秦生華

1 工程概況

武廣客運(yùn)專線大窩山隧道全長(zhǎng)3 893 m,根據(jù)設(shè)計(jì)圖地質(zhì)資料顯示,隧道范圍內(nèi)地層燕山期花崗巖,巖石差異風(fēng)化明顯。DK2154+130 m～DK2154+360 m段線路大角度穿富源水?dāng)鄬?該斷層長(zhǎng)約15 km,斷層破碎帶寬約150 m～200 m。線路通過(guò)富源水?dāng)鄬优c伯公坳水庫(kù)相連,伯公坳水庫(kù)位于線路左側(cè),距線路較近,最近處約442 m,隧道底標(biāo)高低于水庫(kù)常年蓄水位約50 m。由于在此段施工存在不可預(yù)見(jiàn)的水壓較高、無(wú)自穩(wěn)能力、涌水量大于控制值、可能突水突泥等隱患,為了在一定范圍內(nèi)加固圍巖,減少加固圈巖體空隙率及滲透系數(shù),控制圍巖涌水量,采用全段面帷幕注漿堵水。

大窩山隧道穿越斷層帶DK2154+130 m～DK2154+360 m段設(shè)計(jì)采用圍巖帷幕注漿止水,注漿范圍為開(kāi)挖輪廓線外4 m。

2 帷幕注漿預(yù)加固施工方案

在大窩山隧道受左側(cè)水庫(kù)水壓力較大的巖層,由于水壓較高、無(wú)自穩(wěn)能力、涌水量大于控制值、可能突水突泥等,為了在一定范圍內(nèi)加固圍巖,減少加固圈巖體空隙率及滲透系數(shù),控制圍巖涌水量,采用全斷面帷幕注漿堵水。注漿范圍為開(kāi)挖輪廓線外4 m,縱向長(zhǎng) 30 m一環(huán),開(kāi)挖25 m,保留5 m長(zhǎng)止?jié){巖盤(pán),壓注水泥漿液。注漿開(kāi)孔直徑不小于108 mm,終孔直徑不小于90 mm。每循環(huán)設(shè)8環(huán)注漿孔,共163孔,孔長(zhǎng)4 002 m。

2.1 注漿孔布置

按縱向長(zhǎng)30 m一環(huán)布設(shè)注漿孔,每循環(huán)設(shè)8環(huán)注漿孔,共163孔,孔長(zhǎng)4 002 m。

2.2 注漿管加工

為防止注漿過(guò)程中產(chǎn)生大量串漿,嚴(yán)重影響注漿質(zhì)量,注漿鋼花管宜加工成TSS管模式。

注漿鋼花管采用φ 89 mm×4.5 mm×6 m(3 m)焊接鋼管加工制作。注漿管前端加工成尖錐狀并焊死,后端加工成絲扣,用于連接注漿管路。距注漿管后端10 cm處焊接一道管箍,纏上棉紗后頂入地層用于止?jié){。

2.3 注漿材料

主要采用水泥漿液,水泥為425號(hào)普通硅酸鹽水泥,水灰比為 0.8∶1～ 1∶1。

在封孔或涌突水時(shí)采用水泥水玻璃雙液漿作為注漿材料,采用425號(hào)普通硅酸鹽水泥,水玻璃波美度為40;水泥漿∶水玻璃漿液為 1∶0.8,水泥漿的水灰比為 0.8∶1～ 1∶1。

2.4 注漿參數(shù)

1)單孔有效擴(kuò)散半徑1.5 m,終孔間距2.0 m。鉆孔孔徑為108 mm。2)注漿范圍為隧道開(kāi)挖輪廓線外4 m。3)注漿壓力為1.5 MPa～ 2 MPa。

2.5 施工方法及工藝流程

2.5.1 施工方法

1)鉆孔和注漿機(jī)具由鉆機(jī)、雙液注漿泵、流量控制閥、雙桶漿液攪拌機(jī)組成,漿液在鉆進(jìn)前端孔口混合,進(jìn)行分段前進(jìn)式注漿。

2)超前探水,確定注漿地段：開(kāi)挖前,首先采用 TSP203系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào),紅外線探水儀探測(cè)前方圍巖含水情況,再打超前探水孔,根據(jù)探水孔鉆孔的地質(zhì)信息,結(jié)合其他探測(cè)手段獲取的信息進(jìn)行全面綜合分析,據(jù)此確定施工方案。

3)掌子面處理：注漿鉆孔前,對(duì)掌子面進(jìn)行加固處理,保證注漿時(shí)能承受注漿壓力。圍巖較好時(shí),采用噴混凝土20 cm～30 cm厚封閉掌子面;圍巖破碎、地質(zhì)較差時(shí),澆筑1.5 m～2.0 m厚的混凝土止?jié){墻。每環(huán)注漿止水盤(pán)長(zhǎng)度為5 m。

4)鉆機(jī)就位：按設(shè)計(jì)的孔口坐標(biāo)在掌子面上用紅油漆標(biāo)出孔口位置,并注明孔號(hào);利用鉆機(jī)首尾坐標(biāo)差值控制豎直及水平角。

5)埋設(shè)孔口管：牢固密實(shí),保證不漏漿、不串漿的孔口管是決定注漿效果好壞的重要因素。其埋設(shè)方法：先用XY-2PC鉆機(jī)鉆3.2 m深,再將3 m長(zhǎng)一端焊上法蘭盤(pán),插入孔口管,外露20 cm～30 cm,管壁與孔口接觸處用麻絲填塞,再向孔口管內(nèi)注漿固結(jié)。

6)注漿：注漿采用水泥漿液,水泥水玻璃雙液漿主要在封孔或涌突水時(shí)用。

7)注漿方式：采用前進(jìn)式注漿。

8)鉆孔注漿順序及注漿速度：先內(nèi)圈后外圈,同一圈孔間隔施工。鉆進(jìn)過(guò)程中遇涌水或因巖層破碎造成卡鉆時(shí),則停止鉆進(jìn),進(jìn)行注漿掃孔后再行鉆進(jìn)。

9)注漿程序：注漿管接通后,先壓水 2 min～5 min,檢查注漿泵及管路系統(tǒng)工作是否正常。注漿開(kāi)始后將吸漿龍頭快速?gòu)那逅刂蟹湃敫髯缘臐{液池中,即開(kāi)始注漿;當(dāng)壓力達(dá)到終壓時(shí)(一般控制在1.5 MPa～2 MPa),并繼續(xù)注漿 10 min以上,即注漿封孔。注漿結(jié)束后,關(guān)閉逆止閥,泄壓閥打開(kāi),用水沖洗管路干凈為止。

10)檢查：待每個(gè)環(huán)節(jié)注完后,在本注漿循環(huán)(30 m)開(kāi)挖輪廓線內(nèi)鉆3個(gè)檢查孔檢查注漿效果：a.單孔結(jié)束：當(dāng)注漿壓力達(dá)到終壓時(shí)并繼續(xù)注漿10 min以上,進(jìn)漿量小于20 L/min,檢查孔的涌水量小于0.2 L/min,鉆取巖芯漿液充填飽滿,則注漿達(dá)到效果,否則補(bǔ)注漿。b.全段結(jié)束：所有注漿孔均符合單孔結(jié)束條件,無(wú)漏漿現(xiàn)象,注漿后預(yù)測(cè)涌水量小于3 m3/(m?d),漿液有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值。所有注漿參數(shù)均通過(guò)試驗(yàn)確定,符合現(xiàn)場(chǎng)情況,達(dá)到預(yù)期效果。

洞室開(kāi)挖后,如局部還有漏水,進(jìn)行局部徑向注漿止水。

2.5.2 施工工藝流程

超前帷幕注漿施工工藝流程見(jiàn)圖1。

2.6 主要機(jī)械設(shè)備配置

主要機(jī)械設(shè)備配置如表1所示。

2.7 安全質(zhì)量注意事項(xiàng)

1)認(rèn)真做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和圍巖量測(cè)工作,并及時(shí)將信息反饋到施工中,隨時(shí)指導(dǎo)施工,確保安全。

2)保證洞內(nèi)新鮮空氣供應(yīng),照明充足,有一個(gè)良好的作業(yè)環(huán)境。

3)鉆機(jī)鉆孔時(shí)嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員觸摸鉆機(jī),作業(yè)過(guò)程中接換鉆桿嚴(yán)禁開(kāi)機(jī)回缸,鉆進(jìn)時(shí)要保證水壓達(dá)到0.8 MPa以上,嚴(yán)禁低水壓及無(wú)水作業(yè),注意鉆機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,發(fā)現(xiàn)電機(jī)過(guò)熱,立即停機(jī)冷卻、檢修。

4)注漿時(shí),作業(yè)人員要求戴口罩、防護(hù)眼鏡和手套,并與作業(yè)面保持5 m以上距離。觀察記錄人員應(yīng)站在注漿混合器的側(cè)面,以防漿液噴出傷人。注漿過(guò)程中不得停泵,如確需停泵且時(shí)間較長(zhǎng),應(yīng)重新鉆孔再進(jìn)行注漿。

5)注漿量不得少于設(shè)計(jì)量的80%,全部注漿孔都要符合單孔注漿標(biāo)準(zhǔn)。

6)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的注漿長(zhǎng)度和注漿范圍進(jìn)行施工,要求注漿堵水率不低于90%,注漿結(jié)石體的7 d單軸抗壓強(qiáng)度不小于4.5 MPa。

7)開(kāi)挖后若發(fā)現(xiàn)漏漿或出水量達(dá)不到要求,則實(shí)施補(bǔ)注漿后開(kāi)挖,嚴(yán)禁在出水量不滿足要求的情況下繼續(xù)掘進(jìn)。

8)每循環(huán)注漿段開(kāi)挖,必須確保預(yù)留5 m以上的止?jié){巖盤(pán)作為下一循環(huán)預(yù)注漿孔的工作面,嚴(yán)禁超挖、多挖。

9)注漿后,嚴(yán)格按照Ⅴ級(jí)圍巖掘進(jìn)方法進(jìn)行施工,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法或微臺(tái)階法開(kāi)挖,仰拱鋪底超前,二襯緊跟,確保安全。

表1 主要機(jī)械設(shè)備配置表

3 注漿效果

隧道帷幕注漿情況較為復(fù)雜,在施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行多次反復(fù)的鉆注。從實(shí)際施工結(jié)果分析,其灌注效果一次比一次明顯,最終經(jīng)多次打鉆檢驗(yàn)及雷達(dá)儀器的檢測(cè),帷幕注漿達(dá)到了堵水止水的要求,隔斷了水源,治住了滲漏水的現(xiàn)象,提高了施工的安全性。

帷幕注漿不僅是一項(xiàng)施工技術(shù)問(wèn)題,且有大量的管理問(wèn)題,應(yīng)該把它看成是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,面廣、環(huán)節(jié)多且工序多變。它涉及到工程施工方法及質(zhì)量;地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的再分析;方案設(shè)計(jì)及確定;各種參數(shù)選擇及在施工過(guò)程中因素多變而進(jìn)行參數(shù)的合理調(diào)整;施工人員的組織與素質(zhì);鉆注設(shè)備、器材的選擇、加工等方面,必須應(yīng)用科學(xué)的施工管理方法,進(jìn)行質(zhì)量控制和環(huán)節(jié)銜接才能達(dá)到效果好、進(jìn)度短的目的。

[1]何成應(yīng),趙 斌.大紅山礦帷幕注漿工程實(shí)踐及治水效果[J].巖土工程界,2007(4)：56-57.

[2]宋抗常,吳 冰.渝懷鐵路施工技術(shù)與管理[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,2004.

[3]李 杰.隧道滲漏的注漿堵漏技術(shù)研究[J].山西建筑,2008,34(9)：317-318.