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隧道施工中涌水突泥處理技術

時間:2018-05-10 16:03來源:未知 作者:360期刊網 點擊:

  隧道施工中涌水突泥處理技術

  孫健

  (中鐵十七局集團第三工程有限公司,河北石家莊050000)

  摘要:文章首先通過分析丹通高速公路錯草溝隧道施工中涌水突泥過程及其形成原因,然后制定填充注漿和排水相結合的病害處理技術,最后總結施工過程中的注意要點,為隧道施工中的涌水突泥病害處理提供了技術指導。

  關鍵詞:隧道;涌水突泥;填充注漿;排水

  中圖分類號:U455.49 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937 (2010) 03-0062-02

  The treatment technique the water gushing and mud outburst in tunnel

  SUN Jian

  (The 3st Engineering Company of the 17th Bureau of China Railway

  Construction Corp, Shijiazhuang, Hebei 050000, China)

  Abstract: Firstly, the process and the construction reasons of the water gushing and mud outburst of the Cuocaogou tunnel in the Dan Tong highway were analyzed.Secondly, the treatment technique which combined the grouting and drainage to the water gushing and mud outburst was made.Finally, the attention points were summarized, that provided technical guidance to treat water gushing and mud outburst in tunnel.

  Key words: tunnel; water gushing and mud outburst; grouting; drainage

  1 工程概況

  丹通高速公路錯草溝隧道位于丹東市寬甸縣牛毛塢與大川頭鄉之間,走向南西2400左右。隧道左線起訖樁號K90+690—K93+940.長3 250m;右線起訖樁號K90+651.5—K93+985.長3 333.5 m,為分離式隧道,屬特長隧道。左線通化端在R=25 000 m的凸形豎曲線上,丹東端在R=16 000 m凸形豎曲線上,洞身縱坡為2%;右線通化端在R=25 000m的凸形豎曲線上,丹東端在R=22 000m凸形豎曲線上,洞身縱坡為1.9867%。

  2 涌水突泥過程及原因

  錯草溝隧道7月8日在左線K93+640處出現涌水現象,水壓較大,幾天后水流漸小,經在該處洞頂勘測,該處埋深30~40 m,該位置地表有一小河,河水流至該處后通過溶洞流入隧道,對該小河采取了筑壩截水通過管道導流至山下。經過進一步的施工鉆探勘察,基本查明了錯草溝隧道左線K93+575—K93+640段的巖溶發育情況,巖溶則會帶來涌水突泥現象。巖溶涌水是指在地下洞室開挖過程中,由于巖溶發育而形成的地下水集中或分散的出流現象,伴隨隧道開挖,從隧道周邊圍巖流人隧道內的地下水[1]。根據鉆探成果報告,本段近溝谷中心部位溶洞呈多層發育,斷層較多,兩側山坡部位呈單層溶洞發育,單層溶洞基本分布于大理巖地層的近地表區域,溝谷下游溶洞發育比上游強烈,巖溶發育很快會使得通過巖溶管道與地表相通從而形成涌水突泥病害現象。溶洞多為空溶洞,其余有少量充填物。該地區在經歷連續多天強降雨,正當施工人員澆注襯砌的過程中,隧道某些路段大量雨水通過裂隙、溶隙直接滲透或在一定范圍通過巖溶洼地、漏斗和落水洞滲入地下,這樣地表水就成為了隧道涌突水的主要補給水源,最終由于巖溶水頭壓力過大誘發了大規模涌水突泥(沙、礦石)災害,平均涌水量達到1 250 rri3/h。

  3施工中涌水突泥處理技術

  3.1 制定處理方案

  根據國內外研究成果和施工案例總結的經驗可知,隧道巖溶涌水突泥的治理根本原則為:因地制宜,綜合治理,施工過程中加強排水措施,安全施工。以該根本原則作為指導,在隧道溶洞地段施工時,首先采用超前水平地質鉆探對掌子面前方巖溶發育及充填加固情況進行勘察;然后根據存在的問題,經分析研究后認為,要徹底解決該處的涌水、突泥問題,關鍵是在處理泥砂上,不能單純治水;最后確定首先對地表進行處理,主要是對溶洞進行充填砂礫并注漿,在無溶洞發育處對表層塊石土地層進行注漿固結,減少甚至防止地表水下滲,針對超前水平地質鉆探揭示的巖溶發育范圍相對較大的區域要進行預注漿加固,并根據巖溶發育的規模、與隧道的相對位置關系、充填物性質、地下水發育等具體情況,在系統超前注漿小導管的基礎上再適當增加注漿管,注漿管的長度、角度和數量根據巖溶發育的特點按實際需要確定,即采取“以堵為主,限量排放,堵排結合”的綜合治理施工方案。其中工程中的填充注漿和排水技術要求如下。

  3.1.1填充注漿

  首先在隧道溶洞身全斷面采用4—6 m注漿,CD法開挖,隧道施工上臺階采用CD法施工,控制單次爆破開挖面積,嚴格控制單循環開挖進尺不超過0.5 m,并且在隧道施工開挖的每一步均應盡早實現全斷面支護封閉成環。巖體采用小導管注漿堵水,小導管采用巾42 mm的熱軋無縫鋼管制作,環向間距0.5 m,縱向間距1.5 m,盡快施作二次襯砌,C30二次襯砌厚度55~85 cm,要求二次襯砌距離掌子面不超過50 m,預留變形量26—32 cm。每根小導管長3.5 m,管上呈梅花型布置直徑為6—10 mm小孔,以便漿液擴散,成孑L采用鑿巖機鉆孔,用錨固劑封閉管端孔隙,防止冒漿。注漿采用雙液漿,在水泥漿中加入水玻璃及BR型增強防水劑,配合比為:水:水泥:水玻璃:防水劑=1:1:0.65:0.256。施工中,水玻璃及防水劑的摻量依據現場實際情況進行調整,以確定最佳凝固時間及強度。

  超前帷幕預注漿:開挖輪廓線外4—6 m,即洞內全斷面注漿形成4—6 m的注漿殼。注漿壓力及單孑L擴散半徑:終孔時的壓力為靜水壓力的2~3倍。如果地下水壓<3.0MPa,先澆注C20混凝土厚度1.2 m的止漿墻再注漿,注漿段長小于25 m。采用一次全孔注漿,擴散半徑為2.2m,采用超細水泥漿,注漿壓力(終壓值)為凈水壓力的2~3倍。

  注漿完成后采用小孔檢查。在隧道開挖后,由于重力原因,開挖后,拱部涌、滲水不便引排,在隧道施工中多次遇到此情況,采用小導管注漿進行滲水集中成一點或封堵至邊墻處,再進行引排處理,控制涌水量小于0.2 Um.rmn。小導管注漿施工方法與超前注漿基本相同,只是在施作注漿管時,應根據涌、滲水及圍巖裂隙走向調整注漿管的位置、角度,并適當調整漿液配合比,使漿液凝固時間盡量縮短。

  注漿前,先在水中心打瀉水孑L,然后在類似地質條件下的巖層中進行注漿試驗,初步掌握漿液配合比、漿液充填率、凝膠時間、注漿量、注漿終壓、漿液擴散半徑等指標,再從周邊往中心逐步注漿,最后封孔;另外還要檢查機械設備是否正常,管路連接是否正確。注漿施工前進行注漿試驗,以確定合適的注漿參數,保證注漿效果。水灰比及水泥、水玻璃、緩凝劑摻量根據現場效果進行調整,當每孔注漿壓力終壓穩定達到0.5 MPa時即停止注漿。通過大量有效注漿堵水,既防止大大量地下水資源的流失,又確保了隧道結構的穩定和安全。

  3.1.2排水

  整個排水過程應用排水管排水和埋管排水,其中排水管(橫向、縱向和環向)承擔的作用是將初期支護背面滲水引入中心排水溝內,而埋管排水將涌水直接引出洞外。

  ①排水管排水。首先在支護表面應用+100 mm彈簧排水管進行環向密排,3根排水管并排組成一列,縱向間距設為2m,在有明顯滲水點的地方應適當縮小間距進行加密,特別是在有大量泄水孔的地方,其縱向間距需要進行進一步的加密,在本項目中已加密到45 cm,環向排水管直接與橫向排水管連接,引人中心排水溝內。值得注意的是,在橫向排水管、縱向排水管、環向排水管的安裝及預埋時一定要加強檢查,以防混凝土澆筑時水泥漿滲入管道內,導致管道排水不暢。

  ②埋管排水。在涌水突泥量較大的地方設置泄水管,采用埋管的方式將水排走[4]。為了防止溶洞的水壓過大,在往溶洞回填混凝土施工時預埋了1根~159 mm的鋼管,該管是將溶洞內水壓排至洞外的主要管道。

  4施工注意事項

  ①由于管道反坡排水過程是應用靜水壓力,故要求管道的密封性非常好,同時進口反濾層要有能夠有效濾除涌水挾帶的泥砂的裝置,保證管道在排水過程中無滲漏、無淤積情況發生。

  ②在整個施工處理的過程中,首先要加強隧道初期支護強度,時刻補充勘察隧道周邊巖溶發育情況,嚴格加強隧道施工監控量測,即堅持對初期支護進行變形監測和并能及時發現涌水量是否異常,以便合理安排洞內施工工序。

  ③由于該隧道段注漿量較大,故試驗人員必須全程跟蹤,隨時根據地層情況及地下水情況及時調整注漿參數,確保注漿效果。

  ④注漿孔段作業時應連續進行直到結束,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,則應先掃孔至原設計深度以后進行復注。

  5結語

  隧道中的涌水突泥病害處理比較困難,通過對施工過程進行總結認為在隧道涌水突泥處理過程中要以“因地制宜,綜合治理,施工過程中加強排水措施,安全施工”為指導思想,然后根據實際勘查計算結果制定制定合適的施工處理技術,根據本案例施工效果可知在隧道溶洞中通過填充注漿和加強排水是隧道施工中涌水突泥處理的關鍵處理技術,是一種值得推薦的涌水突泥處理技術。

  參考文獻:

  [1]黃成光,公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2001.

  [2]張民慶,黃鴻健,田四明.巖溶隧道安全設計、施管理[J].鐵道工程學報,2007,(1): 75-85.

  [3]岳麗敏.長大隧道中涌(突)水處理施工技術[J].國防交通工程與技術,2006,(4):51-53.

  [4]王之山,木沖隧道涌水帶帷幕注漿設計與施工[J].四川建筑,2006,(5):70-71.

  [5]左志明.隧道施工中涌水事故的處理[J].山西建筑,2003,23(2): 90-91.

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