長江穿越隧道工程防治水施工技術及對策分析

趙思林

（四川省地質礦產勘查開發局成都水文地質工程地質中心，成都 610081）

1 引言

為了滿足建設工程市場不斷發展的實際需要，各類建設工程的數量增多、規模擴大，施工難度增加。其中，在隧道工程的施工過程中，由于巖土層的突水和涌滲水現象，將會對施工安全和施工進度產生嚴重影響；同時，也會給施工企業及相關部門造成嚴重的經濟損失。針對這種情況，必需加強隧道工程掘進過程中防治水施工技術工作。下面，本文對川氣東送管道忠縣長江穿越隧道的防治水施工技術及對策進行了闡述和分析。

2 工程概況

忠縣長江穿越隧道是川氣東送天然氣管道工程全線穿越特大型河流之一，也是全線時間、空間、安全、投資的控制性關鍵節點。位于忠縣長江下游，屬三峽庫區回水淹沒區，設計采用平面直線型的“斜井-平巷-斜井”江底基巖鉆爆法人工穿越方式。隧道工程全長1399.838m，穿越段水面寬度達1116.31m。其中，南岸斜井長332.44m，傾角30°；北岸斜井長313.356m，傾角28°；平巷長754.042m。隧道斷面采用平底直墻半圓拱形，隧道凈寬4.0m，凈高3.2m。

3 地質特征

該隧道穿越段兩岸坡度陡峻，地質條件復雜，基巖為侏羅系上統蓬萊鎮組（J2P）泥巖與砂巖互層，層間裂隙發育，南岸段多屬Ⅳ—Ⅵ類圍巖，圍巖地層破碎；斜井坡度大，并且隧道斷面較小，施工工藝復雜，加之2006年9月三峽庫壩蓄水至156m高程后，隧道穿越段蓄水深達60.38m，南岸斜井落平處頂板基巖厚度僅20m。據勘察報告資料顯示，砂巖透水率為4.86～6.23Lu，在砂巖與泥巖接觸地帶，透水率達14.07Lu，屬中等透水，基巖層的單位涌水量為0.09L/s.m，滲透系數為0.44m/d，透水性較強。隧道總涌水量為12317 m3/d，其中南岸斜井涌水量為2057m3/d，平巷涌水量為9277m3/d，北岸斜井涌水量為983m3/d，施工中隨時可能遇到突水或涌水，施工難度極大。總之，忠縣長江隧道穿越段，坡度陡峻，圍巖地層破碎，地質條件復雜，涌水量大，工程風險大。故在施工過程中，防治水施工技術工作就顯得極其重要。

4 防治水施工技術

為保證工程質量，降低工程風險，確保工程安全和進度，必須堅持“以防為主、防治相結合、先探后治、先治后掘”的原則，貫徹“探、注、排、堵、截”相結合的防治水方針和“探一段、注一段、挖一段、護一段、襯一段、穩扎穩打、步步為營”的綜合施工原則。抓好防治水工作是長江穿越隧道施工的首要任務，防治水施工技術包括超前探水和壓力注漿。

4.1 超前探水

超前探水是在隧道掘進之前采用鉆探設備對隧道將掘進段地質情況和巖層滲水涌水情況進行全面了解，為治水方案的選擇奠定基礎。

一般采用“長探”和“短探”相結合的方法進行超前探水?！伴L探”是采用鉆機在該段掘進之前，進行40m深的鉆孔施工，了解40m范圍掘進段的巖層滲水情況，是第一步預報性的也是關鍵性的探水措施。“短探”是每次打眼放炮掘進時，在掘進面不同位置用4～10m釬稿短距離的掘進探孔，了解4～10m范圍的巖層滲水情況，是第二步檢驗性的探水措施。下面僅介紹“長探”施工技術。

4.1.1 超前探水鉆孔的布置

結合忠縣長江穿越隧道的實際情況，超前探水工作在隧道工作面布置4個超前探水鉆孔。詳見超前探水鉆孔布置圖（圖1）。

圖1 超前控水鉆孔布置圖

4.1.2 超前探水施工工藝及方法

第一，施工主要設備及人員配置。超前探水1#鉆孔屬于取芯鉆孔，采用GX-1T回轉鉆機全孔取芯鉆進；2#、3#、4#鉆孔屬于一般探水鉆孔，采用MGJ30型潛孔沖擊鉆機沖擊鉆進。實行兩班制24小時作業。其施工主要設備及人員配備見表1、2。

表1 超前探水施工主要設備配備

表2 超前探水施工主要人員配備

第二，施工順序。先施工1#取芯鉆孔了解隧道掘進段巖層地質情況，然后施工2#、3#、4#探水鉆孔，了解掘進段巖層滲水情況。

第三，施工方法。1#鉆孔施工工藝流程為：

①鉆機就位→②鉆孔角度校正→③開孔鉆進→④提鉆取芯→⑤巖芯放置及標識→⑥班報表填寫（詳細記錄鉆進巖芯情況和滲水位置、量測滲水量）→⑦鉆進至終孔→⑧終孔驗收→⑨巖芯編錄→⑩資料整理及分析。

2#、3#、4#鉆孔施工工藝流程為：

①鉆機就位→②鉆孔角度校正→③開孔鉆進→④班報表填寫（詳細記錄鉆進巖層變化情況和滲水位置、量測滲水量）→⑤鉆進至終孔→⑥終孔驗收→⑦資料整理及分析。

4.1.3 超前探水施工技術要求

①嚴格按要求進行鉆孔布置，如有特殊情況，應請示相關技術人員現場核查確定，鉆孔的移位偏差應控制在100mm以內，如實填寫孔位記錄表。

②所有超前探水鉆孔的傾角和方位角誤差應保證在1°以內，詳見下表3。

表3 超前探水鉆孔方位角和傾角

③超前探水鉆孔的孔徑一般采用￠91mm鉆頭一徑成孔。

④根據探水40m，掘進30m，預留10m的隔水段的施工原則，結合鉆孔部位和鉆孔傾角，確定鉆孔深度。

⑤探水班長應如實填寫探水鉆探班報表，詳細記錄好涌水出水點的位置并及時通知有關技術人員測定滲涌水水量和水壓。

⑥所有探水鉆孔不論有無滲涌水都必須進行壓力注漿。

4.2 壓力注漿

壓力注漿是在探水孔成孔后采用水泥漿和防水材料混合漿液進行隔水處理的過程，為該段安全掘進奠定基礎。

4.2.1 壓力注漿孔的布置

壓力注漿孔的布置就是超前探水孔的布置位置，根據該掘進段實際情況，如滲涌水量較大，可在適當位置增加注漿孔的數量，以確保防治水效果。

4.2.2 壓力注漿施工工藝

安裝壓漿器→調試壓漿設備→安裝壓漿管道→配置漿液→調試壓力（壓力從大到小遞減）→調試漿量（漿量從大到小遞減）→輸送漿液→結束壓漿→封閉孔口（一般用球閥封閉）→清洗設備及管道→拆除管道。

4.2.3 壓力注漿施工技術要求

①每個探水鉆孔無論有無涌水，都必須進行壓力注漿。②成孔后，立即安裝壓漿器進行注漿，注漿完畢應待漿液達到初凝狀態后，再進行下一個探水孔施工。

③壓漿參數中的壓力和漿量，必須是從大到小的進行調整，初始壓力和漿量的確定取決于鉆孔內涌滲水壓力和涌滲水量的大小，初始壓漿壓力應大于孔內涌水壓力，初始漿量應大于孔內涌水量。

④壓漿結束，應及時做好孔口封閉工作，以防漿液返流。

⑤對探孔時發現涌滲水量大的情況，壓力注漿結束達到初凝狀態后，可在涌滲水量大的孔位附近布設一個或多個效果檢測孔，確定防治水效果達到預期效果后，再進行掘進施工，否則，應增加壓力注漿孔數量。

5 實施效果及社會經濟效益

在忠縣長江穿越隧道工程施工過程中，防治水施工技術能夠改善隧道內部掘進施工的水文地質環境，有非常好的效果。同時，采用防治水施工技術能確保隧道掘進施工全過程施工安全，其社會和經濟效益是不可估量的。

6 防治水對策分析

通過對忠縣長江穿越隧道工程防治水施工技術的闡述，提出了“以防為主、防治相結合、先探后治、先治后掘”的防治水施工對策，解決類似江底穿越隧道的突水和涌滲水是合理的、可行的。

7 結論

通過本文對長江穿越隧道防治水施工技術的闡述及對策分析，證明合理采用防治水施工技術，能夠有效解決隧道工程施工過程中出現的涌水滲水問題，能夠確保隧道掘進安全和工程整體進度。同時，能夠取得良好的社會和經濟效益，是非常重要的施工對策?？傊?，希望通過本文的闡述，能夠為隧道工程的施工工作者提供有效的參考價值。