孫克斌
摘 要:山體隧道施工過(guò)程中埋深150余米處發(fā)生涌水突泥。 介紹涌水突泥處治措施及處治后的效果, 為隧道后續(xù)施工提供經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞:山體隧道;涌水突泥;處治措施
一、工程概況
隧道屬低山丘陵區(qū),地形起伏較大,局部較陡,隧道進(jìn)口基巖露出,隧道出口土層及全風(fēng)化層較厚。測(cè)區(qū)工程地質(zhì)條件一般。
二、施工情況
當(dāng)事故發(fā)生后,等待涌水突泥情況逐漸平息,清理現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)行帷幕注漿,對(duì)涌水突泥處進(jìn)行止?jié){墻封堵。
(1)本階段帷幕注漿專業(yè)施工歷經(jīng)20余日全部完成,共完成帷幕注漿145孔,注漿加固完成DK326+738~+717段隧道洞內(nèi)堆積體及洞周5m范圍內(nèi)圍巖固結(jié),注漿加固采用由外圈向內(nèi)圈、跳孔注漿作業(yè)方法。
(2)之后緊接著施作了5孔檢查孔,采用孔內(nèi)成像和采集注漿孔出水量方法檢查孔周圍巖固結(jié)情況,驗(yàn)證注漿加固效果,檢查孔數(shù)據(jù)獲取后對(duì)檢查孔進(jìn)行了注漿封堵處理。
(3)帷幕注漿施工開(kāi)始5d后,止?jié){墻后方DK326+750~+738段已施作初支段出現(xiàn)不同程度的滲水及收斂變形情況,注漿期間,先后分多次對(duì)DK326+750~738段初支進(jìn)行徑向注漿加固工作,通過(guò)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析反映該段初支體系基本穩(wěn)定。
(4)施工期間,每日定專人對(duì)隧道出水量進(jìn)行檢測(cè),最大日出水量350m3/h,平均出水量340m3/h。
三、監(jiān)控量測(cè)情況
(一)施工前期在未對(duì)止?jié){墻后方DK326+738~750段的初支進(jìn)行加固前,帷幕注漿過(guò)程中通過(guò)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示該段落最大收斂變形量為8mm/12h,最大拱頂沉降量為5mm/12h。隨即現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該段落采取了徑向Φ76鋼花管結(jié)合Φ42鋼花管對(duì)初支進(jìn)行注漿加固,經(jīng)過(guò)加固后通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析該段最大收斂變形量為1mm/d:拱頂沉降為0.5mm/d。該段落自加固開(kāi)始到結(jié)束最大累計(jì)收斂值為39mm,最大累計(jì)沉降值為18mm,初支經(jīng)過(guò)加固后趨于穩(wěn)定。
(二)地表變形情況
通過(guò)對(duì)地表沉陷區(qū)設(shè)臵截水天溝及彩條布覆蓋沉陷區(qū)后,地表沉陷區(qū)范圍內(nèi)的5個(gè)沉降變形監(jiān)測(cè)點(diǎn),帷幕注漿期間每日定時(shí)進(jìn)行觀測(cè),所設(shè)臵的5個(gè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)日最大變形量均未超過(guò)5mm,累計(jì)變形量分別為44.6mm、43.3mm、44.5mm、44.1mm、46.7mm,變形基本穩(wěn)定。
四、注漿效果評(píng)價(jià)
(一)鉆探取芯
根據(jù)地表鉆探及溜坍資料,注漿段位于DK326+721~DK326+736坍方段,巖體呈散體結(jié)構(gòu),巖芯為碎石(局部為塊徑大于20cm的塊石)含量為50~60%,角礫含量為20%,余為粘粒及砂粒充填,約占20~30%;角礫、碎石、塊石巖質(zhì)為泥巖、砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)砂巖;空穴率約20%。
取芯鉆2孔,巖芯采取率達(dá)70%,鉆探芯除去混凝土條帶及混凝土塊,其余成分基本與地表鉆探一致;在6MPa~8MPa分形劈裂注漿后,漿液在原巖體裂隙及孔隙中形成條帶及團(tuán)塊,并擠壓出注漿體內(nèi)含水量,但不能改變?cè)瓗r的破碎程度,不能提高原巖的完整度;只能將松散粘粒及砂粒固結(jié)成塊。能夠適當(dāng)提高原巖的抗壓強(qiáng)度,對(duì)抗剪強(qiáng)度提高較大(主要是改變內(nèi)摩擦角Φ值)。
(二)鉆孔成像
鉆孔成像共布臵5孔(孔徑為9cm),成孔過(guò)程中無(wú)掉塊卡鉆現(xiàn)象;孔內(nèi)成像顯示:孔型完整,孔壁圓滑,孔壁上能清晰見(jiàn)到碎石、塊石、混凝土條帶及初支鋼拱架、支護(hù)小導(dǎo)管、連接筋等施工材料;未見(jiàn)明顯的張開(kāi)裂隙及孔穴,致密性較好;成孔穩(wěn)定后,水流觀察,未見(jiàn)股狀水,但有線狀水沿孔壁底部流出。
(三)應(yīng)力及應(yīng)變的傳遞
注漿壓力為6MPa~8MPa,分形劈裂注漿后,在DK326+738~+755已開(kāi)挖段形成應(yīng)力及應(yīng)變傳遞,局部噴錨層鼓脹脫落(已通過(guò)徑向注漿補(bǔ)強(qiáng)),說(shuō)明注漿效果較好。
(四)彈塑體形成及范圍
注漿的目的就是將圍巖流塑體凝固為彈塑體,從鉆探取芯及成像判斷,通過(guò)注漿,DK326+721~DK326+738段圍巖界定為彈塑體,圍巖級(jí)別可以提高到軟巖Ⅳ~Ⅴ級(jí)。
(五)地下水評(píng)價(jià)
涌水突泥時(shí)地下水位標(biāo)高約為530米左右,圍巖裂隙發(fā)育寬張,處于高壓地下水滲流帶,通過(guò)注漿,在DK326+721~DK326+738段未見(jiàn)明顯裂隙,地下水處于繞流狀態(tài),極大提高隧道掘進(jìn)環(huán)境。
(六)在高壓分形劈裂注漿后,因注入應(yīng)力較大,會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力回彈現(xiàn)象,在開(kāi)挖錨噴層出現(xiàn)局部鼓脹、開(kāi)裂、掉塊是正常現(xiàn)象。
五、措施意見(jiàn)
(一)經(jīng)研討分析認(rèn)為帷幕注漿效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求,可進(jìn)行下步施工。
(二)進(jìn)一步明確下階段應(yīng)重視和落實(shí)的有關(guān)措施:
(1)掌子面掘進(jìn)至DK326+723時(shí)停止掌子面掘進(jìn),于DK326+726~+723施作下一循環(huán)止?jié){墻。
(2)DK326+738~DK326+723段變更為Vd加強(qiáng)型復(fù)合式(有砟)襯砌,Vd加強(qiáng)型復(fù)合式(有砟)襯砌二襯厚度為55cm鋼筋混凝土,初期支護(hù)厚度為27cm,加強(qiáng)支護(hù)采用全環(huán)I20b型鋼,縱向間距0.6m/榀,每處鎖腳錨管采用3根5m長(zhǎng)Φ76鋼管注漿加固。拱部超前支護(hù)采用拱部180°Φ108管棚及45°外插角Φ42小導(dǎo)管。于DK326+738里程處施做超前支護(hù)Φ108管棚,單根長(zhǎng)15m,環(huán)向間距0.4m,縱向間距10m,每環(huán)32根。45°外插角Φ42超前小導(dǎo)管,單根長(zhǎng)4m,環(huán)向間距0.4m,縱向間距3m,每環(huán)32根,與管棚交錯(cuò)布置。拱墻系統(tǒng)錨管采用45°外插角Φ42小導(dǎo)管,單根長(zhǎng)4m,環(huán)向間距1m,縱向間距1m,每環(huán)22根,交錯(cuò)布置。施工方法由臺(tái)階法變更為三臺(tái)階法施工(上部第一級(jí)臺(tái)階和第二級(jí)臺(tái)階增設(shè)臨時(shí)仰拱)。掌子面一級(jí)及二級(jí)臺(tái)階采用臨時(shí)噴砼及玻璃纖維錨桿加固,噴砼厚10cm,0.6m一循環(huán),錨桿采用Φ25玻璃纖維錨桿,單根長(zhǎng)6m,間距1.2m*1.2m,梅花形布置,縱向3.0m一循環(huán),輔以超前鉆孔探測(cè)、地震波和地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。施工過(guò)程中每隔5m于左右邊墻每側(cè)各施工3孔Φ89鋼花管泄水孔(設(shè)置止水閥),單根長(zhǎng)度7m(泄水孔具體長(zhǎng)度依據(jù)鉆進(jìn)驗(yàn)證注漿加固范圍可適當(dāng)加長(zhǎng)),施工過(guò)程中加強(qiáng)出水觀測(cè),若出水呈渾水流出及下循環(huán)注漿施工時(shí)漿液流出則關(guān)閉止水閥。
(3)DK326+738~DK326+723段開(kāi)挖后若局部有出水量較大處則采用Φ42小導(dǎo)管徑向注漿加固,單根長(zhǎng)5m,注漿漿液為雙液漿,間距1.5m*1.5m(環(huán)*縱),注漿壓力2.5~3.5MPa。局部出水量較大處進(jìn)行適當(dāng)加密。注漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn),據(jù)此修正注漿壓力、配合比等有關(guān)參數(shù)?,F(xiàn)場(chǎng)注漿堵水布置Φ42小導(dǎo)管數(shù)量及注漿量由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理及時(shí)簽認(rèn)。
(4)DK326+738~DK326+723段仰拱施工前檢測(cè)基地承載力是否滿足180KPa,承載力低于180KPa時(shí)隧底增加鋼花管注漿加固措施(具體長(zhǎng)度視現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況而定),鋼花管采用Φ76鋼管,長(zhǎng)度5m,鋼花管間距1m*1m,鋼花管內(nèi)采用水泥漿注漿處理,注漿量需監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。仰拱開(kāi)挖后盡快施作隧底注漿,施工中嚴(yán)格控制隧底開(kāi)挖進(jìn)尺,及時(shí)施作初期支護(hù),以確保施工安全。
(5)DK326+738~DK326+723段開(kāi)挖后若局部有出水量較大處則拱墻增設(shè)一道環(huán)向排水盲管,仰拱局部出水量較大處增設(shè)一道排水盲溝將出水引排至側(cè)溝。
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