關(guān)于隧道施工過(guò)程中涌水治理初步研究

1、<p>　　關(guān)于隧道施工過(guò)程中涌水治理初步研究</p><p>　　摘要：云南省屬于多山地區(qū)，高等級(jí)公路建設(shè)中隧道較多，本項(xiàng)目所在地維西縣位于云南省西北部，境內(nèi)地勢(shì)起伏很大，最高海拔4868m，最低海拔 1460m，山勢(shì)以高山峽谷為主 ，呈北高南低狀 ，地形險(xiǎn)峻，山勢(shì)陡峭 ，溝壑縱橫地形地貌、地質(zhì)條件復(fù)雜多樣 ，山高坡陡，森林覆蓋率低，水土流失嚴(yán)重，地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜。特別是瀾滄江和永春河、臘普河兩岸斜坡

2、巖土體處于超荷載或重荷載狀態(tài)，兩岸山體的開(kāi)挖以及沿江、沿河地帶洪水的淹沒(méi)與沖刷作用，承壓水和裂隙水在隧道施工過(guò)程中顯現(xiàn)尤為嚴(yán)重。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：隧道涌水;治理;超前小導(dǎo)管;注漿 </p><p>　　Abstract: Yunnan province is a mountainous area, tunnel of highway construction, the pro

3、ject is located in Weixi County is located in the northwest of Yunnan Province, the territory is very rugged, the highest elevation of 4868m, the minimum altitude of 1460m, the mountain to mountain canyon, a North South

4、High low, steep terrain, steep mountains, topography, geology vertical and horizontal gully complex conditions, high mountains and steep slopes, low forest coverage, serious soil erosion, geol</p><p>　　Key w

5、ords: tunnel gushing; governance; advanced small pipe grouting; </p><p>　　中圖分類號(hào)：U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　燕子崖隧道位于維西縣巴迪鄉(xiāng)，隧道穿越舌狀山脊，位于瀾滄江左岸鄰江陡坡地帶，隧址

6、區(qū)海撥高度為1846～2073m。起訖里程為K178+160～K179+290，全長(zhǎng)1130m。 燕子崖隧道地處瀾滄江中上游段位，瀾滄江左岸岸坡。地處橫斷山脈，屬滇西北縱谷山原地貌單元，山脈總體呈北北西走向，河流亦呈北北西或近南北向展布，與地質(zhì)構(gòu)造線近乎一致。區(qū)內(nèi)由一系列南北走向的高山與河流相間組成，峰巒重疊，山高谷深，地勢(shì)總體北高南低，西高東低。隧址區(qū)位于瀾滄江左岸坡地，坡地地形陡峭自然坡度約為30~80°，局部呈絕壁狀，進(jìn)

7、口段自然坡度約為40~60°，近山頂至出口段地形陡峭，自然坡度約為45~65°，最陡處近直立。隧址為瀾滄江水系，位于瀾滄江邊，瀾滄江是我國(guó)較大江河水系之一，測(cè)段屬瀾滄江流域,為瀾滄江中上游流域，呈南北走向，為高山峽谷區(qū)。線路所經(jīng)地區(qū)，沿江有多條河流注入。 </p><p>　　燕子崖隧道處于陡坡地帶，整個(gè)斜坡溝谷較發(fā)育，勘察期間地表有常見(jiàn)水流和泉水。隧址區(qū)位于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)造密集

8、發(fā)育，有多條區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造在隧址區(qū)附近通過(guò)。第四系含水層直接裸露地表，除受大氣降水補(bǔ)給外，還有少量的基巖裂隙水補(bǔ)給。因其含水層透水性極差，基本為滯水帶，地下水以垂直運(yùn)動(dòng)為主，蒸發(fā)是其主要的排泄方式。 基巖裂隙水由大氣降水直接沿構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙滲透補(bǔ)給，降雨是其主要補(bǔ)給來(lái)源，降雨沿基巖裂隙滲透，大部分就地排泄。地下水動(dòng)態(tài)變化受季節(jié)性控制。隧址發(fā)現(xiàn)多條斷裂構(gòu)造或破碎帶，有一定導(dǎo)水作用，雨季施工時(shí)可能發(fā)生涌水、漏水現(xiàn)象，旱季施工水量較小。 &

9、lt;/p><p>　　該隧道施工過(guò)程中采用兩端向中間掘進(jìn)，隧道出口K179+140位置（掘進(jìn)150米），施工過(guò)程中，突然涌出大量水，原已經(jīng)施工的噴射混凝土出現(xiàn)部分開(kāi)裂、工字鋼部分變形，掌子面破碎圍巖出現(xiàn)松動(dòng)，位置位于掌子面上及拱頂，出水量較大，有一定壓力。 </p><p><b>　　二、原因分析 </b></p><p>　　從地質(zhì)縱斷面來(lái)看

10、，該段位于斷裂帶上，大量裂隙水通過(guò)破碎帶圍巖裂隙通道進(jìn)入隧道，開(kāi)挖時(shí)噴射混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，大部分錨桿尚未施工，周邊松動(dòng)圍巖尚未得到較好加固，以致爆破開(kāi)挖后出現(xiàn)以上情況。 </p><p><b>　　三、處理方案 </b></p><p>　　方案1：開(kāi)挖采用正臺(tái)階法，人工清碴，將涌水通過(guò)抽水機(jī)排出洞身，待水量減少時(shí)，對(duì)已經(jīng)變形的工字鋼重新加固、破裂的噴射混

11、凝土采用進(jìn)行重新噴射并保證強(qiáng)度，根據(jù)出水位置情況判斷位于拱頂上方，采用超前加密超前小導(dǎo)管預(yù)注純水泥漿，涌水量大的地段采用雙液注漿。盡快凝結(jié)，對(duì)斷裂帶內(nèi)的縫隙進(jìn)行填灌。待無(wú)水涌出時(shí)，再行進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)過(guò)程中確實(shí)保證安全，不采用全斷面開(kāi)挖，采用試探性掘進(jìn)，確保超前注漿對(duì)內(nèi)部水的封堵有效。 </p><p>　　方案2：采用聲φ108大管棚作超前支護(hù)，結(jié)合采用砂漿錨桿，鉆孔采用礦用地質(zhì)鉆機(jī)，噴混凝土、掛網(wǎng)及格柵鋼架聯(lián)合

12、支護(hù)體系，及時(shí)施作襯砌，以保證施工安全。 </p><p>　　方案3：采用上部預(yù)留核心土、下部中間拉槽和左右半邊掘進(jìn)的施工方法，采用φ22水泥砂漿系統(tǒng)錨桿、噴混凝土、掛網(wǎng)及格柵鋼架聯(lián)合支護(hù)體系，及時(shí)施作襯砌，以保證施工安全。對(duì)涌水不進(jìn)行特別處理。 </p><p>　　第1種方案方法簡(jiǎn)捷明快，施工人員容易掌握。在以往的施工中多用此方案：施工安全、迅速，材料、機(jī)具齊備，有利于該事故處理的施

13、工。第2種方案地質(zhì)鉆機(jī)鉆深可達(dá)60 m，能夠勝任該斷層的施工，但據(jù)以往對(duì)相似地質(zhì)情況施工的情況來(lái)看，遇破碎石質(zhì)，易卡鉆、塌孔，跟管鉆進(jìn)又造成不必要的費(fèi)用支出，且鉆機(jī)需重遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)，調(diào)此設(shè)備在時(shí)間、費(fèi)用上都有問(wèn)題。第3種方案施工安全，上半斷面工作面窄小，工序多，進(jìn)度慢，且下部分二次到三次開(kāi)挖，對(duì)隧道圍巖擾動(dòng)較多，不利于該隧道工期緊迫的要求。 </p><p>　　經(jīng)多方討論比選，確定第1種方案作為適過(guò)本斷層的首選方案

14、。 </p><p><b>　　四、方案實(shí)施 </b></p><p>　　4.1 確定第1種方案為首選方案后，在實(shí)際施工過(guò)程中，由于本段隧道圍巖破碎，鉆錨桿孔時(shí)塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重，安設(shè)錨桿時(shí)，灌注水泥砂漿困難且不易飽滿，造成水泥砂漿錨桿抗拔力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，對(duì)圍巖的加固效果也不好。為解決這一問(wèn)題，將水泥砂漿錨桿改為φ25中空注漿加固錨桿，其余施工方法不變。施工中采用加固

15、困巖等輔助措施和鋼筋網(wǎng)+格柵鋼架+φ25中空錨桿+噴混凝土(厚20cm))組成的聯(lián)合支護(hù)體系，在此支護(hù)體系下進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，并對(duì)聯(lián)合支護(hù)體系進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。 </p><p>　　4.2 施工方法及主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　小導(dǎo)管超前預(yù)注漿施工工藝：用紅外激光指向儀定位，并劃出隧道開(kāi)挖輪廓線，在隧道開(kāi)挖前，于拱部輪郭線外lOcm處用YT——28鉆機(jī)鉆孔，人工打人超前小導(dǎo)管，并采用單液

16、水泥漿注漿加固圍巖。超前小導(dǎo)管采用長(zhǎng)3．5m的φ42有縫鋼管，壁厚3mm，環(huán)向間距0．3m(原設(shè)計(jì)為0．6 m)，傾角7?！?0。，搭接1～1.5 m。 </p><p>　　注漿技術(shù)參數(shù)：純水泥漿水灰比為1：1；注漿壓力：0．4～0．5 Mpa；注漿加固范圍：隧道開(kāi)挖輪廓線外1．5m；注漿段長(zhǎng)3．5 m；漿液擴(kuò)散范圍：O．4～O．5m。注入量按下式計(jì)算： </p><p>　　Q=πR&

17、amp;sup2;LNαβ </p><p>　　式中Q——注漿量(m3)； </p><p>　　R——漿液擴(kuò)散半徑(m)； </p><p>　　L——注漿段長(zhǎng)度(m)； </p><p>　　N——地層孔隙率： </p><p>　　α——有效注漿系數(shù)(O<α<1)； </p><

18、p>　　β——漿液損耗系數(shù)(β>1)。 </p><p>　　采用定壓為主、定量為輔的注漿標(biāo)準(zhǔn)，待水泥漿基本凝固(4～8h)后進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)。由于本項(xiàng)目出水量較大，盡量多注漿，保證對(duì)水的封堵效果。 </p><p>　　4.3 通過(guò)方案一的施工后，用水量明顯減小，最后掌子面及拱頂水柱消失，開(kāi)挖后，漿液與破碎圍巖形成的混凝土塊粘結(jié)較好，效果明顯。 </p><p

19、><b>　　五、補(bǔ)充方案 </b></p><p>　　公路隧道防水板在目前占80﹪的都是用二合一新型防水板，即經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)便、又能有效控制防水。 </p><p>　　具體施工方法是：1、采用整卷，按隧道寬高增長(zhǎng)40CM，用裝載機(jī)送至施工臺(tái)車上，從中向兩邊放下，用木板把防水板撐起至拱頂平行，讓整張防水板與前一張搭縫呈平行狀，為了減少搭接焊縫，選用3M寬防水板

20、最適宜。 </p><p>　　2、防水板鋪設(shè)是按板背面設(shè)置掛線和防水板松弛來(lái)布置固定孔眼，用電錘打孔眼，孔徑￠8MM，孔深40MM。3.2.3孔眼布置要求，拱部50CM－70CM，邊墻80CM－100CM，底邊100CM－120CM。在凸凹處適當(dāng)增加固定點(diǎn)。固定點(diǎn)之間防水層不得繃緊，以保證灌注混凝土?xí)r板面與混凝土面能密貼?？籽鄞蚝茫b木楔打入孔眼，用細(xì)鐵線綁緊掛線，木楔的外露不大于10MM，且基本與噴射混凝土面

21、層相平行。 </p><p>　　3、防水板焊縫要求，搭接寬 12 CM，雙縫焊、兩側(cè)焊縫寬應(yīng)不小于2.5cm，平直，焊縫采用自動(dòng)爬行熱焊機(jī)達(dá)到適宜溫度：即BVC防水板的焊接溫度130－180C°時(shí)，即可焊接，焊接速度為0.15m／min，不得有漏焊，發(fā)現(xiàn)漏焊，采用電烙鐵補(bǔ)焊，補(bǔ)丁防水板要剪裁成圓角狀，不能用方形、條形，且補(bǔ)時(shí)為反面，土工布在外、BVC板在內(nèi)。 </p><p>

22、　　4、其他工序結(jié)束后，重新檢查一遍防水板，把施工時(shí)的裂縫、裂口用電烙鐵補(bǔ)丁補(bǔ)焊。二襯混凝土澆筑時(shí)，振動(dòng)棒振搗混凝土不能靠近防水板。3.2.7BVC防水板的抗拉強(qiáng)度大于15MPa，伸長(zhǎng)率大于200﹪。無(wú)變色、波紋、斑點(diǎn)、撕裂、刀痕等缺陷。 </p><p>　　在二次襯砌施工前，為了防止隧道竣工后有漏水影響隧道使用情況的發(fā)生，采用以上方案可以有效彌補(bǔ)不足。 </p><p><b&g

23、t;　　六、小結(jié) </b></p><p>　　從加密超前小導(dǎo)管預(yù)注純水泥漿，涌水量大的地段采用雙液注漿在該隧道的應(yīng)用并取得成功，可以得出如下結(jié)論： </p><p>　　1、超前小導(dǎo)管加格柵鋼架和鋼筋網(wǎng)及噴混凝土的聯(lián)合支護(hù)方式對(duì)不良地質(zhì)的隧道掘進(jìn)是一種有效措施。 </p><p>　　2、小導(dǎo)管雙液注漿的止水作用在涌水量大的地段是很明顯的。 </

24、p><p>　　3、小導(dǎo)管注漿在該隧道的成功運(yùn)用，為山嶺隧道在斷層破碎帶設(shè)計(jì)和施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 </p><p>　　4、為了防止隧道竣工后漏水情況的發(fā)生，在二次襯砌前采用相關(guān)彌補(bǔ)措施極為重要。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　【1】中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，JTG D70—200

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27、與注漿工程實(shí)錄選，科學(xué)出版社，1999 </p><p>　　【10】中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，JTG F60—2009公路隧道施工技術(shù)規(guī)范，中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布，人民交通出版社發(fā)行,2009 </p><p>　　【11】工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版），《工程地質(zhì)手冊(cè)>編委會(huì),中國(guó)建筑工業(yè)出版社 </p><p><b>　　作者簡(jiǎn)介： </b&g