談中梁山2號隧道巖溶涌水段施工

劉永浩

(上海建科工程咨詢有限公司，上海 200031)

1 工程概況

重慶市軌道交通六號線二期中梁山2號隧道，全長4 322 m。根據本工程地質勘查報告顯示，施工中可到高壓力、大流量的地下水，水壓力達2.5 MPa以上，地下水異常豐富。為確保安全、快速通過此巖層，治水、止水是關鍵。施工過程中于2011年10月24日上午于坐標里程YDK48+917.3處的掌子面左下方突發(fā)涌水事件。水量最大時達到近3萬m3/d。查閱工程地質勘查報告結合現場實際情況，確定本段地質情況為:巖性以碳酸鹽巖為主，偶夾泥質巖類，巖溶凹槽，屬富水地段。巖體破碎～較破碎，呈破碎狀松散結構，層間結合力差，圍巖自穩(wěn)性差，易坍塌。監(jiān)理單位在10月24日組織現場討論處置會后，于2011年10月26日上午組織業(yè)主、地勘、設計、施工、第三方監(jiān)測等單位和專家組的相關人員在中梁山項目部會議室召開該里程突水地質事件的專家咨詢論證會議。經參會各方討論認為中梁山2號隧道YDK48+917.3里程處的突水地質事件的處理以堵為主。為此需要對掌子面前方25 m范圍按照圖紙設計的全斷面帷幕注漿進行堵水作業(yè)。全斷面帷幕注漿，并在掌子面處施作一道3 m厚止?jié){墻。完成注漿后，水量達到設計要求后，進行洞身開挖及初期支護施工。根據圍巖情況，為保證施工安全采用臺階法開挖。

2 注漿止水施工

全斷面帷幕預注漿堵水，注漿范圍為隧道開挖線以外8 m，注漿段長度為25 m，具體方案見圖1。

圖1 全斷面帷幕注漿縱斷面圖

2.1 止?jié){墻的確定

由于此段施工開挖涌水的突然性，且水壓力值較大，經與設計和各方商定，將掌子面前方澆筑厚度為3.0 m的混凝土止?jié){墻，止?jié){墻澆筑前，先根據水流量以及出水的部位預埋200套～300套管數根，暫時起到導流、泄壓的作用，以防止水壓過大壓壞已澆筑的止?jié){墻。管前端焊接止水閥門，待注漿起到一定效果，水壓減少時，再關閉前端止水閥門，將掌子面封閉。

2.2 注漿方式和分段長度的確定

1)注漿方式。

由于巖層破碎容易造成坍孔時，采用前進式注漿。

2)分段長度。

根據巖層裂隙發(fā)育程度、涌水量大小，經與設計、地勘等相關部門商量決定，采用全斷面帷幕注漿，采用前進式分段注漿方式，即先用鉆機開深2.5 m～3.0 m，直徑130 mm孔，安設、固結孔口管，然后在孔口管內鉆設φ90 mm注漿孔。每次注漿分段長度為3 m～5m，即鉆進3m～5m，注漿一次，注漿結束后再鉆3m～5m進行注漿，依次循環(huán)，直到結束該孔注漿。

2.3 注漿參數

注漿參數見表1。

表1 全斷面帷幕注漿參數表

注漿施工中，注漿參數根據情況進行調整優(yōu)化。

圖2 全斷面帷幕注漿施工工藝流程圖

2.4 注漿工藝

全斷面帷幕注漿施工工藝流程見圖2。

2.5 注漿機械的選擇

1)鉆機的選擇。鉆機選用MK-5型鉆機，其鉆孔深度可達到35 m，鉆孔直徑最大可達到130mm，鉆頭可根據孔徑的大小調換，以滿足施工需要。

2)注漿泵選擇。注漿泵采用YZB-100/9液壓雙液注漿泵，其參數見表2，可注單液漿、雙液漿、化學漿，該泵配有雙液調節(jié)器，利用工作介質(漿液、油液)傳遞壓力信號，組成閉環(huán)自動控制，結構簡單，調控及時準確，可以無級調節(jié)排漿量及排漿壓力，并具有按照預定的注漿終壓自動調節(jié)排漿量的性能，其排漿壓力可在0 MPa～9 MPa之間調節(jié)。

表2 YZB-100/9液壓注漿泵參數表

3 注漿后洞身開挖及初期支護施工

完成注漿后，于掌子面打檢查孔，對注漿效果進行檢查，檢查孔中水流量達到設計規(guī)定的數值后，方可進行后期洞身開挖及初期支護施工。如果水量仍然較大，可與設計、地勘等相關人員進行研究決定，加密注漿孔的數量，調整漿液的配比和濃度或者調整漿液的種類，繼續(xù)進行補注漿，直至檢查孔中的水流量達到設計規(guī)定的流量后，方可繼續(xù)后期的開挖工作。此段圍巖情況較差，因此采用臺階法進行施工，開挖順序見圖3。初期支護緊跟掌子面。

圖3 臺階法開挖工藝圖

在拱部超前支護施工后，沿隧道開挖輪廓線環(huán)向開挖。開挖進尺控制在每循環(huán)2 m～3 m拱架。開挖后立即出噴3 cm～5 cm混凝土封閉，并架設鋼拱架。按照設計要求施作鎖腳錨桿和系統(tǒng)錨桿，噴射混凝土。開挖支護后，應及時進行中、下臺階開挖支護，使初期支護及時到位，以避免隧道因破碎圍巖而引起支護結構收斂不能達到穩(wěn)定，甚至導致隧道失穩(wěn)。

根據圍巖量測，隧道圍巖在上斷面開挖支護一周后，初期支護變形不收斂，圍巖變形不趨于穩(wěn)定，停止掌子面掘進開挖，進行仰拱開挖支護，使初期支護形成支護閉合環(huán)。

4 施工中應注意的事項

1)注漿鉆孔的方向、深度都要嚴格按設計要求進行。

2)安裝孔口管時，孔口管的安裝必須牢固、密實。

3)各連接部件均應采用符合要求的高壓配件，安裝高壓管路和泵頭各部件時，各絲扣的連接必須擰緊，注漿前必須對各連接部位進行檢查，確保連接完好，以免脫開傷人。

4)注漿結束后，應綜合分析鉆孔注漿記錄，并在出水量較大或注漿薄弱處打檢查孔，檢查注漿效果，如不能滿足要求，則要進行補注。

5)開挖作業(yè)必須嚴格按照方案施工，做到短進尺、弱爆破、緊封閉、強支護、勤量測;施工支護必須緊跟掌子面，做到一循環(huán)一支護。

6)架設拱架后必須安裝鎖腳錨桿，當地質軟弱時，安裝注漿鎖腳小導管;下部開挖接腿必須左、右錯開施工，錯開距離不小于3.0 m，嚴禁同一拱架左、右兩側同時施工。

7)強監(jiān)控量測，做好安全應急預案，落實安全應急措施，確保施工安全。

8)做好突發(fā)事件風險分析和預防。

5 結論與建議

1)開挖前應加強超前地質探測和圍巖監(jiān)測，根據開挖面揭露的地質條件及對地下水的觀察情況，對開挖面前方地下水的賦存情況做出詳細準確的超前地下水預報，并根據超前預報資料制定詳細的高壓水防治方案。

2)隧道注漿堵水是隧道施工中經常遇到的問題，尤其是在南方降雨較多的地區(qū)。特別需要注意的是在一些水文地質比較復雜的地區(qū)，隧道內的止水工作就愈加復雜。遇到此種情況一定要根據設計、地勘及監(jiān)測單位的意見，嚴格按設計的操作流程執(zhí)行。以降低工程風險，保證施工質量。

3)盡可能地根據超前地質預報，將水堵在掌子面的后方，此種方法比將水放出后再治理要簡便經濟的多。

4)監(jiān)理工程師應注意注漿工作的監(jiān)督管理，做好相應的旁站記錄。在確保工程質量的同時，為施工單位的后期計量工作提供可靠的依據。

5)注漿必須達到設計要求注漿壓力或注漿量，注漿結束開挖前，應打孔檢查，達到設計要求后，方可進行下一步開挖。

［1］重慶市軌道交通六號線二期工程施工圖設計［Z］.

［2］國家、省、市現行有關法規(guī)、標準、技術規(guī)范及針對安全生產、環(huán)境保護、水土保持方面的政策和法規(guī)［Z］.

［3］GB 50299-1999，地下鐵道施工及驗收規(guī)范［S］.

［4］GB 50108-2008，地下工程防水技術規(guī)范［S］.

［5］TB 10417-2003，鐵路隧道工程施工質量驗收標準［S］.

［6］TB 10108-2002，鐵路隧道工噴錨構筑法技術規(guī)范［S］.