王 新，李 卓

（陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710100）

0 引言

由于我國隧洞穿越地質(zhì)條件各異，修建時(shí)間及施工水平和標(biāo)準(zhǔn)的不同，大多數(shù)隧洞存在不同程度的滲漏水問題，容易導(dǎo)致隧洞內(nèi)電路損壞、設(shè)備腐蝕等，又隧洞防水工藝繁瑣，施工難度較大，所以，防水問題歷來被人們所重視[1]。

在隧洞襯砌防水問題中，我國很多隧洞給出許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)：在湘西吉羅公路隧洞防水治理中，朱益湘等人[2]在施工中總結(jié)出“緊封閉，多方引，遠(yuǎn)近排”的防水方法，同時(shí)其因地制宜，采用經(jīng)濟(jì)的“纖維絲把”獲得成功；年祥等人[3]北京地鐵九號(hào)線白國區(qū)依據(jù)“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，闡述從防水混凝土、柔性防水層、特殊部位處理等方面在初期支護(hù)和二次襯砌之間設(shè)全封閉柔性防水層施工方法；王勤榮[4]介紹淺埋長大隧洞穿過富水區(qū)，地表注漿與洞內(nèi)徑向注漿堵漏技術(shù)方案的成功應(yīng)用；楊甲奇[5]通過流固耦合來分析研究滲流場問題，并使用ANSYS軟件分析滲流場，為注漿堵漏技術(shù)研究提供依據(jù)；王清江[6]等詳細(xì)介紹高壓注漿法等隧洞裂縫滲水堵漏技術(shù)；遲建平[7]優(yōu)化孔口止?jié){與止?jié){塞止?jié){2種孔口管封閉工藝，并針對(duì)特定類型滲漏水提出止?jié){深度及注漿終壓選擇方法，并在青島地鐵工程應(yīng)用中取得了良好的治理效果。

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞出口延伸段，在圍巖富水區(qū)段產(chǎn)生襯砌滲漏水現(xiàn)象，在采取一系列必要的堵漏技術(shù)措施后，成效不大。為確保二次襯砌混凝土的結(jié)構(gòu)安全，需要研究新的注漿堵漏技術(shù)方案。本文重點(diǎn)對(duì)隧洞富水段水泥漿與化學(xué)漿相結(jié)合的注漿堵漏技術(shù)方案進(jìn)行分析。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)條件

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞出口延伸段工程隧洞總長3493 m，樁號(hào)K75+286～K78+779,采用鉆爆法施工從出口向上游方向掘進(jìn)，現(xiàn)澆混凝土襯砌。成洞斷面尺寸為6.76 m×6.76 m（寬×高）。隧洞K76+131～K76+126段長度5 m,裂隙水發(fā)育，該段圍巖以大理巖夾片巖為主，圍巖完整性差，節(jié)理裂隙很發(fā)育，發(fā)育有長大節(jié)理，產(chǎn)狀為N76°E/78°S。

1.2 水文氣象條件

出口延伸段工程屬于出口工區(qū)，所涉及到的河流為黃池溝。黃池溝為渭河一級(jí)支流黑河右側(cè)的支流，發(fā)源于周至縣秦嶺北麓，在周至縣樓觀臺(tái)黃池村匯入黑河。流域?qū)偾貛X北麓土石山區(qū)，海拔高程在450 m～2100 m之間,流域山勢(shì)陡峻，植被良好，水流清澈。徑流主要由降水組成，降水主要集中在7月～9月，約占全年降雨的60%以上。

2 隧洞涌滲水問題

2017年5月19日，秦嶺隧洞出口延伸段開挖至K76+131，該處原設(shè)計(jì)巖性為中元古界寬坪巖群廣東坪巖組大理巖夾云母片巖，Ⅲ類圍巖，埋深約750 m。實(shí)際開挖揭示巖性為灰白色大理巖為主，層理產(chǎn)狀不明顯，節(jié)理裂紋較發(fā)育-發(fā)育，巖體整體完整性一般，局部完整性差，巖體呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，測得3組節(jié)理。開挖鉆孔時(shí)，炮孔內(nèi)突然噴射出一股高壓水流，噴射距離約為13 m，泥黃色，夾雜大量泥沙，日涌水量為11000 m3/d。5月22日對(duì)該處超前地質(zhì)鉆探及水平鉆孔排水，水量及水壓迅速衰減至3000 m3/d，隨后恢復(fù)施工。K76+131～K76+088段按Ⅳ類圍巖開挖支護(hù)。

2017年6月15日，針對(duì)隧洞涌水情況排查發(fā)現(xiàn)K76+131～K76+126段長度5 m，該段地下水很發(fā)育，出水部位位于左側(cè)（面向大里程）邊墻底部及左側(cè)底板，出水特征為4處股狀涌水（1大、3?。?。自5月19日突發(fā)涌水時(shí)的最大涌水量11000 m3/d，至6月15日涌水量衰減至約1800 m3/d，之后再無明顯繼續(xù)衰減跡象。對(duì) K76+159～K76+143、K76+131～K76+126段采取了全斷面徑向注漿堵水，對(duì)K76+133～K76+128段的股狀涌水采取在股狀涌水周邊3 m×3 m的范圍內(nèi)加密注漿的封堵措施，注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿。注漿施工后，涌水點(diǎn)由原來的4處涌水減少為2處，基于施工組織原因，為防止該部位涌水對(duì)混凝土破壞，在仰拱襯砌設(shè)置了2處集中引排點(diǎn)，隨即進(jìn)行了襯砌混凝土施工。2018年7月12日，對(duì)K76+131～K76+095段進(jìn)行固結(jié)灌漿施工，施工時(shí)發(fā)現(xiàn)該處有串漿現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為：水泥漿被涌水稀釋后涌出，涌出部位主要為K76+131左側(cè)邊墻、K76+119仰拱施工縫、K76+119～K76+111右側(cè)矮邊墻底部，部分注漿孔不能封堵，有水自注漿孔內(nèi)溢出。因此跳過該段等待后期處理。

2018年7月23日，基于現(xiàn)場Ⅲ類圍巖大理巖段部分有滲水現(xiàn)象，對(duì)K76+131～K76+146III類圍巖段增設(shè)了固結(jié)灌漿。

2018年10月至12月期間，多次對(duì)K76+146～K76+095段做固結(jié)灌漿，封堵涌水，考慮水量較大漿液采用水泥漿和水泥-水玻璃雙液漿。注漿原則按照從水量較小至水量較大的次序封堵，預(yù)留K76+131的2處集中水孔最后封堵并安裝閥門，待其余注漿孔全部封堵完成后，關(guān)閉閥門，觀察其余部位注漿效果。對(duì) K76+119～K76+095 段注漿時(shí)，K76+131～K76+095 段排水孔有少量水派出，K76+095～K76+083拱墻襯砌兩側(cè)邊墻有水滲出；對(duì) K76+131～K76+119 段注漿時(shí)，K76+143～K76+131 段拱墻襯砌頂部有水滲出。說明K76+083～K76+143段洞周地下水連通性好，相互存在影響、關(guān)聯(lián)。K76+131～K76+095段注漿封堵完成后，關(guān)閉2個(gè)閥門，使地下水位上升觀察滲漏水情況。22小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)K76+119～K76+117處的底板由受地下水壓力上升發(fā)生抬動(dòng)和頂面裂縫，抬動(dòng)高度5 mm，裂縫寬度為2 mm，見圖1。而且發(fā)現(xiàn)已凝固的水泥-水玻璃雙液漿在水壓作用下部分破壞，有地下水沿原注漿通道涌出。隨即打開閥門泄壓泄水，股狀涌水點(diǎn)水量無明顯減少。

圖1 底板破壞

上述洞段內(nèi)的圍巖大多為大理巖，巖溶裂隙水較為發(fā)育。固結(jié)灌漿時(shí)，出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，說明地下水存在很好的關(guān)聯(lián)，連通性好，聯(lián)通范圍廣。經(jīng)過上述一系列的措施后，目前隧洞內(nèi)涌滲水問題未見明顯衰弱，為確保二次襯砌混凝土的結(jié)構(gòu)安全，需采用水泥漿與化學(xué)漿相結(jié)合的注漿技術(shù)方案，此方案在工程現(xiàn)場得到了一定的驗(yàn)證，并取得了良好的效果。

3 注漿堵漏技術(shù)方案

3.1 注漿施工方法

（1）洞身周邊按1.2 m間距，孔徑90 mm，孔深8.0 m，梅花形布置，圖2為化學(xué)漿終孔展開加固示意圖。

圖2 化學(xué)漿終孔展開加固模式圖

（2）鉆孔完成后，孔底壓入5 m長鋼化管，距孔口3 m處設(shè)止?jié){塞進(jìn)行化學(xué)灌漿，完成后孔口設(shè)置止?jié){塞，灌注水泥漿液，水泥漿終孔展開加固模式見圖3。

圖3 水泥漿終孔展開加固模式圖

（3）先注孔底3.0 m～8.0 m范圍，形成加固止水圈，將外部地下水隔離，再注0.0 m～3.0 m范圍內(nèi)，填充孔隙，加固圍巖形成加固圈。兩圈在隧洞縱向每次完成長度不宜大于15 m～20 m，并結(jié)合完成時(shí)間適當(dāng)調(diào)整，注漿加固示意圖見圖4。

圖4 注漿加固示意圖

（4）注漿總體遵循先拱頂后底板，先兩邊后中間，先無水后有水的順序，局部特殊部位可結(jié)合現(xiàn)場適當(dāng)調(diào)整。

（5）注漿過程中若發(fā)生串漿，則關(guān)閉孔口閥門或堵塞孔口，待其他孔注完后再打開閥門，若發(fā)生流水，則繼續(xù)注漿，直至每個(gè)孔達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，

3.2 施工工序

測量放樣→鉆孔→鋼化管頂進(jìn)→聚氨酯Ⅰ序孔灌漿→聚氨酯Ⅱ序孔灌漿→水泥漿Ⅰ序孔灌漿→水泥漿Ⅱ序孔灌漿→封孔。

3.2.1 測量放樣及鉆孔

（1）孔位布置及放樣

洞身周邊按1.2 m間距，孔徑90 mm，孔深8.0 m，鉆孔沿隧洞縱向間距4.0 m，梅花形布置。布孔22環(huán)，共396孔。布孔采用全站儀精準(zhǔn)放樣，灌漿孔鉆空位置偏差不大于10 m。

（2）鉆孔方法

采用ZGYX430液壓行走潛孔鉆機(jī)鉆孔。

（3）孔向控制

鉆孔時(shí)鉆孔方向用測角儀進(jìn)行控制，確保鉆孔角度滿足圖紙要求。

（4）終孔標(biāo)準(zhǔn)

所有灌漿孔均應(yīng)不小于設(shè)計(jì)孔深，灌漿孔灌漿前通知監(jiān)理工程師驗(yàn)收孔深。

3.2.2 鋼化管安裝

采用直徑Φ80 mm，管長5 m無縫鋼管，管身每隔15 m，留有6 mm～8 mm注漿孔。底板孔鋼花管采用人工頂進(jìn)，其余孔采用鉆機(jī)頂進(jìn)

3.2.3 灌漿

（1）灌漿材料及參數(shù)

①注漿材料：0 m～3.0 m采用水泥漿注漿，3.0 m～8.0 m采用油溶性聚氨酯化學(xué)漿液。

②注漿參數(shù)

化學(xué)漿：注漿終壓通過試驗(yàn)孔注漿后確定為3.5MPa～5.0MPa；擴(kuò)散半徑2.6 m。鉆孔深度8.0 m，孔底間距4.0 m。鋼花管長5.0 m，外徑80 mm。

水泥漿：注漿終壓參照本隧洞固結(jié)灌漿壓力確認(rèn)為0.7 MPa；擴(kuò)散半徑2.22 m?？咨?.0 m，孔底間距2.22 m。

（2）灌漿材料及設(shè)備

聚氨酯化學(xué)漿液：采用北京瑞諾安科新能源技術(shù)有限公司生產(chǎn)的油溶性雙組份聚氨酯化學(xué)漿液，現(xiàn)場施工采用雙液化學(xué)注漿泵按體積1:1混合。該產(chǎn)品反應(yīng)速度快，本體強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)，固結(jié)物耐久性強(qiáng)，能保證有效、持久堵水效果；無任何溶劑和揮發(fā)性物質(zhì)，無毒無害，對(duì)水質(zhì)無影響，環(huán)保安全，適用于引水標(biāo)準(zhǔn)。A/B組分混合5s后，漿液粘度迅速達(dá)到2500 MPa·s左右，不易被水分散；抗壓強(qiáng)度≥60 MPa。

水泥漿液：①水泥灌漿采用代號(hào)為P.042.5的普通硅酸鹽水泥，水泥應(yīng)新鮮不結(jié)塊，水泥細(xì)度要求為通過80 μm的方孔篩余量不大于5%，其性能要求滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）規(guī)范的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。灌漿用水達(dá)到地表Ⅱ類水以上標(biāo)準(zhǔn)，符合砼拌制用水的要求，拌漿用水的溫度控制在5℃～40℃。②所有制漿材料必須稱重，水泥等固體材料應(yīng)采取重量稱量法稱重，稱量誤差不得大于5%。③灌漿漿液攪拌均勻并測定漿液密度，使用高速攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間不少于30 s。④漿液比級(jí)為 6∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1、六個(gè)比級(jí)，開罐比為3∶1，灌漿時(shí)漿液濃度按以上次序逐級(jí)變濃。⑤制漿機(jī)的性能與灌漿泵的排漿量相適應(yīng)，并能均勻、連續(xù)地制漿，其中高速制漿機(jī)的轉(zhuǎn)速不低于200 r/min。

（3）灌漿方法

①灌漿前對(duì)施工單元的初襯混凝土進(jìn)行檢查，對(duì)有異常不利于灌漿工程的地段按相關(guān)規(guī)范處理。

②灌漿孔均采用純壓式灌漿法施工。

③灌漿按環(huán)內(nèi)分序的原則、分Ⅰ、Ⅱ序施工。先Ⅰ序灌漿后Ⅱ序孔灌漿。

④每環(huán)鉆孔提前施工，灌漿時(shí)相鄰孔可兼做作為檢查孔。

⑤灌漿過程控制采用灌漿自動(dòng)記錄儀監(jiān)控灌漿全過程，在每孔灌漿前，將灌漿參數(shù)輸入灌漿自動(dòng)儀，包括孔號(hào)、段長、孔深、灌漿壓力的信息，灌漿結(jié)束后打印灌漿記錄資料。

⑥灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，聚氨酯化學(xué)漿液在試驗(yàn)壓力下進(jìn)漿量為0，或壓力急劇增高可結(jié)束灌漿；水泥漿液灌漿在規(guī)定壓力下，單孔準(zhǔn)入率小于1 L/min，并繼續(xù)灌注30 min即可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束后，直接閉合灌漿塞孔口閘閥，閉漿8 h，待水泥漿液初凝后拔出灌漿塞，防止灌入的水泥漿液泄露出灌漿孔。

3.3 應(yīng)急措施

（1）灌漿過程中出現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)，根據(jù)情況可采取嵌縫、表面封堵、低壓、限流、限量、間歇灌注等方法。

（2）灌漿過程中出現(xiàn)串孔時(shí)，用專用堵孔塞塞住被串孔，在灌漿結(jié)束后，按灌漿順序檢查串漿孔，掃孔灌漿直至結(jié)束。

4 結(jié)論

本文以引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞出口延伸段為工程背景，針對(duì)目前出現(xiàn)的持續(xù)涌滲水問題，采取水泥漿與化學(xué)漿相結(jié)合的注漿堵漏技術(shù)方案，得出如下結(jié)論：

1）隧洞涌滲水洞段，經(jīng)過一系列的堵漏措施后，隧洞內(nèi)涌滲水問題未見明顯衰弱，為了確保二次襯砌混凝土的結(jié)構(gòu)安全，需要研究新的有效堵漏技術(shù)方案。

2）研究采用水泥漿與化學(xué)漿相結(jié)合的注漿技術(shù)方案，徑向注漿深度8 m，3 m～8 m范圍內(nèi)為化學(xué)漿止水圈，0～3 m內(nèi)為水泥漿加固圈，在工程初步應(yīng)用中取得良好的效果。