陳章林

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司)

1 工程概況

某隧道最大埋深 420m,最淺埋深 119m。隧道中間部位約 130m區(qū)域穿越 1820m的向斜核部富水段,向斜為儲水構(gòu)造、富水地段,地下水很發(fā)育,地質(zhì)條件比較復(fù)雜。在該洞段隧道施工中極易形成突水、突泥和大面積的塌方,圍巖級別以Ⅳ、Ⅴ級為主,隧道在可溶巖與非可溶巖交界因巖溶發(fā)育,易產(chǎn)生突水涌泥,正常涌水量 5200m3/d,最大涌水量為37002m3/d。

2 涌水段施工技術(shù)

2.1 超前小導(dǎo)管注漿

隧道拱部 120°范圍內(nèi)采取Φ42超前小導(dǎo)管加固后再進(jìn)行開挖,加固樁號為K26+096～K26+150;小導(dǎo)管分兩層,上層(L=5m)外插角45°,環(huán)向間距50cm;下層(L=3m)外插角為 5°,環(huán)向間距 30cm。注漿方式采取全孔一次注漿,注漿材料采用單液注漿,如果注漿孔水較大,且圍巖裂隙發(fā)育,需要采取雙液注漿時,采取水泥水玻璃漿液。

2.2 開挖方式

(1)爆破嚴(yán)格按照多打眼、少裝藥、短進(jìn)尺、弱爆破的原則進(jìn)行,控制開挖進(jìn)尺不少于0.6m,最大不超過 1.2m。(2)在開挖面未完全處輔以機(jī)械、人工開挖,保證對圍巖最低限量的擾動。(3)開挖斷面根據(jù)圍巖條件情況而定,圍巖破碎、穩(wěn)定性差、圍巖壓力大處,采取多臺階開挖,中心預(yù)留核心土,以防掌子面壓強(qiáng)過大,造成坍塌;圍巖條件較好處,采取不留核心土或采取半斷面開挖方式進(jìn)行隧道開挖。

2.3 涌水段開挖排水

(1)開挖后根據(jù)斷面水量情況,采取鉆孔的形式進(jìn)行排水,從現(xiàn)場情況來看,排水效果好。(2)當(dāng)開挖后水量較小時,掛設(shè)橡塑排水板和彈簧盲管,把水引至隧道底排出。(3)當(dāng)水量較大且為散水時,會造成噴混凝土與圍巖不能粘貼,此時采用先立拱接連接筋后,掛模板,采用澆筑高標(biāo)號吊板混凝土。(4)當(dāng)水量較大且成集中股狀時,用鐵皮做成的槽扣在出水口,下端焊接排水軟管引至臨時排水溝。

3 涌水段支護(hù)結(jié)構(gòu)

3.1 涌水段初期支護(hù)結(jié)構(gòu)

(1)開挖完成后,先對開挖的圍巖初噴一層 3cm厚的C25混凝土,以封閉圍巖,防止因露時間過長影響開挖掌子面及隧道圍巖的穩(wěn)定性。(2)初噴混凝土后,采用 20b工字鋼環(huán)向支撐,間距 50cm/榀,鋼支撐用Φ22鋼筋連接,鋼筋的環(huán)向間距為 1m。(3)在拱架拱腰接頭處和墻腳處打設(shè)鎖腳錨桿。(4)安裝徑向 Φ42注漿小導(dǎo)管代替徑向錨桿,長5.0m,縱向間距60cm。(5)鋼筋網(wǎng)采用Φ6.5的光圓鋼筋全斷面布置,網(wǎng)格間距為 20×20cm。(6)鋼筋網(wǎng)片安裝完成后,立即進(jìn)行 C25噴射混凝土施工,厚度為 25cm。

3.2 涌水段二次襯砌結(jié)構(gòu)

(1)對圍巖條件較好的路段,將原素混凝土襯砌設(shè)置為35cm厚鋼筋混凝土襯砌,提高襯砌的抵抗能力。(2)對臨時出水點路段,設(shè)置 50cm厚鋼筋混凝土襯砌,不包括仰拱部分。(3)對圍巖條件極差、涌水量最大的路段,設(shè)置 80cm厚的鋼筋混凝土襯砌,全環(huán)封閉(包括仰拱)以形成整體受力。

4 涌水段注漿止水與加固

隧道施工中的圍巖加固是為了保證施工過程中圍巖的穩(wěn)定,保證施工安全,降低二次襯砌壓力、保障隧道結(jié)構(gòu)長期使用性的重要手段之一。在目前的隧道施工水平下,提高圍巖的穩(wěn)定性方法主要有兩類,一類足以調(diào)整、約束圍巖中的變形、應(yīng)力以保證圍巖的穩(wěn)定性的一種外在方法,主要措施有加強(qiáng)支護(hù),管柵法,預(yù)襯砌法等。另一種以提高圍巖自身的能力的內(nèi)在方法,就是加固圍巖體,提高圍巖體的強(qiáng)度,保證圍巖的穩(wěn)定性。提高圍巖內(nèi)在能力、加固圍巖的方法,主要有錨桿加固、注漿加固(巖體裂隙注漿與超前注漿)、旋噴加固法、凍結(jié)法等多種方法。針對本段涌水特點,為了保障隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,必須進(jìn)行圍巖止水工作以降低作用在隧道結(jié)構(gòu)上的水壓力,主要是采用注漿加固的方法。其主要作用機(jī)理是通過水泥漿液的連接作用,使松散、破碎的圍巖體能形成相對的整體,以提高圍巖體的力學(xué)能力和抗?jié)B透能力。為進(jìn)行有效壓注,要采用與圍巖性質(zhì)相適應(yīng)的藥液和方法。

(1)涌水段總體處置原則是先底部注漿加固,再對涌水集中整治,最后對周邊實施徑向注漿補(bǔ)強(qiáng)。(2)底部注漿加固。在底部巖體破碎,出現(xiàn)不同程度的涌水,為了防止該段注漿堵水后壓力上升引起底板鼓起,開裂出水,確保仰拱的安全開挖,必須進(jìn)行注漿加固。加固范圍為開挖輪廓線外8m,角度為 240°,開孔間距為環(huán)向 2m,縱向 2m;在拱頂120°注漿,注漿長度 8m,開孔問距為環(huán)向 3m,縱向 3m。(3)頂水注漿。對集中出水點段進(jìn)行頂水加固,同時開設(shè)集中排水孔進(jìn)行排水;頂水注漿在隧道圍巖穩(wěn)定后進(jìn)行,注漿從出水量小的排水管開始,若其他排水管發(fā)生串漿可關(guān)閉該排水管,等其他注漿結(jié)束后再對串漿排水管進(jìn)行補(bǔ)充注漿。(4)徑向注漿。在頂水注漿完成后,對破碎圍巖帶,水力聯(lián)系明顯的部位,為了提高圍巖的整體承載力和抗?jié)B性能,保證注漿效果,對未實施徑向注漿段進(jìn)行注漿加固。

5 結(jié) 語

高涌水量是隧道施工中極難處理的地質(zhì)災(zāi)害之一,對涌水的治理結(jié)果不僅關(guān)系到隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性,還會直接影響到區(qū)域的長期生態(tài)環(huán)境。大量的地下水排放會導(dǎo)致山體內(nèi)的地下水流失,進(jìn)而導(dǎo)致山頂?shù)闹脖黄茐?、水井枯竭、地表水干涸等生態(tài)破壞;而不對地下水進(jìn)行排放又將導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)承受的水壓明顯增加,對隧道的長期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性將造成巨大的威脅。如何處理好排與堵的關(guān)系是隧道治水成功與否的關(guān)鍵,為處理好這種相互關(guān)系,長期排水措施與長期結(jié)構(gòu)行為監(jiān)測結(jié)合是相當(dāng)有必要的;長期結(jié)構(gòu)行為健康監(jiān)測能為工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定提供依據(jù),而排水措施能在工程結(jié)構(gòu)處于危險狀態(tài)時對水體進(jìn)行及時的排泄,以確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

[1] 杜國平,劉濤,李丹,等.2號特長隧道設(shè)計與施工技術(shù)要點綜述[J].西部探礦工程,2006,18(12).

[2] 劉志剛,趙勇.隧道隧洞施工地質(zhì)技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2001.

[3] 劉招偉.圓梁山隧道巖溶突水機(jī)理及其防治對策[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)土木工程學(xué)院,2004.

[4] 鞠建英.實用地下工程防水手冊[M].北京:中國計劃出版社, 2002.