中壩巖溶隧道突水突泥施工處治技術研究

田珂

中鐵十五局集團第三工程有限公司 四川 成都 611731

1 工程概述

在100多年的國內外隧道建設歷程中，在巖溶分布的地區，由于巖溶地質的復雜性使得其中潛在的風險因素非常多，特別容易誘發突水突泥等風險事故。因此，突水突泥必須作為巖溶隧道勘測設計階段以及施工階段重點考量的地質災害現象之一[1-2]。

中壩隧道屬于敘（永）—大（村）鐵路線，建設在四川瀘州市的古藺縣境內，隧道的全長為4001m，隧道最大埋深達415m。隧道所處區域山高谷深，地形起伏較大，區內巖溶溝槽及沖溝較發育，水流量受季節的影響變化大[3]。隧道于2010年12月開工，至2012年7月14日，施工至里程D9K55+221，完成隧道開挖1600米，完成襯砌1480米。2012年7月14日上午11時，掌子面發生高壓涌水，至2015年8月，累計發生突泥突水20余次。

2015年8月6日，當施工至D9K55+240，在施作噴漿作業時，廢棄的左側平導發生突泥，突泥填滿左側支洞約150米，正洞178米，右側救援通道173.5米平均厚度2米。為盡快完成突泥治理，恢復施工，并確保后期施工安全，經仔細研究提出以下治理措施。

2 突泥突水施工技術方案

依據中壩隧道突水突泥災害情況及前期已施工的處治措施，制定突泥突水災害處理采用施工泄水導洞、超前釋能降壓、固結填充物、注漿止水等組合措施，具體的施工工序為：釋能降壓排水→向填充物注漿→清除突出物→施作止漿墻→左側導坑開挖→施作大管棚工作室及導向墻→施工大管棚→洞身開挖、支護→臨時仰拱及隧底施工→托梁施工→襯砌結構施工→樁基施工。

施工過程中，結合突水突泥處治原則，加強超前地質預報和圍巖量測，在雨季時減少施工頻次，以旱季施工為主，并確保二襯與掌子面處于安全距離范圍內。

2.1 鉆孔排水降壓、注漿

溶洞內突出物為淤泥夾巨型孤石，成孔困難，設計采用前進式注漿，其施工方案如下。

（1）鉆孔、注漿

在迂回導坑內向溶洞鉆孔，孔徑50～120mm，按照設計孔位由自下而上進行；

分三段自下而上施作D9K55+222～溶洞發育邊界段鉆孔、注漿，形成低壓封堵墻，孔間距2m*2m，梅花形布孔，孔深20米，鉆孔注漿下部達到大管棚下3米。

（2）注漿參數

注漿材料采用水泥漿，結合注漿經驗水灰比采用0.5:1～0.8:1（重量比），按水泥用量（重量）摻加5～8%的速凝控制液。

2.2 施作止漿墻

在距掌子面5米施作止漿墻，3m厚C20鋼筋混凝土，高至隧道拱頂，胸坡1：0.1，上部預埋Φ159帶閘閥的排水管，全斷面安設注漿孔口管，拱頂預埋Φ200泵送混凝土鋼管。從預埋的泵送混凝土管向墻后及溶洞灌注混凝土，填充墻后空腔及溶洞。

2.3 大管棚施作

大管棚采用地質鉆成孔，Φ127（壁厚6mm）鋼管，拱部設雙層管棚，邊墻和仰拱設單層管棚和單層Φ42小導管。管棚縱向過溶洞進入前方基巖不小于5m，環向間距0.3m，拱部管棚層間距0.5m。鋼管周壁鉆注漿孔，孔徑10～16mm，孔間距15～20cm，呈梅花形布置。

2.4 洞身開挖及初支

溶洞兩端5m范圍內臺階開挖，每循環進尺1～1.5m，1榀/0.5m的25b工字鋼加強支護；主洞溶洞段開挖采用CRD法施工。

2.5 臨時仰拱及隧底施工

注漿及洞身開挖完成后即進行原臨時仰拱至隧道底部施工，開挖采用錯臺階施工，弱爆破，一次開挖1～2m。開挖至隧道底部后，接長25工字鋼，連接底板25工字鋼橫撐，施做鎖腳錨管，焊接連接鋼筋、鋼筋網片，噴射C25混凝土進行封閉，縱向施工5m后，施做鋼筋骨架、二襯混凝土。

2.6 托梁施工

鑒于處治工期時間緊，且前期溶洞段治理注漿效果理想，圍巖情況較為穩定。故采用先托梁、襯砌結構施工，后樁基施工。

（1）清理干凈托梁基礎，在基礎上做5cm的砂漿墊層，澆筑完成后進行專人養護。

（2）樁基托梁基礎底板厚1.7m，左右縱梁2.6m（寬）×1.7m（高）。

（3）由于托梁有預留樁基位置，故托梁鋼筋混凝土分三次澆筑。

（4）緊靠二襯邊緣以樁中心為中點，在托梁位置預留3m（縱向）×6.5m（橫向）的長方形孔。預留部位填充泡沫，然后在預留部位（樁基中心一邊預留1.5m）進行托梁鋼筋的割除，拆除至二襯底板位置。預留孔內泡沫拆除后采用碎石回填密實，回填碎石高度為2.09m，回填高度至底板頂面高度，以便后續施工中臺車、鋪架車通過。

2.7 襯砌結構施工

托梁完成后，待強度滿足后續要求時，開始進行二次襯砌結構施工，二次襯砌結構采用獨立防水層，環向主筋為φ28的鋼筋層，及C35鋼筋砼。

2.8 鉆孔樁施工

鉆孔樁施工采用沖擊鉆機，施工工藝與洞外常規施工一致。

3 總結與結論

2015年10月開始實施的突泥突水隧道加固施工技術方案，中間經歷了2016年雨季突水突泥事故停工，但采取了處治措施后，災害預判提前，未發生人員傷亡事件。現場施工人員在施工過程中，結合現場情況多次對方案進行了微調和補充，但一直堅持方案的實施，于2017年3月7日實現了中壩隧道貫通，10月完成鋪軌。中壩隧道在經歷了2017年4～10月的雨季后，主洞未繼續發生突水突泥災害，排水通道正常工作。

由此可以看出，突泥突水災害處理采用施工泄水導洞、超前釋能降壓、固結填充物、注漿止水等措施根據隧道現場實際情況單一或組合施工能夠起到較好的治理效果，為以后類似巖溶隧道施工提供借鑒意義。

參考文獻

[1] 呂康成,崔凌秋.隧道防排水工程指南[M].北京:人民交通出版社,2005:77.

[2] 李遽,梁富清.高速公路隧道施工中巖溶的研究[J].工程力學,2000,(a02):764-768.

[3] 賈汝濤.中壩巖溶隧道突水形成機理及防治措施研究[D].成都:成都理工大學,2013.