淺析突發(fā)性涌水坍方的處理措施

邢 野

(貴陽交通工程監(jiān)理站)

1 涌水、坍方處理方案

由于坍方量大，坍體堆積高，頂部情況不明不宜將坍體全部清除，再進行空腔回填，滲水量大，也不宜采用小導管注漿，決定采用上半斷面正面封堵，深孔預注漿止

水加固的方案，通過注入的水泥──水玻璃雙液漿的高壓滲透和快速凝固達到止水的目的，通過雙液注漿在拱圈開挖輪廓線以外形成一個具有一定強度、一定厚度的加固區(qū)，然后采用管棚支護以順利通過坍方地段。

2 注漿材料、參數(shù)、配合比的確定

2.1 注漿材料

(1)水泥:425號普通硅酸鹽水泥。

(2)水玻璃:建材用Ⅲ型水玻璃，模數(shù)2.4～2.8，玻美度Be＇42°～45°

(3)水:經(jīng)過水質(zhì)檢驗符合要求的天然水。

2.2 注漿參數(shù)

(1)注漿壓力

根據(jù)坍體的松散程度，使?jié){液高滲透、廣擴散，考慮到注漿孔的深度及注漿阻力，初始壓力定為0.4～1MPa，終壓壓力3～4MPa。

(2)注漿擴散范圍:按擴散半徑2m結(jié)算。

(3)注漿孔深:采用一次壓入式注漿，注漿孔有效深度定為12m。

2.3 配合比的確定

(1)水灰比:W/C=1∶1～1∶0.6

(2)水玻璃濃度的調(diào)整

水玻璃濃度通常用玻美度表示，廠家提供的水玻璃玻美度為42°～45°，而施工中適合的濃度為25°～35°，故應對水玻璃的濃度進行調(diào)整。

水玻璃是硅酸鹽溶合物的水溶液，系由深質(zhì)水玻璃與溶劑水所組成，因此，改變水玻璃濃度只需改變?nèi)軇┧牧俊?/p>

(3)漿液體積比

水泥漿液∶水玻璃漿液=1∶0.7

此種配合比配制的漿液凝膠時間約2min左右，適合于深孔注漿。

3 施工工藝

3.1 施工準備

(1)掌子面的正面封堵:深孔注漿壓力大、滲透力強需要封堵掌子面以防坍和提高工效，我們采用1.0m厚的C20混凝土止?jié){墻，止?jié){墻的周邊尺寸與隧道開挖輪廓線一致，基礎(chǔ)嵌入地面以下0.3m。

(2)孔口管的制作和埋設(shè):孔口管采用Φ100mm，長1.5m的鋼管，在鋼管一端焊接法蘭盤，與注漿管相連?？卓诠茉诠嘀?jié){墻時預埋入墻內(nèi)，孔口管帶法蘭盤一端露出止?jié){墻面0.2m，埋設(shè)位置準確到5cm，角度誤差≤0.5°。

(3)三通混合器的制作:三通混合器是聯(lián)接兩根進漿管與出漿管的三通管路設(shè)有閘閥配套。雙液注漿時，將兩個閘閥均打開，雙液進入混合器后通過出漿口注入孔內(nèi)。若只注單液漿時，將另一閘閥關(guān)閉即可。

(4)作業(yè)面布置:由于隧道內(nèi)作業(yè)凈空狹小，鉆孔與注漿作業(yè)交替進行，各種機具設(shè)備布置要妥善規(guī)劃，便于作業(yè)人員的操作。

3.2 鉆孔

(1)鉆機就位:根據(jù)止?jié){墻上已預埋好的孔口管位置，將鉆機就位后，調(diào)整好導軌角度，將導軌頂緊在止?jié){墻上，以防止過大震動而影響施鉆精度。

(2)鉆孔:鉆孔采用Φ65mm鉆頭，開孔時鉆速宜低，鉆進20cm后即可轉(zhuǎn)入正常鉆進。第一節(jié)鉆桿鉆入至尾部距導軌端頭20cm處停止鉆進，人工用大扳手卡緊鉆桿，然后鉆機低速反轉(zhuǎn)，通過扳手卡在導軌上產(chǎn)生的扭矩使鉆桿與鉆機脫開，鉆機沿導軌退回原位，裝上第二節(jié)鉆桿，并在鉆桿前端安裝聯(lián)接套，鉆機低速正轉(zhuǎn)送至第一節(jié)鉆桿尾部，使兩節(jié)鉆桿連成一體。依次接桿，直至鉆到設(shè)計深度。

鉆孔至設(shè)計深度后，鉆機沿導軌后退帶出鉆桿，用扳手卡緊鉆桿，鉆機反轉(zhuǎn)后退，即拆下一節(jié)鉆桿，依次將全部鉆桿拆完。

3.3 注漿

(1)試壓:成孔后，用注漿泵先壓水試壓，當壓力達到0.5MPa時，穩(wěn)壓2min，以此沖刷坍體孔隙，擴大漿液通路。

(2)壓漿:先將單液水泥漿壓入，再開另一臺注漿泵壓入水玻璃。初始壓力0.4～1MPa，終壓壓力控制在3～4MPa。壓漿過程中注意記錄注漿時間、壓力及注漿量。壓漿結(jié)束時，打開減壓閥排漿，關(guān)閉閘閥2及水玻璃泵，然后再關(guān)閉壓水泥漿的注漿泵。壓漿順序為自下而上，先兩邊后中間。為避免漿液將已鉆好的孔充填，鉆孔和壓漿作業(yè)交替進行，鉆完一孔即壓一孔，壓完一孔再鉆第二孔。為節(jié)約水玻璃，第一次壓漿壓入雙液漿，達到止水效果后，可根據(jù)漿液滲漏情況，壓單液漿或間歇地壓雙液漿。

(3)注漿過程中雙液漿配合比的控制

BW-250型注漿泵的排量有兩檔:250 L/min、175 L/min，兩臺同一型號的注漿泵，壓水泥漿的一臺開大250 L/min檔位上，壓水玻璃的一臺開在175 L/min檔位上，這樣，他們的出漿量之比為175/250=0.7，與設(shè)計配合比吻合。

3.4 注漿過程中異常現(xiàn)象的處理

(1)注漿過程中，如發(fā)生串漿，即漿液從其它孔口流出，宜稍加停頓再壓或者將串漿孔堵塞。

(2)壓雙液漿時，若壓力長時間升不起來，說明有跑漿，即因為水量太大，或遇連續(xù)通道，漿液被水沖稀或流走，此時，應加大水玻璃漿的壓入量，縮短雙液漿的凝膠時間，或停機再注漿，使?jié){液在坍體中有相對停留時間，以便凝膠，但停機時間不能超過管內(nèi)混合漿的凝膠時間。

(3)壓雙液漿時，壓力突然升高，則關(guān)停閘閥2及水玻璃泵，進行單液注漿或注清水，待泵壓正常時，再進行雙液注漿。

(4)注漿中，注漿量和注漿壓力是兩個關(guān)鍵參數(shù)。一般規(guī)律是:初始階段壓力較低，注入量大;正常階段壓力和注入量呈小的波浪式起伏狀態(tài)，但總的比較平穩(wěn)，壓密注滿階段注入量迅速遞減而壓力迅速升高。若坍體空隙率大，局部有空洞，常遇到吃漿量很大而注漿壓力上不去的情況，對此，以控制注漿量為主，一般達到設(shè)計注漿量后，稍施穩(wěn)壓即可停止注漿。

3.5 注漿效果檢查

(1)全部鉆孔注漿完畢后，在止?jié){墻底部左、中、右各鉆一個排水孔，以疏干坍體內(nèi)殘留水，若排水孔無水或水量很小，則證明達到了止水效果。

(2)鉆孔檢查:在拱頂位置鉆一個檢查孔，斜向上18°，孔深12m，通過鉆孔時的壓力，鉆進速度，鉆碴等檢查坍體固結(jié)情況。

(3)開挖檢查:在止?jié){墻拆除后，掌子面干燥無水，止水率達到100％，漿液充填率達到50％，原坍體松散砂粘土得到固結(jié)。

3.6 開挖

由于開挖后顯示注漿效果尚好，故決定采用Φ50管棚不注漿支護。

(1)止?jié){墻拆除后，在襯砌外緣以上20cm打一環(huán)超前鋼管，直徑Φ50mm，長度L=4.0m，環(huán)向間距0.3m，鋼管沿隧道開挖輪廓線布置向外傾斜，外插角X=10°～15°。

(2)超前鋼管打好后，在鋼管端頭架設(shè)Ⅰ16型鋼架抬住鋼管，端頭與之焊接牢固。

(3)開挖:由于圍巖軟弱，自穩(wěn)能力差，采用預留核心土的環(huán)形開挖方法。每開挖出0.8m后，先噴混凝土5cm。架立型鋼支架焊接Ф22縱向拉桿，拉桿環(huán)向間距一米隨即掛網(wǎng)噴混凝土至15cm。型鋼支架就位后加厚噴層以包裹鋼架。

在開挖至3.2m，打下一環(huán)鋼管，安裝第四榀型鋼支架時，此榀鋼拱架即作為支承下一環(huán)鋼管端頭的拱架。

3.7 襯砌

拱部襯砌設(shè)計為Ⅰ類加強襯砌，厚度1.30m，分兩次施作。第一次施作外緣80cm拱圈(以下簡稱護拱)，采取隨挖隨襯砌，以縮短圍巖暴露時間，一般開挖1.5m，即襯砌1.5m，若支護穩(wěn)固，可加大襯砌環(huán)節(jié)長度。護拱內(nèi)緣設(shè)四邊形格柵鋼架，間距0.8m，與Ⅰ16型鋼鋼架交錯設(shè)置。拱部內(nèi)緣50cm厚襯砌待第一次開挖襯砌全部完成后施作。

4 結(jié)束語

已注漿加固地層中的開挖打入φ50鋼管作為超前支護鋼管可以不作注漿孔填以及深孔超前預注漿法處理隧道涌水、坍方是可行的。更好的施工方法有待在以后施工中不斷探索。