李術(shù)希

摘要: 在地鐵的聯(lián)絡(luò)通道施工過程中,由于地層的復(fù)雜性及地質(zhì)勘察的局限性,在開挖過程中有時會遇到大范圍的承壓水,造成開挖掌子面的突水事故,危及地表建筑物的安全。因此,對承壓水及其地層的處理,是保證聯(lián)絡(luò)通道開挖及地表建筑物安全的重要前提。

關(guān)鍵詞:聯(lián)絡(luò)通道;高壓水;開挖施工

在聯(lián)絡(luò)通道開挖過程中遭遇高水壓地下水時,對水的處理是關(guān)健,針對于不同地質(zhì),不同地層采取合理的止水技術(shù),對確保整個聯(lián)絡(luò)通道的開挖安全,工期以及費(fèi)用都將產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的影響;本文就某聯(lián)絡(luò)通道在承壓裂隙水下的開挖所采用的前進(jìn)式分段鉆進(jìn)注漿技術(shù)堵水及地層加固技術(shù)進(jìn)行合理分析和說明,為以后類似工程提供借鑒參考作用。

1工程概況

某地鐵區(qū)間3#聯(lián)絡(luò)通道兼泵房,設(shè)計長度為35.8m,深埋40.5m,聯(lián)絡(luò)通道穿越地層主要由含礫泥質(zhì)粉砂巖、礫巖等組成的巖石中風(fēng)化帶<8>及微風(fēng)化帶<9>,砂礫巖風(fēng)化程度強(qiáng)、局部破碎,裂隙發(fā)育。富含地下水,含水層在平面上和垂直方向具有不均勻性。在風(fēng)化裂隙發(fā)育,砂礫巖風(fēng)化程度較強(qiáng)的地段,地下水壓力大約3～4bar,地下水豐富且互為溝通。與3#聯(lián)絡(luò)通道相接右線區(qū)間已探明YDK6+595附近、YDK6+620～YDK6+626范圍存在紅層溶蝕空洞,兩處空洞發(fā)育區(qū)均是很好的透水通道,富含地下水,補(bǔ)給面較廣,在地層中發(fā)育無規(guī)律性.

2007年12月19日21時30分,3#聯(lián)絡(luò)通道開挖至23.5m時掌子面左下方拱腳部位突然涌水,排水量約12000m3。隧道積水深度約達(dá)1.70m,至2007年12月21日5時通過在掌子面澆注砼才把涌水掌子面封堵住。地層大量失水造成地面建筑物大量沉降,其中高架橋橋墩沉降達(dá)7cm,嚴(yán)重超過其警界值,因此,為確保防止地下水的流失及地面建筑物的安全,必須對地層承壓水進(jìn)行有效封堵,防止在二次開挖過程中因再次突水引發(fā)安全事故。

2承壓水的堵漏及地層加固

針對于開挖過程中遇到的承壓裂隙水,一般采用直接在洞內(nèi)掌子面注漿的止水技術(shù),考慮到裂隙水壓力較大,根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道施工中涌水狀況,針對前方出現(xiàn)的涌水,依據(jù)該聯(lián)絡(luò)通道水文地質(zhì)條件,決定采用全斷面注漿堵水,采用前進(jìn)式分段鉆進(jìn)注漿工藝。

利用MKD-5S型鉆機(jī)

鉆孔前進(jìn)式分段鉆進(jìn)注漿進(jìn)行止水; 從聯(lián)絡(luò)通道右線分二序孔進(jìn)行注漿止水的方案,其中A序孔共13個,長約23.6m-31.7m,分別由已掘進(jìn)的通道(外插角采用7度)及泵房(水平孔)進(jìn)行打孔注漿,孔深基本上已達(dá)到左線隧道結(jié)構(gòu)邊線;B序孔8個,設(shè)計長度為7m,采用外插角21度、在A序孔的內(nèi)側(cè)布設(shè);在泵房A序孔上方再布設(shè)一排B序水平注漿孔,且兩側(cè)各增設(shè)一個注漿孔,在通道內(nèi)每隔4m均增設(shè)一排外插角為21度的B序孔。

注漿材料。有水孔則采用普通水泥-水玻璃雙液漿(CS漿)和超細(xì)水泥漿;涌水量小時,CS漿:水灰比W:C=1. :1~0.8:1,C:S=1:1～0.8:1, 水玻璃S漿濃度30Be';孔內(nèi)水量較大時,水灰比W:C=0.8:1~0.6:1,C:S=1:0.3～0.6,水玻璃S漿濃度35～40Be',當(dāng)雙液注漿壓力上升到3MPa左右時,開始注入超細(xì)水泥(MC),直到達(dá)到設(shè)計終壓7MPa。

注漿工藝。采用前進(jìn)式分段注漿工藝,鉆一段,注一段。分段長度根據(jù)鉆孔情況確定,若出現(xiàn)大的涌水或泥砂(Q>10m3/h)則按1～2m分段;若涌水涌泥(砂)較小(Q<10m3/h)或輕微卡鉆,則鉆孔注漿段長度可適當(dāng)加大至3～5m。如無涌水涌泥(砂)和卡鉆的情況發(fā)生,則可采用全孔一次性注漿方式進(jìn)行。以保證注漿質(zhì)量和減少掃孔作業(yè),增加作業(yè)時間和效率。

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。采用定量定壓相結(jié)合方式進(jìn)行注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)控制,當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計注漿量時,而注漿壓力不上升則調(diào)整漿液配比,縮短凝膠時間,并采取間歇注漿措施,控制注漿量?；蜃{壓力達(dá)到設(shè)計終壓,且注漿量達(dá)到設(shè)計注漿量的80%以上,即可結(jié)束注漿。

效果檢查與補(bǔ)孔注漿。根據(jù)現(xiàn)場鉆孔所揭示的地質(zhì)狀況,選擇可能出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行鉆孔檢查。檢查孔應(yīng)不坍孔、不涌砂,單孔涌水量應(yīng)小于0.2L/m·min。若達(dá)不到效果則將檢查孔作為注漿孔進(jìn)行注漿,注漿結(jié)束后再鉆檢查孔進(jìn)行效果檢查,直至達(dá)到設(shè)計要求。必要時可取芯檢查。

3開挖方案的優(yōu)化

當(dāng)注漿完成后,根據(jù)檢查孔確認(rèn)注漿效果,以檢查注漿孔無明流水為基本條件。決定是否對前方掌子面進(jìn)行開挖,在掌子面土方開挖前打超前探孔,以探明開挖掌子面前方及開挖斷面圍巖地質(zhì)情況和地下水情況。探孔可通過排孔鉆機(jī)鉆孔進(jìn)行施做,按上臺階3個,下臺階3個均勻布置,開挖方向右側(cè)探孔以一定角度打入圍巖,探孔孔深5m。探孔搭接長度設(shè)計為2m,即5m探孔開挖3m后再次施做5m探孔, 根據(jù)探孔施作情況判斷圍巖地質(zhì),成孔后觀察孔內(nèi)水量,若水量較大,則需進(jìn)行注漿封堵。

結(jié)束語

通過綜合開挖方案的優(yōu)化,以及前進(jìn)式分段注漿技術(shù)的有效采用,使得3#聯(lián)絡(luò)通道取得了較好的止水效果, 有效的抑制了地層的二次突水事故,確保了地表及周邊建筑物的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]孔恒[1] 彭峰[2]分段前進(jìn)式超前深孔注漿地層預(yù)加固技術(shù)[M]. 隧道工程.

[2]鄒 張民慶 圓梁山隧道高壓富水區(qū)充填溶洞注漿技術(shù)《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計》2005.01期.