汪衛(wèi)東

（漳州廈蓉高速擴(kuò)建工程有限公司）

淺談天成山隧道富水?dāng)鄬踊◢弾r段施工方法

汪衛(wèi)東

（漳州廈蓉高速擴(kuò)建工程有限公司）

本文通過(guò)廈成高速公路天成山隧道花崗巖段富水?dāng)鄬拥氖┕し桨傅慕榻B，為此類(lèi)地質(zhì)情況異常復(fù)雜隧道施工提供參考和借鑒。

隧道；富水?dāng)鄬?；施工要點(diǎn)

1　工程概況

廈成高速公路漳州段天成山隧道位于漳州角美與廈門(mén)交界附近，是一座雙向六車(chē)道特長(zhǎng)隧道，隧道左線(xiàn)全長(zhǎng)3372m，右線(xiàn)全長(zhǎng)3390m，主洞開(kāi)挖斷面面積216.7m2。

2　水文地質(zhì)概況

隧址區(qū)巖層屬南園組凝灰?guī)r（J3n）及燕山期侵入花崗巖（γ53），表層覆蓋有殘坡積成因的粘性土，局部有花崗斑巖脈（λπ）侵入。實(shí)際施工揭露圍巖地質(zhì)、水文狀況異常復(fù)雜，以Ⅳ～Ⅴ級(jí)圍巖為主，多次穿越斷裂構(gòu)造帶或節(jié)理密集帶，斷裂構(gòu)造帶或節(jié)理密集帶導(dǎo)水性較好，且賦存于其中的構(gòu)造裂隙水水量大。該隧道在施工中多次發(fā)生突泥涌水等地質(zhì)災(zāi)害，因此，該隧道穿越富水?dāng)鄬佣问┕し椒白{止水工藝，對(duì)于類(lèi)似隧道施工，具有較好的指導(dǎo)意義。

3　施工總體方案概述

本隧道穿越富水?dāng)鄬邮┕た傮w遵循“管超前，小斷面，短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，緊封閉，勤量測(cè)，預(yù)注漿”二十四字的施工方針。

4　降水排水

由于該段地下水較豐富，存在地表水補(bǔ)給條件，確定治水原則為“釋能降壓，排堵結(jié)合”，采用泄水孔結(jié)合井點(diǎn)降水方法降低斷層內(nèi)含水量。

（1）在距已施工仰拱部位設(shè)置40m深井點(diǎn)降水，在隧道兩側(cè)各設(shè)置4個(gè)水平的泄水孔。為防止泥沙流出，泄水孔應(yīng)采用土工布進(jìn)行包裹。同時(shí)設(shè)置4個(gè)角度向下30°的降水孔，采用水泵進(jìn)行抽水。泄水孔和降水孔深度均進(jìn)入斷層帶，其中部分泄水孔采用跟管或分段前進(jìn)式注漿方式穿過(guò)斷層，以排出斷層接觸帶地下水。開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)圍巖滲水在初支背后設(shè)置彈簧盲管引入臨時(shí)排水溝內(nèi)，排水溝應(yīng)距拱腳1m，嚴(yán)禁拱腳被水浸泡。

（2）為防止掌子面積水侵泡拱腳，采用人工對(duì)中臺(tái)階及未施做仰拱段的下臺(tái)階的臨時(shí)排水溝及側(cè)溝中淤泥采用人工清理。待斷層通過(guò)后，各泄水孔均安裝彈簧盲管，在防水板背后增設(shè)環(huán)向盲管，將水引入隧道兩側(cè)排水管。

5　超前預(yù)注漿

由于斷層圍巖為飽水狀態(tài)下砂土狀全風(fēng)化花崗巖，單靠強(qiáng)支護(hù)及降水措施難以保證掘進(jìn)施工安全，必須對(duì)斷層上部洞身及開(kāi)挖輪廓線(xiàn)5m范圍內(nèi)全風(fēng)化花崗巖圍巖采用預(yù)注漿固結(jié)，進(jìn)行堵水和加固圍巖。

注漿孔先采用φ130mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度3m，鉆孔并清孔后安裝φ127×5mm孔口管，單根長(zhǎng)度3m?？卓诠馨惭b時(shí)外露掌子面20～30cm。為防止后續(xù)續(xù)孔過(guò)程中泥沙涌出，孔口管前端焊接法蘭盤(pán)或抱箍式接頭。孔口管安裝前先將孔口管插入端采用麻絲纏緊，并用速凝水泥漿進(jìn)行包裹，然后采用鉆機(jī)將孔口管頂入鉆孔內(nèi)，麻絲和速凝水泥漿應(yīng)填滿(mǎn)孔口管壁與孔洞間間隙。為防止孔口管由于安裝不到位在注漿時(shí)發(fā)生意外，孔口管安裝完畢后應(yīng)采用不小于φ16的鋼筋與其他孔口管焊接成整體。

局部注漿施工采用分段前進(jìn)式注漿平行推進(jìn)方法進(jìn)行施工。分段長(zhǎng)度控制在1～3m，分段前進(jìn)式注漿是從工作面鉆孔至含水層，每鉆進(jìn)1～3m，注一段漿，反復(fù)交替進(jìn)行，直至通過(guò)含水層。

鉆孔完畢并清孔后，采用水灰比為1：1雙液漿進(jìn)行注漿。雙液漿中水泥漿與水玻璃體積比為1：0.5～1（以試驗(yàn)為準(zhǔn)，漿液凝結(jié)時(shí)間為15～20min）。水玻璃濃度為35波美度，模數(shù)2.4。

漿液配合比根據(jù)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整，注漿效果差時(shí)可適當(dāng)調(diào)整為超細(xì)水泥——水玻璃雙液漿。

注漿壓力為3.0～4MPa。當(dāng)注漿壓力達(dá)到4MPa并穩(wěn)定10min或進(jìn)漿速度為開(kāi)始進(jìn)漿速度的1/4時(shí)可停止注漿。

注漿孔由外向內(nèi)分層施作。待所有注漿孔施工完畢后，按鉆孔數(shù)量10%施做檢查孔以便檢查注漿效果是否合格。檢查孔孔深與各續(xù)孔孔深相同，注漿合格條件為檢查孔鉆孔過(guò)程中無(wú)涌泥、涌砂及不塌孔現(xiàn)象。注漿不合格時(shí)應(yīng)補(bǔ)充注漿。檢查孔施工完畢后應(yīng)進(jìn)行注漿填充。

6　超前管棚施工

管棚鉆孔采用φ150鉆頭進(jìn)行鉆孔。鉆桿縱向方向與隧道縱向軸線(xiàn)平行，鉆孔仰角3～5°，仰角定位采用坡度儀或地質(zhì)羅盤(pán)儀進(jìn)行定位控制。環(huán)向間距30cm，管棚鉆孔深度30m，鉆孔范圍為拱部及邊墻。

鉆孔前，按測(cè)量定好鉆孔的范圍、平面位置，并對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行編號(hào)。鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的鉆孔方向、角度、孔徑進(jìn)行鉆進(jìn)，按鉆機(jī)的操作規(guī)程操作，鉆孔內(nèi)出水量大或成孔困難時(shí)應(yīng)立即停止鉆進(jìn)并進(jìn)行注漿處理，注漿固結(jié)后再續(xù)孔，直至終孔。

為防止管棚注漿時(shí)孔口漏漿，在管棚施工前，應(yīng)先安裝孔口管，采用φ150mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度3m，鉆孔并清孔后安裝φ150×5mm孔口管，單根長(zhǎng)度3m?？卓诠馨惭b時(shí)外露掌子面20～30cm，孔口管前端焊接法蘭盤(pán)?？卓诠馨惭b前先將孔口管插入端采用麻絲纏緊，并用速凝水泥漿進(jìn)行包裹。然后采用鉆機(jī)將孔口管頂入鉆孔內(nèi)。麻絲和速凝水泥漿應(yīng)填滿(mǎn)孔口管壁與孔洞間間隙。為防止孔口管由于安裝不到位在注漿時(shí)發(fā)生意外，孔口管安裝完畢后應(yīng)采用不小于φ16的鋼筋與其他孔口管焊接成整體。

管棚注漿采用水灰比為1：1雙液漿進(jìn)行注漿。水玻璃濃度35波美度，模數(shù)2.4。水泥漿液與水玻璃體積比為1：0.5～1（按試驗(yàn)確定，凝結(jié)時(shí)間15～20min），初始注漿壓力為0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa。當(dāng)排氣孔流出漿液后，關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)注漿，達(dá)到注漿終壓2.0MPa并穩(wěn)定2min后即可停止注漿。如注漿量超限，還沒(méi)有達(dá)到壓力要求，應(yīng)該調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，持壓2min后可停止注漿。施工過(guò)程中，為了防止串漿現(xiàn)象出現(xiàn)，每鉆完一個(gè)孔，隨即安設(shè)該孔的鋼管并注漿，然后再進(jìn)行下一孔的施工。

注漿過(guò)程中如采用雙液漿進(jìn)行注漿不能滿(mǎn)足注漿要求時(shí)可采用超細(xì)水泥單液漿進(jìn)行補(bǔ)充注漿。超細(xì)水泥漿攪拌時(shí)間不易超過(guò)20min，漿液攪拌好后須在30min內(nèi)注完以免漿液凝固堵塞注漿管路。如使用硫鋁酸鹽水泥漿進(jìn)行注漿時(shí)不能和水玻璃進(jìn)行混合使用。

7　雙側(cè)壁超前導(dǎo)洞開(kāi)挖

為確保施工安全，同時(shí)檢驗(yàn)注漿質(zhì)量及起到排水減壓作用，采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞上臺(tái)階導(dǎo)洞先行。上臺(tái)階導(dǎo)洞通過(guò)斷層后再進(jìn)行中、下臺(tái)階及中間土體的開(kāi)挖。先行導(dǎo)洞斷面控制在3m寬，2m高，每循環(huán)進(jìn)尺不大于0.5m。開(kāi)挖前使用風(fēng)鉆在掌子面鉆三個(gè)超前探孔，探孔深5m，呈三角形布置。開(kāi)挖盡量采用風(fēng)鎬、洋鎬、鐵鍬等工具無(wú)爆破開(kāi)挖，當(dāng)有孤石或局部圍巖較硬時(shí)，采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)可采用自下而上環(huán)形開(kāi)挖，觀(guān)察圍巖穩(wěn)定情況，當(dāng)不穩(wěn)定時(shí)立即噴混凝土封閉，當(dāng)圍巖暫時(shí)穩(wěn)定時(shí)可待全環(huán)開(kāi)挖完成后再進(jìn)行初噴封閉，初噴厚度不小于5cm。初噴后按設(shè)計(jì)進(jìn)行拱架、網(wǎng)、噴支護(hù)。

由于凈空斷面小，設(shè)計(jì)系統(tǒng)錨桿暫時(shí)無(wú)法施工，在拱架安裝及噴混凝土完畢后先用風(fēng)鉆鉆孔安裝0.5～1m長(zhǎng)的鋼花管，間距按100mm×50cm梅花形布置，對(duì)噴混凝土背后進(jìn)行填充和淺層注漿加固，待下臺(tái)階施工后再進(jìn)行系統(tǒng)錨桿施工。

8　監(jiān)控量測(cè)

開(kāi)挖過(guò)程中須加強(qiáng)洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)。監(jiān)控量測(cè)樁按5m一個(gè)斷面進(jìn)行布樁。雙側(cè)壁導(dǎo)洞上臺(tái)階應(yīng)在導(dǎo)洞拱頂及兩側(cè)邊墻分別布設(shè)量測(cè)點(diǎn)，下臺(tái)階施工后在同一斷面再在兩側(cè)增設(shè)量測(cè)點(diǎn)。量測(cè)點(diǎn)須在同一斷面里程范圍內(nèi)。洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)頻率每天3次。根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工。

表1　按位移控制的變形管理等級(jí)

表2　按位移變化速率控制的管理等級(jí)

9　結(jié)束語(yǔ)

（1）工程實(shí)踐表明，強(qiáng)風(fēng)化構(gòu)造帶富水是隧道突泥涌水產(chǎn)生的直接誘因。要重視對(duì)水的處理，堅(jiān)持釋能降壓、排水為主的原則，通過(guò)設(shè)置泄水孔、井點(diǎn)降水等措施降低水頭壓力；對(duì)斷層內(nèi)地質(zhì)進(jìn)行改良，使其有一定的自穩(wěn)能力；開(kāi)挖支護(hù)方法要得當(dāng)，監(jiān)控、應(yīng)急等措施落實(shí)到位。

（2）水泥-水玻璃雙液注漿，工期短，費(fèi)用低，工藝簡(jiǎn)單，容易掌握，注漿壓力小，施工安全，作為富水?dāng)鄬踊◢弾r段堵水效果好，宜優(yōu)先選用，但應(yīng)注意漿液配合比應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。

[1]《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004）[S].

[2]《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/TF60-2009）[S].

U455.49

A

1673-0038（2015）32-0307-02

2015-7-26

汪衛(wèi)東（1973-），男，工程師，本科，從事高速公路施工管理工作。