礦山法隧道穿越風化深槽專項施工方法

江子龍

合誠工程咨詢集團股份有限公司（361000）

礦山法隧道穿越風化深槽專項施工方法

江子龍

合誠工程咨詢集團股份有限公司（361000）

由于地質勘探存在固有的局限，風化深槽的位置在哪兒、槽內有何物質、水力學數據等要素不能全部搜集，需要在施工實踐中實際查清，否則，可能會因為設計方案的不合理無法及時采取緊急措施而導致勘探失敗，甚至發生災難性事故。

礦山法；隧道；風化深槽

0 引言

風化深槽段圍巖破碎，為全～強風化帶，巖體強度低，自穩能力差，且位于海底，水壓大，在極端地質條件下存在發生滲透破壞的可能，施工難度極大，并由于頭頂無限海水，施工風險極大。故能否安全通過海底風化深槽，是礦山法隧道穿越風化深槽專項工程施工成敗的關鍵和難點。

1 施工工藝流程及方法

施工測量→超前地質預報→全斷面、周邊帷幕、局部裂隙注漿堵水→取芯檢查效果驗證→超前預支護→開挖支護→監控量測→二次襯砌施工→水溝、鋪底施作。風化深槽地段施工工序見圖1“海域礦山法風化深槽段施工工藝流程圖”。

1.1 前期工作

穿越風化槽段應系統做好超前地質預報，提前探明風化槽土石交界面位置及走向。

1.1.1 超前地質預報流程

以常規地質綜合分析法為前提，在施工中，TSP202/203系統要進行遠距離宏觀把控，地質雷達要進行短距離定位，持續地下水探測由紅外線探水儀進行，抓住水平鉆孔這個關鍵環節，構建綜合全面的地質預報系統。在施工進程中，從當前地質情況出發，利用地質素描推測周圍地質現狀，由超前加深炮孔配合進行更準確的地質情況的預測。

1.1.2 地質預報的種類

首先，要保證預報的準確性，離不開超前地質工作遠近配合、高低對比等的辦法。其次，長距離、中距離、短距離的預報是依據不同探測辦法的不同特征進行的分類。TSP203超前地質預報系統是利用地震波在不規則地質層內的不同反射頻率，來對探測隧道挖掘的地形地質進行預報，及結合對施工地點周圍地質環境探測的結果，具體合理的分析方案，TSP方法屬于多波多分量高分辨率地震反射法。

1.1.3 地質信息采集和整理

地質信息系統在信息的采集和反饋方面具有及時、準確的優點，形成一個全面綜合的地質信息系統，通過不同的科學合理的辦法采集地質相關信息，對其全面的梳理分析，客觀評價，將采集的地質信息和相應的整理分析意見反饋給施工方。通過預報，為施工隊伍提供科學全面的參考，及時作出科學的決策，迅速調整施工方案中不合理甚至錯誤的地方。摒棄舊的施工方法和支護參數，找到新的解決辦法后，從施工進程中重新搜集地質信息，并對新情況進行即時更新，使地質信息系統的完善跟上實際操作的節奏，發揮切實的作用。對新信息處理完畢，需要再一次反饋給施工方，按這樣的程序，循環往復，使地質信息體系化、系統化。

1.1.4 超前預注漿方法的適用

前提條件:

1）隧道局部斷面圍巖節理裂隙部分比較破碎，部分比較完整；2）超前探孔的孔出水量大于5 L/min且小于25 L/min；3）水壓小于等于0.3 MPa；

圖1 海域礦山法風化深槽段施工工藝流程圖

具體方案:對隧道局部的斷面進行超前預注漿；隧道開挖后對局部出水點 （滲水量≥2 L/m2×d部位）進行徑向補充注漿。

1.2 施工防護

1）V級圍巖開挖。V級圍巖根據開挖揭示狀況進行判定，若巖體風化極其嚴重石質較軟，且自穩能力極差，采用三臺階開挖法，若巖體風化較為嚴重，且自穩能力較差，采用預留核心土環形開挖法。機械進行開挖，人工手持風鎬配合，若巖體微風化石質硬，采用機械無法進行開挖時，需要采用弱爆破作業。

2）過風化深槽地段Va、Vb型襯砌采用Φ42超前小導管配合Φ76自進式管棚進行超前預支護，IV型襯砌采用Φ42超前小導管進行超前預支護。

3）防水作業。防水系統包括三道防線:第一道防線是初期支護和背后注漿；第二道防線是夾層防水。第三道防線是結構自防水。

1.3 施工進程

在初期支護工作中，“仰拱超前、墻拱整體襯砌”的原則，是所要遵循的基本原則，隧道襯砌完后，要做好防止和控制變形的工作。仰拱填充解決洞內運輸問題，并一次性施工。仰拱施工作業完畢，再鋪設防水板，鋼筋扎捆好后，采用整體式襯砌臺車進行再次加固，利用拱墻整體灌注施工。施工中采用商品混凝土。

隧道開掘的設計和施工雖然是采用新奧法理念，二次襯砌距離掌子面距離Ⅳ級圍巖不超過90 m，Ⅴ級及以上圍巖不超過70 m，但對特殊地段如圍巖自穩能力差的地段不能等初支穩定后施做二襯，應及時跟上避免初支失穩而破壞，拆模時間需混凝土強度達到設計70%方可拆除。

噴射混凝土表面的平整度，影響著防水層和噴射混凝土的服帖程度，防水層和噴射混凝土之間通常有一些空隙，使其不能緊密的貼合，再者，泵送混凝土無法將拱部全部灌滿，這就是隧道拱部易出現空隙的原因，然后形成蓄水處和滲流通道，對隧道結構均有不利影響，不僅影響其受力性，而且影響防水性。因此，對拱部進行注漿回填非常必要。

1.4 注漿施工過程中特殊情況處理

超前帷幕注漿施工前需先施作止漿墻，開挖止漿墻基礎，把基底虛碴雜物清理干凈，基底及周邊打設兩排連接筋，采用Φ22螺紋鋼，鋼筋長度2 m，間距0.5 m，排距1.5 m。立模澆筑止漿墻，混凝土強度等級采用C25，厚度為2 m。止漿墻必須密實，達到防止漏漿的作用，在施工過程中務必保證其質量達標，風井進正洞段可利用地連墻作為止漿墻。由于鉆機施工作業有一定的要求，需要在掌子面背面預留十米施工空間，平臺表面采用模筑混凝土澆注硬化或搭建鋼結構作業平臺，前端形成不大于30度斜坡，便于鉆機上下。

1.4.1 有壓力時不進漿

采用不超過1.0 MPa的壓力沖壓，控制漿液配比，壓注時間不超過10 min，使堵塞部分能夠被沖壓疏通，使漿液將孔灌滿，不留空隙，按這樣的方法達到孔內不再吸漿為止，再繼續注漿5 min即可封孔。

1.4.2 吸漿量大

注漿時，吸漿量大則結合更濃的水灰比和間歇注漿法處理，間歇注漿一般停注待凝2～3 h后再注。

1.4.3 串漿

注漿過程中發生串漿，將串漿孔用木塞臨時封堵，待注漿孔注漿結束后，對串漿孔再進行通孔、沖洗，而后繼續注漿。

1.4.4 冒漿漏漿

當出現冒漿或漏漿的情況時，采用封堵、間歇灌漿等方法進行處理。

1.4.5 注漿工作因故停止

當注漿工作因為一些原因不得不中止時，進行處理時需遵循以下原則：要么盡快恢復注漿，要么立即沖洗孔。恢復注漿時如果出現無法沖洗或者沖洗不起作用的情況，則用工具對孔進行清理，使其能夠恢復注漿；恢復注漿時，以配比水泥漿進行，若注入程度和中止前差不多，則仍采用暫停前的水灰比級水泥漿灌注；恢復后，若注入程度比中止前明顯減少，而且在短時間內不再繼續吸漿，就一定要財物補救辦法；如遇吸漿量大、注漿不能停止的情況，則采用低壓、回填等方法進行及時控制。

1.5 質量保證措施

在施工過程中，對人員、機械、材料、方法、環境等五大質量因素進行全而的嚴格控制。施工過程從接到施工圖紙制定施工方案開始。

1）編制詳細的作業指導書指導施工。施工作業指導書是對具體作業的要求和說明，按要求交由監理審核批準。施工人員要嚴格遵循作業指導書，對施工進程進行指導。

2）配備符合施工條件的相關工作人員。

3）配備符合施工條件的機械設備，確保設備合格，可以進行安全穩定的施工狀態。

4）組建以大學、科學研究單位專家為組長的工程咨詢專家組，以確保注漿施工過程中遇到的施工難點得到及時解決。

5）嚴格把控關鍵工序和重要環節的質量，順利進行并保證高質量的施工效果。

6）采用注漿新設備和硅酸鹽水泥專用速凝劑等新型材料進行超前注漿和隧道滲漏水封堵。

7）在施工中，應該時時關注工程設計方案和有關施工的具體實施進度與情況，使施工循序漸進、正常運行。

8）對于隱蔽性的工程要把好檢查驗收關。由于隧道注漿工程絕大部分施工工序都屬于隱蔽工程，一旦某個施工工序留下質量險患，后果將不堪設想。因此從注漿工程的第一道施工工序開始就應該嚴格按照驗收標準進行施工。如實記錄檢驗情況，對檢驗中的質量問題要妥善處理，經過再次檢驗符合驗收條件的，才辦理相關手續，施工方再按計劃方案進行下一步的具體施工作業。

2 結論

風化深槽真正的關鍵是防止兩端土石交界面和開挖過程中沉降變形引起裂縫貫穿到海底的滲透破壞和掌子面塌方，因此采取的關鍵對策是通過高壓注漿提前預加固圍巖、土石交界面，采取有效控制沉降的措施，防止貫通裂隙裂縫的產生。

[1]孫鈞,戚玉亮.隧道圍巖穩定性正算反演分析研究——以廈門海底隧道穿越風化深槽施工安全監控為例介紹[J].巖土力學,2010,31(8):2353-2360.

[2]盤明山,唐東鳳.海底隧道穿越風化深槽的施工方案[J].企業技術開發,2005(12):29-32.