部分懸空，采用C20砼澆筑加固基礎。保留受力框架，切割其余構件，為處治提供操作空間。對涌水段，從洞外方向逐榀增加臨時鋼架加固，并進行開挖后周邊注漿加固，確保該段不發生垮塌，盡快到達掌子面，形成工作面，后期根據出水情況或涌水量大幅減小后，對該段進行換拱處理。隧道開挖輪廓線外4.5m，注漿孔孔口環向間距1.5m，縱向間距1.5m，梅花型布置，注漿孔孔徑φ46，孔口設0.5m長φ54熱軋無縫鋼管作為孔口管，為了使鉆孔穿過不同的巖層界面便于漿液擴散，注漿孔與隧道軸線呈90°，孔深4.0m。

灌漿以堵水和集中排水的方式為主，其中堵水灌漿采用CS漿，C：S=1：(0.4～0.6)(體積比），水泥漿水灰比0.8：1～1：1，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃模數2.8，水玻璃濃度35Be/；以加固圍巖為主采用純水泥漿。對于一個注漿段，從兩邊到中間，分兩序隔排施作，對于同一排孔按由上到下的順序進行。一般情況下均采用全孔一次注漿，當成孔性差時應分兩段采用前進式注漿。注漿壓力1.0MPa，采用純壓式灌漿，壓力表應安裝在孔口進漿管路上。壓力讀數讀壓力表指針擺動的中值，壓力表指針擺動范圍應小于灌漿壓力的20%，擺動幅度宜做記錄。第一序孔按注漿量進行控制，注漿量達到或接近預估注漿量可結束本孔注漿；第二序孔按注漿壓力進行控制，注漿壓力達到設計壓力，注漿量逐漸減少，最終小于1L/min·m，并維持10min以上，可結束本孔注漿。注漿效果檢查應在注漿結束7d后進行，采用單點壓水試驗,檢查孔數量應不少于注漿孔數量的2%,要求透水率不大于2Lu，孔段合格率應在80%以上，不合格孔段的透水率值不超過設計規定值的50%，且不集中，灌漿質量可認為合格，否則應加密鉆孔注漿。

4、結束語

在施工的過程中，不僅各項工藝要嚴格把關，還要注意對安全作業的把控。對洞外水溝設置護欄，臨時照明，防止意外發生。洞內應急施工作業、監控量測、超前鉆孔等工作在施作過程中應有專職安全員值守確保安全。在發現異常情況時必須立即撤出，洞內嚴禁其它作業及無關人員進入洞內。所有進入洞內人員必須穿救生衣，并在作業區旁放置救生筏備用。進一步加強隧道進洞管理，嚴格控制進洞人員數量。

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1007-6344（2017）05-0039-02