劉 朔

(遼寧西北供水有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 110000)

1 工程概況

遼西北供水二期工程柴河供水施工三標(biāo)工程位于遼寧省鐵嶺市鐵嶺縣境內(nèi)，合同主體工程為輸水隧洞工程、分水點事故檢修閘門井工程、鐵嶺新城區(qū)支線出口閥井工程，隧洞全長14556.106m，控制樁號為S21+550.000-S28+550.000、T0+000.000-T7+556.106。本標(biāo)段輸水隧洞工程共分為兩部分，第一部分輸水隧洞控制樁號為S21+550.000-S28+550.000，長度7000.00m；第二部分為鐵嶺新城區(qū)支線隧洞，交叉點布置在樁號S24+591.968(T0+000.00)處，此部分隧洞控制樁號為T0+000.000-T7+556.106。鐵嶺新城區(qū)支線隧洞出口淺埋段設(shè)有150m鋼襯，鐵嶺支線出口布置有75m鋼管，其中DN3900鋼管5m，DN1800鋼管70m，以及檢修閥井2座、調(diào)流閥室、排氣閥井、流量計井各1座。主隧洞共設(shè)置兩處分水點事故檢修閘門井，控制樁號為T0+025.00-T0+034.00、S24+637.601-S24+646.601，深度分別為93m、94m。本工程共布置4條施工支洞，分別為1-9#、2-1#、3-1#、3-2#施工支洞，支洞投影長度分別為838.016m、856.524m、746.704m、447.335m，支洞斷面為圓拱直墻型，成洞斷面尺寸均為5.0m×5.0m(寬×高)。

3-1#施工支洞掌子面圍巖巖性為白云巖，強(qiáng)度中硬到堅硬，節(jié)理不發(fā)育，多閉合，延伸較短，巖體較完整，3-1#支洞控制段主洞上游掌子面樁號T1+207.2處進(jìn)行打設(shè)鉆爆孔時拱頂部位瞬間出現(xiàn)涌水，有一定壓力，黃褐色，混濁，此處埋深110m左右，距前期地質(zhì)勘探f13、f14斷層部位100余m，分析前方為構(gòu)造影響范圍，巖體溶蝕，存在一定規(guī)模的巖溶水，經(jīng)綜合判定圍巖類別為Ⅲ類。由于出水量太大，無法采用流量計進(jìn)行測量，水位逐漸從掌子面蔓延至樁號T1+370處，涉水區(qū)域包括一個避車洞，避車洞面積為75m2，涉水總面積為(1370m-1207.2m)×4.166m+75m2=753.225m2，現(xiàn)場實際測量水位平均深度為0.4m。

通過現(xiàn)場勘察和地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)掌子面前方存在溶蝕構(gòu)造，且該溶蝕構(gòu)造距離掌子面很近，為了保證現(xiàn)場施工安全，采用先施工1m厚噴射混凝土止?jié){墻再進(jìn)行阻水灌漿的涌水處理方案[1]。

2 支洞控制段涌水處理具體措施

2.1 止?jié){墻施工

在掌子面后方施工1m厚的模筑噴射混凝土止?jié){墻，止?jié){墻詳見圖1。止?jié){墻與周圍巖石采用兩排C22長度為1m的錨桿進(jìn)行錨固，該錨桿入巖0.5m，外露0.5m；止?jié){墻內(nèi)設(shè)置3層φ8@150×150的鋼筋網(wǎng)片，止?jié){墻施工時，按照既定孔口管位置預(yù)埋入止?jié){墻內(nèi)，并在孔口管上雙排焊接鋼板(400mm×400mm)，鋼板與鋼筋網(wǎng)片要有效連接，以保證孔口管止?jié){墻連接牢固，孔口管數(shù)量為三個，具體位置布置詳見圖2。

圖1 止?jié){墻示意圖

圖2 孔口管布置圖

2.2 對掌子面前方進(jìn)行阻水灌漿

2.2.1 鉆孔

由于孔口管所埋設(shè)位置是掌子面前方空腔位置，利用潛孔鉆機(jī)通過所埋設(shè)的孔口管進(jìn)行鉆設(shè)，鉆孔平行于洞軸線，鉆設(shè)至出水時，關(guān)閉孔口管末端的閥門，待三個阻水灌漿孔全部打設(shè)完成之后，進(jìn)行阻水灌漿[2]。

2.2.2 制漿

本工程制漿前必須進(jìn)行制漿材料的稱重處理，并確保稱重誤差控制在5%范圍內(nèi)，對于水泥等固相材料按照重量稱量法稱重；采用水泥單液漿進(jìn)行配制，也就是先加水、后加料，再充分拌和，必須對所配置漿液拌和均勻后，再由試驗人員檢測并記錄漿液密度、溫度、黏度等參數(shù)指標(biāo)，以這個作為漿液質(zhì)量控制的基本依據(jù)。制漿過程中將水灰比設(shè)定為2∶1、1∶1、0.5∶1(重量比)三個比級，所使用的高速攪拌機(jī)應(yīng)確保其轉(zhuǎn)速至少為1200r/min，根據(jù)試驗所確定的拌和時間為35-50s。

將所拌制而成的拌合料輸送至攪拌罐，為確保拌合料性能，應(yīng)不間斷進(jìn)行漿液的緩慢攪動，同時進(jìn)行攪拌機(jī)內(nèi)漿液變動情況的監(jiān)測，只要攪拌機(jī)內(nèi)拌合料充足，就持續(xù)進(jìn)行該批料的拌合。如因特殊原因?qū)е鹿酀{長時間停頓，在開始灌漿前，必須進(jìn)行所有設(shè)備及輸送管路的徹底清洗。

2.2.3 灌漿施工

本工程擬采用“孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)”法的阻水灌漿施工工藝，選用直徑Φ50mm的鋼管為射漿管，管口距孔底應(yīng)控制在50cm以內(nèi)，最大灌漿壓力應(yīng)設(shè)定在超出比涌水壓力0.5MPa的部分，安裝壓力表于孔口管處，以進(jìn)行涌水壓力的現(xiàn)場測定。灌漿壓力表安裝在孔口回漿管路上，并由壓力表自動記錄儀進(jìn)行灌漿壓力和灌漿量的記錄。為穩(wěn)定灌漿壓力，還應(yīng)在灌漿泵安裝空氣蓄能器以及適當(dāng)量程的壓力表。

根據(jù)阻水灌漿施工經(jīng)驗，每一灌漿段漿液的水灰比采用2∶1、1∶1、0.5∶1(重量比)三個比級。每段灌注的水泥漿初始濃度宜為2∶1。按照“由稀到濃”的原則逐漸改變阻水灌漿漿液的濃度并加強(qiáng)施工過程的控制。

當(dāng)某一比級漿液注入量超過300L，或灌注時間超過30min，但是灌漿壓力和注入率并無明顯變化，則應(yīng)該調(diào)整水灰比后再灌注漿液；若注入率超出30L/min，則應(yīng)在施工條件允許下，越級調(diào)整水灰比使其快速變濃。在上述調(diào)整漿液濃度的過程中，如果出現(xiàn)灌漿壓力陡增或注入率陡減，必須查明原因并采取相應(yīng)措施后，調(diào)整至之前的漿液濃度后繼續(xù)灌注。

在規(guī)定的注漿壓力下，注入率不超過0.4L/min，則應(yīng)持續(xù)灌漿10min后結(jié)束。灌漿結(jié)束后，采用0.5∶1的濃漿進(jìn)行全孔封堵并在最大灌漿壓力下閉漿待凝，待凝時間至少24h，待凝結(jié)束后，用砂漿封堵密實并抹平孔口。

2.3 灌漿質(zhì)量檢測

2.3.1 壓水試驗

在灌漿結(jié)束3-7d后安排進(jìn)行阻水灌漿的壓水試驗質(zhì)量檢查，結(jié)束灌漿后，應(yīng)將灌漿記錄以及相關(guān)資料上報監(jiān)理方，并由監(jiān)理方進(jìn)行檢查孔孔位的檢查。本工程采用單點法壓水試驗方法，所設(shè)置的檢查孔數(shù)按灌漿孔總數(shù)5%及以上確定。壓水試驗段的透水率控制在5.0Lu范圍內(nèi)，若超出該范圍，則視為壓水試驗不合格，應(yīng)盡快采取監(jiān)理方指示的措施處理。

2.3.2 檢查孔應(yīng)進(jìn)行灌漿和封孔

在全部檢查孔及所有孔段壓水試驗均合格的基礎(chǔ)上，按0.5MPa的壓力通過全孔方式一次灌漿并封孔。就封孔方法而言，檢查孔應(yīng)與普通灌漿孔封孔相同。仔細(xì)檢查每段漿管，對于質(zhì)量不合格的漿管立即作報廢處理，灌漿封孔檢查結(jié)束后再進(jìn)行每段漿管絲扣接設(shè)情況的檢查，防止由于漿管局部堵塞而導(dǎo)致整個漿管爆裂情況的發(fā)生[3]。

2.4 涌水預(yù)防措施

在開挖施工過程中，若再出現(xiàn)大量涌水現(xiàn)象，應(yīng)在設(shè)計工程師指導(dǎo)下擬采用以下措施，并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后實施。

2.4.1 超前預(yù)報及超前鉆孔排水

為探明前方地質(zhì)情況，采用水平鉆超前鉆孔，若發(fā)現(xiàn)地下水較活躍且規(guī)模較大，必須鉆孔放水，防止涌水發(fā)生[4]。鉆孔應(yīng)采用輕型探水鉆機(jī)或鑿巖機(jī)，鉆孔時應(yīng)當(dāng)將保護(hù)裝置設(shè)于孔口，有效預(yù)防機(jī)械和人身事故，加強(qiáng)排水以確保鉆孔過程中所排水能及時迅速排出洞外。采用超前鉆孔排水方式下，必須在孔底超前開挖面1-2個循環(huán)進(jìn)尺。

2.4.2 超前圍巖預(yù)注漿法堵水

對于掌子面的開挖過程，可能遇到突水、涌水等現(xiàn)象，上述現(xiàn)象一般出現(xiàn)在巖溶及天然管道帶；斷層及斷層影響帶；主次斷層交界處；地表補(bǔ)給、洞頂有較大沖溝等特殊地質(zhì)洞段，而且上述巖層水流還必須符合達(dá)西定律的情況下，才有發(fā)生涌水、突水等的可能。如果滲水量較大，則必須設(shè)置超前注漿以加固掩體，若出現(xiàn)滲水量較大的情況，則進(jìn)行超前注漿達(dá)到掩體加固的目的。按照洞徑尺寸的1倍進(jìn)行掌子面圍巖全斷面、全封閉的超前預(yù)注漿加固處理，并將巖溶前方壓力較大、流量也大的地下水徹底阻擋在超前預(yù)注漿封閉范圍之外，對于周圍易坍塌的圍巖也應(yīng)進(jìn)行加固處理。

應(yīng)結(jié)合施工區(qū)域水文地質(zhì)條件、涌水部位、涌水規(guī)模、現(xiàn)有處理能力等進(jìn)行超前預(yù)注漿施工段長度的確定，本工程超前預(yù)注漿施工段長度控制在30-50m之間。鉆孔及超前預(yù)注漿的次序由外而內(nèi)進(jìn)行，并以同一圈為一個施工單元間隔進(jìn)行。注漿使用水泥漿液或水泥-水玻璃漿液[5]。當(dāng)隧洞埋深超50m，必須通過在開挖面預(yù)注漿的方式堵水，否則，則應(yīng)采用地面注漿。

2.4.3 承壓水排放及高壓水處理

預(yù)計隧洞開挖面如果存在承壓水，在排水不對圍巖穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響的情況下，應(yīng)通過超前排水或輔助坑道排水降壓后再注漿處理，在輔助坑道預(yù)留10-20m且不短于1-2倍掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺長度的距離。隧洞承壓水處理及開挖過程中，如遇高壓水，應(yīng)先通過排水待地下水壓力降低至可接受程度后，再通過注漿法進(jìn)行涌水的徹底封堵。

3 結(jié) 論

綜上所述，遼西北供水二期工程柴河供水施工三標(biāo)工程應(yīng)在施工開始前，結(jié)合地勘文件及設(shè)計報告，充分估計地下水變動情勢以及可能出現(xiàn)的涌水量，科學(xué)合理制定涌水預(yù)防及排水方案，并在施工過程中加強(qiáng)涌水情況的觀測與記錄，綜合采取以堵為主，防、截、排、堵相結(jié)合的原則，因地制宜綜合治理，即確保所選擇的治水措施科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)有效，并能充分保證圍巖穩(wěn)定，保證隧洞初期支護(hù)及二次襯砌前，施工現(xiàn)場達(dá)到良好的施工條件。