劍石巖隧道裂隙密集帶地段施工圖變更設(shè)計(jì)

■蔡尊玉 ■福建華通路橋建設(shè)有限公司，福建 福州 350005

1 工程概況

本隧道進(jìn)出口段圍巖以V 級(jí)為主，洞身圍巖以IV～I(xiàn)II 為主。隧道構(gòu)造相對穩(wěn)定，但隧址區(qū)發(fā)育一條竭力裂隙密集帶、一組風(fēng)化裂隙帶及一條輝綠巖脈，皆僅影響隧道圍巖級(jí)別;未見對本隧道的穩(wěn)定性和圍巖級(jí)別影響較大的構(gòu)造帶穿過，帶內(nèi)巖石較破碎，易形成排水通道，隧道洞身圍巖受其影響。

2 施工前的分析探討

(1)隧址區(qū)及其附近新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)烈，未見影響場地穩(wěn)定的活動(dòng)性鍛煉，未見滑坡、泥石流、崩塌和巖溶崩陷等不良地質(zhì)作用，未見規(guī)模較大、透水性較好的斷裂構(gòu)造發(fā)育。隧址區(qū)整體較穩(wěn)定，適合隧道建設(shè)。

(2)隧址區(qū)地下水主要為進(jìn)出口段坡積土層、風(fēng)化巖層的空隙裂隙水，洞身節(jié)理裂隙密集帶中、節(jié)理裂隙及基巖裂隙水，水量較豐富。估算出隧道單洞最大涌水量約為1100m3/d。

(3)根據(jù)鉆孔及物探資料，石雞灌溉池地表水與隧道洞身有水力聯(lián)系，地表水可順節(jié)理裂隙密集帶f01 滲入洞身圍巖，結(jié)合圍巖本身的地下水給隧道圍巖帶來較大涌水量，因此應(yīng)該采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

(4)根據(jù)地質(zhì)分析，為防止洞頂灌溉池水流失，將來影響農(nóng)耕灌溉、居民用水，確保隧道的結(jié)構(gòu)安全，必須對f01 節(jié)理裂縫密集帶進(jìn)行止水封堵處理。

3 隧道裂隙巖體的滲流特性分析

裂隙水的母體是裂隙巖體，實(shí)際上巖體中裂隙的發(fā)育是不均一的，有些裂隙并不完全連通，裂隙巖體是多相的非連續(xù)介質(zhì)，因?yàn)楦鞣N地質(zhì)作用而被尺度、方向、性質(zhì)各異的裂隙所切割，同時(shí)，賦存于裂隙中的地下水受到地質(zhì)構(gòu)造、地形及水文因素的影響，因此其透水性具有不均一性和強(qiáng)烈的方向性，滲流規(guī)律非常復(fù)雜。與孔隙滲流的土體相比，裂隙巖體的滲流具有其獨(dú)有的特性，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

(1)裂隙水的埋藏、分布不均勻，動(dòng)力性質(zhì)有其特殊性。裂隙水的含水層不規(guī)則，其分布規(guī)律決定于裂隙的發(fā)育規(guī)律。裂隙發(fā)育的不均一性也決定了裂隙水賦集的不均一性。同時(shí)，裂隙含水層的形態(tài)是多種多樣的，基巖裂隙的大小、形狀受地質(zhì)構(gòu)造條件和地貌條件的控制，這也說明裂隙水的埋藏、分布情況的復(fù)雜性。地質(zhì)構(gòu)造作用對裂隙水的控制作用明顯。巖石中各種空隙的形成和分布，絕大多數(shù)都與地質(zhì)構(gòu)造作用有關(guān)。

(2)裂隙巖體滲透系數(shù)的非均勻性和各向異性明顯。一方面組成巖體的巖塊和裂隙之間的滲透性相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)造成非均勻性;另一方面因?yàn)榱严洞笮?、長度和產(chǎn)狀等在空間上分布的差異也造成裂隙巖體滲透系數(shù)明顯的非均勻性，甚至同一鉆孔不同孔段的單位吸水率之間可能相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

(3)應(yīng)力環(huán)境對巖體滲流場的影響顯著。荷載作用下引發(fā)的巖體變形主要體現(xiàn)在裂隙變形方面，而滲流量與裂隙張開度的高次方成正比，較小的裂隙變形會(huì)引起較大滲透系數(shù)和滲流量的改變，滲流體積力也會(huì)發(fā)生重大變化，從而又反過來影響巖體的應(yīng)力場。

(4)巖體滲透系數(shù)的影響因素復(fù)雜，影響因子難以確定。當(dāng)空隙率或顆粒粒徑給定后，土體的滲透系數(shù)就基本確定，而巖體裂隙滲流沒有這么簡單，影響其滲流系數(shù)因素異常復(fù)雜，除裂隙開度以外，還有裂隙的粗糙度、吻合度、滲徑起伏度，是否有填充物以及填充物的材料特性、連通率等，對于巖體還包含裂隙的傾向傾角及其分布、張扭性或壓扭性、裂隙之間的連通程度等因素，甚至水流流態(tài)對滲透系數(shù)的影響也不可忽略，一條光滑裂隙的滲透系數(shù)可能比相同隙寬的粗糙裂隙大幾倍甚至幾十倍。

4 施工圖變更設(shè)計(jì)

正在施工的隧道穿過f01 接理裂隙密集帶時(shí)地質(zhì)發(fā)生了變化，裂隙帶寬度由原來的43 米增加到147 米。根據(jù)本工程隧道工程地質(zhì)勘察資料，洞頂?shù)氖u灌溉池的地表水與洞身附近的地下水存在水力聯(lián)系，地表水可順f01 節(jié)理裂隙密集帶滲入隧道，因此為了避免或盡量減少對農(nóng)耕灌溉、居民用水的影響以及確保隧道的結(jié)構(gòu)和運(yùn)營安全，必須進(jìn)行處理。竭力f01 裂隙帶隧道處理方案為:隧道周邊采用小導(dǎo)管注漿止水封堵處理;二襯結(jié)構(gòu)增強(qiáng);洞身放排水環(huán)向塑料盲溝橫向排水管間距加密。具體方案如下:

4.1 隧道周邊采用小導(dǎo)管注漿止水封堵處理設(shè)計(jì)

根據(jù)施工單位、監(jiān)理單位、業(yè)主和地質(zhì)介紹，開挖后節(jié)理裂隙密集帶地段沒有較明顯的滲漏水，這存在兩個(gè)可能:一是超前雙層小導(dǎo)管注漿基本堵住裂隙水的下滲;二是節(jié)理裂隙密集帶的滲透能力較弱，上下水力聯(lián)系不強(qiáng)。因此，同意采用小導(dǎo)管注漿止水封堵處理設(shè)計(jì)，具體措施如下:

V 級(jí)圍巖:V 級(jí)圍巖及延伸至VI 級(jí)圍巖5 米范圍采用全斷面止水封堵。

VI 級(jí)圍巖:當(dāng)洞頂灌溉池蓄水達(dá)到1.5 米后，隧道每延米滲水量大于10L/min 時(shí)，采用徑向小導(dǎo)管注漿處理裂隙漏水處理裂隙漏水。

V 級(jí)圍巖和VI 級(jí)圍巖注漿止水封堵處理后的防滲標(biāo)準(zhǔn)為:應(yīng)將巖層土的滲透系數(shù)降低至10 -5cm/s 以下。注漿過程應(yīng)進(jìn)行注漿效果檢查和評(píng)定，不合格者應(yīng)補(bǔ)充鉆孔注漿。

4.2 二次襯砌設(shè)計(jì)

鑒于f01 節(jié)理裂隙密集帶地段增長，為確保隧道結(jié)構(gòu)安全，該段IV級(jí)圍巖采用Z4(c)型復(fù)合支護(hù)類型即設(shè)置仰拱，但I(xiàn)V 級(jí)圍巖在邊墻及以下較完整的微風(fēng)化圍巖情況下，不設(shè)置仰拱即Z4(d)性復(fù)合支護(hù)類型。帶仰拱Z4(c)的復(fù)合支護(hù)應(yīng)延伸近IV 級(jí)圍巖邊墻及以下較完整的微分化圍巖情況下5 米。應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況，按上述要求給予實(shí)施。該段V 級(jí)圍巖采用Z5 -1 型復(fù)合支護(hù)類型。

4.3 排水方案

為確保裂隙水的順暢排泄，洞身防排水按對應(yīng)的Z4 型支護(hù)進(jìn)行施工，但環(huán)向塑料盲溝(直徑5HDPE 單壁打孔塑料盲溝)、三通接頭管和直徑10cm 橫向排水管、路面底MF12 塑料盲溝的間距由5～15m 加密至3m，洞底亦應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的環(huán)向塑料盲溝。

5 施工的注意事項(xiàng)

(1)注漿機(jī)械:注漿泵2～3 臺(tái)。

(2)小導(dǎo)管注漿孔位最大允許偏差為10cm，鉆孔偏斜率最大允許偏差為1%。

(3)注漿前應(yīng)將鉆孔沖洗干凈。

(4)注漿前，應(yīng)進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，測定注漿吸水率和底層吸漿速度。

(5)圍巖注漿施工順序，應(yīng)符合下列要求:沿隧道軸線由低到高，由下往上，從少水處到多水處。注漿的順序應(yīng)按跳孔間隔注漿方法進(jìn)行。

(6)灌注漿液:一般選擇普通水泥漿;特殊需要時(shí)，可考慮超細(xì)水泥或化學(xué)漿液等。水泥漿液水灰比暫按0.5∶1，以注漿試驗(yàn)為準(zhǔn)。

(7)單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計(jì)注漿壓力按注漿處靜水壓力加上3.5Mpa 進(jìn)行。注漿壓力逐步升高，達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并繼續(xù)注漿10min 以上;進(jìn)漿量一般為20～30L/min 以下;實(shí)際注漿量應(yīng)與設(shè)計(jì)注漿量大致接近，最終注漿量以現(xiàn)場注漿試驗(yàn)為準(zhǔn);注漿前應(yīng)進(jìn)行注漿試驗(yàn)以調(diào)整注漿參數(shù)。

(8)注漿應(yīng)分段進(jìn)行。每段注漿段注漿孔全部注漿完成后，應(yīng)進(jìn)行注漿效果檢查和評(píng)定，不者應(yīng)補(bǔ)充鉆孔注漿。其中檢查方法有:對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析，檢查注漿壓力和注漿量變化是否合理及是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求;另外，要設(shè)檢查孔，工作面每段設(shè)2～3 個(gè)檢查孔，檢查孔應(yīng)取巖芯，觀察漿液充填情況，并送試驗(yàn)室測定滲透系數(shù)。滲透系數(shù)應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求10 -5cm/s。并進(jìn)行現(xiàn)場鉆孔壓水試驗(yàn)，在巖石地層中單位吸水量小于0.006L(m2.min)。

6 結(jié)語

通過此次的工程項(xiàng)目施工的變更設(shè)計(jì)，提高了工程小組的組織能力，在遇到突發(fā)變化時(shí)，能結(jié)合工程的實(shí)際施工情況，及時(shí)做出反應(yīng)采取有效的變更措施。保證隧道的施工質(zhì)量和運(yùn)營安全的同時(shí)，避免了對隧道周邊環(huán)境的影響。此次項(xiàng)目成功的施工經(jīng)驗(yàn)可以為以后類似工程提供有用的借鑒意義。

［1］鄧彬，裂隙巖體中水運(yùn)動(dòng)規(guī)律及數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀［J］，黑龍江水專學(xué)報(bào)，，2005(4).

［2］劉文劍，裂隙水對山嶺隧道的影響及綜合防治技術(shù)研究［D］，中南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.