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(chǔ)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(jí)別以Ⅳ、Ⅴ級(jí)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(kāi)挖,加固樁號(hào)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(shí),采取水泥水玻璃漿液。

2.2 開(kāi)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(kāi)挖進(jìn)尺不少于0.6m,最大不超過(guò) 1.2m。(2)在開(kāi)挖面未完全處輔以機(jī)械、人工開(kāi)挖,保證對(duì)圍巖最低限量的擾動(dòng)。(3)開(kāi)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(tái)階開(kāi)挖,中心預(yù)留核心土,以防掌子面壓強(qiáng)過(guò)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(kāi)挖方式進(jìn)行隧道開(kāi)挖。

2.3 涌水段開(kāi)挖排水

(1)開(kāi)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(chǎng)情況來(lái)看,排水效果好。(2)當(dāng)開(kāi)挖后水量較小時(shí),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(shí),會(huì)造成噴混凝土與圍巖不能粘貼,此時(shí)采用先立拱接連接筋后,掛模板,采用澆筑高標(biāo)號(hào)吊板混凝土。(4)當(dāng)水量較大且成集中股狀時(shí),用鐵皮做成的槽扣在出水口,下端焊接排水軟管引至臨時(shí)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(kāi)挖完成后,先對(duì)開(kāi)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響開(kāi)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(zhǎng)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(duì)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(duì)臨時(shí)出水點(diǎn)路段,設(shè)置 50cm厚鋼筋混凝土襯砌,不包括仰拱部分。(3)對(duì)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(guò)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(zhǎng)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(lèi),一類(lèi)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(duì)本段涌水特點(diǎn),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(guò)水泥漿液的連接作用,使松散、破碎的圍巖體能形成相對(duì)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(duì)涌水集中整治,最后對(duì)周邊實(shí)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(kāi)裂出水,確保仰拱的安全開(kāi)挖,必須進(jìn)行注漿加固。加固范圍為開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外8m,角度為 240°,開(kāi)孔間距為環(huán)向 2m,縱向 2m;在拱頂120°注漿,注漿長(zhǎng)度 8m,開(kāi)孔問(wèn)距為環(huán)向 3m,縱向 3m。(3)頂水注漿。對(duì)集中出水點(diǎn)段進(jìn)行頂水加固,同時(shí)開(kāi)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(kāi)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(duì)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(duì)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(duì)未實(shí)施徑向注漿段進(jìn)行注漿加固。

5 結(jié) 語(yǔ)

高涌水量是隧道施工中極難處理的地質(zhì)災(zāi)害之一,對(duì)涌水的治理結(jié)果不僅關(guān)系到隧道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,還會(huì)直接影響到區(qū)域的長(zhǎng)期生態(tài)環(huán)境。大量的地下水排放會(huì)導(dǎo)致山體內(nèi)的地下水流失,進(jìn)而導(dǎo)致山頂?shù)闹脖黄茐摹⑺萁?、地表水干涸等生態(tài)破壞;而不對(duì)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(duì)隧道的長(zhǎng)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(zhǎng)期排水措施與長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)行為監(jiān)測(cè)結(jié)合是相當(dāng)有必要的;長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)行為健康監(jiān)測(cè)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(xiǎn)狀態(tài)時(shí)對(duì)水體進(jìn)行及時(shí)的排泄,以確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

[1] 杜國(guó)平,劉濤,李丹,等.2號(hào)特長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)要點(diǎn)綜述[J].西部探礦工程,2006,18(12).

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