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        隧洞灌漿封堵施工技術(shù)研究

        2011-08-15 00:48:19李潤成蔡金麗
        山西水利 2011年10期
        關(guān)鍵詞:富水隧洞水文地質(zhì)

        李潤成,蔡金麗

        (1.山西省水利建筑工程局,山西 太原 030006;2.太原市水利勘測設(shè)計院,山西 太原 030002)

        1 工程水文地質(zhì)條件

        工程處于青藏、滇緬巨型構(gòu)造帶與川滇經(jīng)向構(gòu)造帶復(fù)合部位的松潘—甘孜地槽褶皺帶東南部。從展布的地質(zhì)構(gòu)造形跡看,該工程受近東西向(NWW—SEE)應(yīng)力場控制,形成一系列近南北向展布的緊密復(fù)式褶皺和高傾角的壓性走向斷裂,受NNE向主構(gòu)造線與橫向(NWW—SEE)扭—張性斷裂交叉網(wǎng)絡(luò)的影響,構(gòu)成了河間地塊地下水的集水和導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)。

        洞線從西向東揭露的地層依次為T3—T2Z—T1—T2Z—T3—T2d等,為非可溶巖與可溶巖地層相間分布。按設(shè)計巖溶層組類型劃分:T2Z為純—不純間層型中等巖溶化區(qū),T2b為純連續(xù)型較強巖溶化區(qū);按含水層(組)劃分:T2Z屬中等—弱富水性,T2b為強富水性,T3屬很弱富水(亦稱相對隔水層)。按巖溶水文地質(zhì)單元劃分:T2Z為西部溶隙—裂隙散流型Ⅳ水文地質(zhì)單元,T2b為中部管道—裂隙匯流型Ⅰ水文地質(zhì)單元。

        本隧洞屬強富水性地層,根據(jù)開挖洞段T2b和T2Z地層地下水出露特點分析,所揭露的地下水主要以滲滴水、線狀滲水、巖溶裂隙與管道(溶洞)集中涌水、高壓噴水等多種形式出現(xiàn)。大都從巖體結(jié)構(gòu)面、溶蝕破碎帶及斷層、管道與溶洞中噴出。

        上述水文地質(zhì)現(xiàn)象表明:開挖掌子面逐漸遠離向斜軸部和相對隔水層;由于前期富水段貯水已大量排泄,該構(gòu)造單元潛水位大幅下降;大氣降水補給量低于排放量。

        通過觀測隧洞開挖段發(fā)現(xiàn),可溶巖地層富水性、巖溶水文地質(zhì)單元的劃分與設(shè)計預(yù)測有較大差異:一是T2Z地層由于緊靠火山巖T1地層,有不純大理巖間層,巖相變化較大,但純連型巖溶化層厚度一般大于100 m。揭露的巖溶發(fā)育程度和巖溶水富水性不亞于T2b地層。二是T2b地層總涌水量為2.90 m3/s,但揭露時T2Z地層看,兩處瞬間涌水量是目前總量的3~6倍。三是按設(shè)計巖溶水文地質(zhì)特征劃分,T2Z和T2b應(yīng)同屬管道—裂隙匯流型水文地質(zhì)單元。由于二者處于各自特有的自然地理背景,導(dǎo)致巖溶地下水富集類型的差異明顯。

        2 灌漿堵水施工方案

        地下水被揭露后予以封堵灌漿,其工程實例不多,也沒可供參考的規(guī)范,尤其是在高壓、大流量環(huán)境下鉆孔灌漿,目前隧洞工程施工中遇到的較少,給灌漿工藝的把握及灌漿質(zhì)量與驗收標準控制帶來極大難度,因此在隧洞灌漿施工過程中,盡量吸取成熟的灌漿經(jīng)驗,參考有代表性的質(zhì)量控制標準。

        根據(jù)洞內(nèi)所揭露出的個別地段存在普遍滲漏水,出水形式眾多的特點,擬采用以堵為主、堵排結(jié)合的總體方案進行處理。一般富水區(qū)、富水區(qū)、強富水區(qū)的線狀滲水、貫穿大裂隙出水,擬先對局部集中滲漏巖體結(jié)構(gòu)面出水進行封堵,以保證出碴和下一道工序施工,減小施工安全隱患。待施工條件具備時再對全洞段進行高壓固結(jié)灌漿施工。特強富水區(qū)的較大滲水?dāng)M采用引排封堵法,巖溶管道(溶洞)集中涌水段擬采用模袋灌漿封堵技術(shù)、索囊灌漿封堵技術(shù)、特種灌漿材料封堵技術(shù)對巖溶管道(溶洞)進行封堵,并最終進行隧洞高壓固結(jié)灌漿。底板兩側(cè)及底板出水?dāng)M采用局部集中封堵,在邊溝開挖至設(shè)計高程后,根據(jù)出水情況進行針對性的封堵。

        封堵灌漿所用的材料主要以水泥為主,當(dāng)涌突水部位封堵難度較大時,視情況分別采用特種漿材和化學(xué)漿材。灌漿封堵最大壓力按鉆孔揭露水壓力加上2.5 MPa進行控制。

        通過灌漿封堵使出水洞段形成一個環(huán)狀防滲固結(jié)體,既防止了高壓水的浸入,又提高了出水洞段圍巖的承載能力,保證了隧洞安全。

        3 幾點認識

        第一,全面了解掌握隧洞地層巖性、構(gòu)造,熟悉巖溶水發(fā)育情況及其出露特點,各種滲漏水涌水情況、涌水量大小、變化趨勢等,對制定堵水方案具有十分重要的指導(dǎo)性和針對性。

        第二,根據(jù)現(xiàn)場滲漏水情況,制定適宜的灌漿封堵方案,結(jié)合施工中遇到的各種特殊情況及時作出相應(yīng)的處理預(yù)案,在施工前,無論是從設(shè)計角度,還是從施工角度,都應(yīng)準備一套行之有效的堵水方案,同時作多種預(yù)案備用,確保在遇到高壓大流量涌水時有據(jù)可依,使堵水處理工作順利進行。

        第三,根據(jù)施工方案選擇合理的機械設(shè)備裝置。合理的機械設(shè)備配置是實現(xiàn)施工方案的根本保障。必須選擇有針對性的機械設(shè)備和常規(guī)設(shè)備配合使用才能達到最佳效果。

        第四,必須選擇有效的灌漿材料。在材料采購之前,盡可能對國內(nèi)外有關(guān)材料的性能、參數(shù)進行全面、深入了解,并采購少量材料到現(xiàn)場,根據(jù)現(xiàn)場地下水特點做對比試驗,最終選擇既經(jīng)濟又有效的材料。

        第五,制定合理的施工工序。施工工序應(yīng)該按照有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求來制定,同時結(jié)合現(xiàn)場施工特點綜合考慮。

        第六,配備高素質(zhì)的工程技術(shù)人員和熟練的機械設(shè)備操作人員。作為實施方案的主體,配備人員素質(zhì)的高低直接影響方案能否順利實施。培養(yǎng)懂灌漿堵水、并具備豐富施工經(jīng)驗的施工人員,是確保方案得以順利實施的關(guān)鍵。

        第七,在遇到技術(shù)性難題時,多作專題性討論會或?qū)<易稍儠?,充分聽取各方建議,從而找到最好的解決方案,確保施工順利進行。

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