隧道工程施工中出現(xiàn)涌水突泥險(xiǎn)情的處置技術(shù)

蔣明明

（湖南省第四工程有限公司 湖南湘潭 411100）

高速公路建造期間，隧道是一項(xiàng)重要的施工內(nèi)容，在施工期間面臨諸多阻礙與風(fēng)險(xiǎn)。水文、地質(zhì)及自然條件等因素，均會(huì)影響到隧道工程的穩(wěn)定性，導(dǎo)致出現(xiàn)各種形式的地質(zhì)災(zāi)害。在此之中，涌水突泥已經(jīng)成為隧道建造期間產(chǎn)生概率較高的一種地質(zhì)災(zāi)害，在斷層破裂帶的作用下，體現(xiàn)出顯著的突發(fā)特點(diǎn)，會(huì)耗費(fèi)地表的水資源，使自然環(huán)境受到不良影響，容易產(chǎn)生圍巖不牢固、地表下陷等問題，導(dǎo)致作業(yè)人員、機(jī)器設(shè)備、隧道自身等面臨風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，若處理不妥當(dāng)，會(huì)降低隧道施工效率，并對(duì)將來的安全使用產(chǎn)生不良影響，甚至影響隧道項(xiàng)目的運(yùn)營收益。因此，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)深入探究涌水突泥的防范措施，降低隧道施工風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的概率，保證隧道的穩(wěn)定，從而保證其能夠順利運(yùn)作。

1 隧道工程涌水突泥處置施工技術(shù)

涌水突泥盡管有一定的突發(fā)特點(diǎn)，然而也具有短暫性穩(wěn)固的特征，為此，在產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的涌水突泥災(zāi)害后，應(yīng)利用恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)采用科學(xué)的應(yīng)對(duì)舉措，一般采用的應(yīng)對(duì)方案是先封堵，然后將水排出，最后增固。在施工活動(dòng)開展之前，做好前期準(zhǔn)備工作，制訂健全的施工方案，之后，依據(jù)地質(zhì)狀況優(yōu)化施工計(jì)劃；抓好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作，另外采用科學(xué)的防水措施，在全部工作準(zhǔn)備充分后才可以動(dòng)工建設(shè)。

1.1 堵排結(jié)合處理

當(dāng)涌水突泥段產(chǎn)生一系列突泥問題后，在解決期間，為防止病害的再一次出現(xiàn)或者發(fā)生其他施工風(fēng)險(xiǎn)，先要對(duì)類型近似的項(xiàng)目的處置結(jié)果加以探究，不可隨意采用抽水清淤的方法。對(duì)于涌水突泥段中具有的大體量的污水、砂石等，先采用地表鉆孔的方式明確入孔位置，確?？坠苓M(jìn)入較深部位后再從地表投入一些物料，大多是體積很小的巖石混凝土；之后，進(jìn)行漿液澆筑作業(yè)，確保災(zāi)害產(chǎn)生區(qū)域路面的穩(wěn)固，對(duì)淤泥進(jìn)行阻擋；最后將水排出，將淤泥全部清理出來。施工活動(dòng)應(yīng)當(dāng)遵照堵泥與排水并重的準(zhǔn)則，在潰口部位投入適量的物料，可對(duì)涌水與泥砂發(fā)揮阻擋作用，防止其涌到洞口位置，構(gòu)成涌水突泥段疏水降壓點(diǎn)，為清淤工作的開展創(chuàng)造良好的條件［1］。

為確保排水工作的順利開展，要保證作業(yè)面巖體的牢固，為此，對(duì)潰口巖柱進(jìn)行增固是排水作業(yè)中非常重要的部分。需要注意的問題是，漿液澆筑過程中，水、過濾石、泥漿的比重要恰當(dāng)，嚴(yán)控使用數(shù)量，如此能夠防止大面積漿液澆筑土體砂石再次堵塞問題的發(fā)生，利用鉆桿，自孔管下部從下到上逐漸抬高，逐漸疏通，等排水活動(dòng)完結(jié)后，使用快干水泥將孔口封堵。通過地表材料投入，做好潰口位置的封堵工作，讓涌水量日漸平穩(wěn)，確保涌水作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成。因?yàn)椴荒艽_定災(zāi)害的危及范疇，同時(shí)，地質(zhì)要素相對(duì)繁瑣，雖然利用鉆孔及排水的方式，還是會(huì)存在諸多的不良盲區(qū)，為避免盲目位置產(chǎn)生災(zāi)害，在漿液澆筑之前，一定要采用排水舉措［2］。

以地表投料物對(duì)底部進(jìn)行充填，構(gòu)成泄水作業(yè)面，依據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況設(shè)定錨桿地點(diǎn)，且噴射恰當(dāng)比重的混合泥漿，然后對(duì)邊坡土進(jìn)行處置，提升邊坡穩(wěn)固水平。把防水板放置在平臺(tái)面上部，設(shè)立鋼筋網(wǎng)作為基礎(chǔ)架構(gòu)，利用合理比重的混合泥漿堵住底端，然后在四周搭建排水溝，確保排水坡面向外輸出，將水轉(zhuǎn)移至排水溝。

1.2 全斷面帷幕注漿施工加固隧道段

根據(jù)地下水特點(diǎn)及圍巖土質(zhì)，靈活地采取帷幕漿液灌注工藝手段，先通過全斷面漿液澆筑方式實(shí)施大范圍注漿，然后再進(jìn)行局部區(qū)域漿液澆筑，最后采用補(bǔ)充的方式確保不會(huì)出現(xiàn)注漿的盲區(qū)。在初始區(qū)域，相關(guān)人員要采取空口管，接著再為他們提供阻水處理，大幅度提升巖體總體強(qiáng)度，確保前方巖體緊縮，外形發(fā)生一定變化，構(gòu)成止?jié){巖盤，應(yīng)當(dāng)用最短的時(shí)間讓掌子面呈現(xiàn)為閉合狀態(tài)，閉合之后有助于作業(yè)面巖體維持平穩(wěn)。空口管注漿阻水起作用的范疇較小，由此，在選取注漿材料的過程中，要優(yōu)先選取較易與巖體結(jié)合在一起的水泥，接著在后續(xù)注漿過程中，使用具備重疊性以及較高耐磨程度的物料。可以優(yōu)先采取水泥凈漿，在實(shí)際注漿期間，優(yōu)先采取定位預(yù)埋的形式提供鉆孔處理工作，除此之外，還需要進(jìn)一步提高掌子面圍巖的硬度，確保巖體硬度可以負(fù)荷施工過程中所受的壓力，在掌子面安置止?jié){墻，等到止?jié){墻澆筑結(jié)束后，從孔口管中向前鉆進(jìn)［3］。

鉆孔作業(yè)完畢后，第一時(shí)間將泥砂清除干凈，漿液澆筑之前，先將注漿機(jī)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，如果相關(guān)設(shè)施難以運(yùn)作，那么就要在第一時(shí)間處理事故。根據(jù)預(yù)先明確的注漿量，進(jìn)一步檢查施工建材是否完整，然后再進(jìn)一步安裝注漿栓塞，向孔內(nèi)澆筑漿液，若碰到無法鉆動(dòng)的碎石或者突然發(fā)生涌水突泥問題時(shí)，應(yīng)當(dāng)馬上對(duì)圍巖進(jìn)行增固抑或從地表填充恰當(dāng)?shù)牟牧蠈⑺伦?，然后繼續(xù)鉆孔作業(yè)，到設(shè)計(jì)的深度之后，馬上進(jìn)行漿液澆筑。在進(jìn)行隧道掘進(jìn)作業(yè)過程中，根據(jù)隧道地質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)圍巖周邊采取全斷面帷幕注漿工藝增固。

2 工程概述

本文所論述的隧道工程，采取分離式結(jié)構(gòu)，在隧道進(jìn)口位置的左端設(shè)計(jì)7個(gè)人行橫通道，接著在右側(cè)安置3處車行橫通道，在貼近2個(gè)通道的間距在250～300m。右端掌子面作業(yè)至ZK22+663的時(shí)候，發(fā)覺該地區(qū)均是砂土狀的花崗巖地質(zhì)，同時(shí)，掌子面右端產(chǎn)生了諸如涌水突泥的問題。

3 涌水突泥區(qū)域組成和險(xiǎn)情成因剖析

3.1 涌水突泥區(qū)域構(gòu)成

隧道的地質(zhì)條件相對(duì)繁雜，針對(duì)涌水突泥地區(qū)巖層，需要通過諸多破碎帶以及規(guī)模較大的裂縫帶組成，它們的材料由風(fēng)化花崗巖制作而成，表現(xiàn)為松散砂土狀。尤其是在涌水突泥的范圍內(nèi)，其泥沙質(zhì)含量相對(duì)很高，這就說明富水相對(duì)飽和，表現(xiàn)為流塑狀或者軟塑狀［4］。

3.2 涌水突泥險(xiǎn)情形成原因分析

3.2.1 巖體松散

根據(jù)有關(guān)資料顯示，涌水突泥區(qū)域通過多個(gè)表現(xiàn)為平行形狀的壓性斷裂帶構(gòu)成。該斷裂帶巖體表現(xiàn)為不同的風(fēng)化狀況，強(qiáng)度差異明顯，在出現(xiàn)涌水突泥問題的過程中，受到流動(dòng)性明顯的地下水干擾之后，從斷裂帶不斷地涌出，如此一來，就可以產(chǎn)生諸多全—強(qiáng)風(fēng)化花崗巖所構(gòu)成的粗細(xì)沙顆粒。值得注意的是，細(xì)碎的斷裂帶導(dǎo)水性相對(duì)很強(qiáng)，這就容易出現(xiàn)涌水突泥問題。

3.2.2 巖體應(yīng)力變化

在挖掘隧道的過程中，能夠讓圍巖的初始應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化，原本較散、細(xì)碎的巖體受到自身重量及挖掘力的影響，此時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)豎向的方位轉(zhuǎn)移，從而造成斷層段地下水出現(xiàn)下泄路徑。與此同時(shí)，粗細(xì)沙粒等風(fēng)化物在水流作用之下往外流出，進(jìn)而產(chǎn)生了一系列涌水突泥問題。

4 涌水突泥險(xiǎn)情處置技術(shù)

4.1 加固涌水突泥區(qū)域

4.1.1 平鋪鋼筋混凝土

相關(guān)人員要采集恰當(dāng)節(jié)點(diǎn)，將直徑?4mm、間隔距離為150mm的鋼筋網(wǎng)平鋪在涌水突泥表面，然后再將厚度為15cm的混凝土鋪在表層予以封堵。

4.1.2 布置平孔排水管

在涌水突泥位置，相關(guān)人員要預(yù)先安置平孔排水管，由此保證這一范圍的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)更多的危險(xiǎn)事件。

4.1.3 安置導(dǎo)管且澆筑漿液

相關(guān)人員選取0.5m×0.5m 的尺寸，豎向打入尺寸為?42×3.5mm、直徑為4m 的鋼管制作成的小導(dǎo)管，然后再將水泥—水玻璃雙液漿灌到里邊，可讓涌水突泥地區(qū)凝固。

4.2 加固涌水突泥影響區(qū)的初期支護(hù)

4.2.1 增固鋼拱架鎖腳

為了防止涌水突泥四周的初支出現(xiàn)形狀上的改變，此時(shí)，就要求在ZK22+700～ZK22+670 位置加固鋼拱架鎖腳，換言之，就是在各榀鋼拱架兩側(cè)的拱腳位置進(jìn)一步添加2 處直徑為4m、尺寸為?76×5mm 的鋼管，焊接穩(wěn)固之后，就能夠利用漿液澆筑強(qiáng)化鎖腳。

4.2.2 增設(shè)棚架支護(hù)

在ZK22+700～ZK22+675區(qū)段拱起的時(shí)候，相關(guān)人員要加裝一個(gè)棚架支護(hù)，也就是加工成多個(gè)12m、尺寸為?76×5mm 的鋼管，依據(jù)縱向4m、橫向1m 的距離予以設(shè)置。一旦建設(shè)成功后，就要求將水泥—水玻璃雙液漿澆筑至出現(xiàn)少部分水產(chǎn)生的鋼管中，發(fā)揮封堵涌水、膠結(jié)巖體的功能。之后，把出水量多的鋼管當(dāng)做泄水途徑，在二襯作業(yè)時(shí)，把其堵住。

4.3 鉆孔排水降壓

使用鉆孔排水降低壓力的方式，能夠有效處理斷層破碎帶用水量多、水的壓力過高的問題；能夠讓潰口漿液澆筑環(huán)境得到優(yōu)化，確保注漿效果；還能夠避免在承壓水的影響下產(chǎn)生挖掘風(fēng)險(xiǎn)。在洞的兩端和臨近洞的中間巖體上，設(shè)立2個(gè)泄水孔，規(guī)格為?l08mm，可以實(shí)現(xiàn)排水減壓的目標(biāo)，能夠讓涌水突泥位置的水壓大幅下降，讓洞中圍巖的作業(yè)條件得以優(yōu)化。

為防止泄水導(dǎo)致巖體受損，應(yīng)當(dāng)在泄水孔施工完畢后，及時(shí)澆筑漿液，對(duì)孔進(jìn)行清理。為避免地下水大量流失，有效保護(hù)自然環(huán)境，漿液澆筑應(yīng)當(dāng)在涌水突泥影響地區(qū)二襯以后實(shí)施。

4.4 帷幕注漿改良地質(zhì)

該項(xiàng)目擬使用帷幕注漿的形式，如此一來就可以實(shí)現(xiàn)改善地質(zhì)的效果。挖掘以前把水泥—水玻璃雙液漿填到開裂的通道內(nèi)，以發(fā)揮封堵涌水與膠結(jié)巖石的功能。除此之外，還可以確保圍巖的物理力學(xué)性能不斷改變，大幅度提升圍巖整體強(qiáng)度，提高圍巖支護(hù)能力，保證開挖順利從潰口通過［5］。具體步驟如下。

4.4.1 止?jié){墻施工

在ZK22+689～ZK22+685 區(qū)間，采取上、下臺(tái)階現(xiàn)澆C25混凝土手段，能夠確保掌子面處在閉合情況下，作為漿液澆筑的止?jié){墻。上臺(tái)階的高度是5m，下臺(tái)階的高度是4.5m，厚度都是2m，寬楔口設(shè)計(jì)成30cm，搭接部位設(shè)計(jì)成1m。為了進(jìn)一步提高止?jié){墻的抗滑效能，相關(guān)人員可以沿著洞體設(shè)計(jì)接茬鋼管，同時(shí)，確保它們能夠形成環(huán)狀。然后，在止?jié){墻的幫助之下，開始掌子面前段ZK22+685～ZK22+665 涌水突泥區(qū)域的漿液澆筑、填充、增固。在此段漿液澆筑施工完畢后，可基于之前的支護(hù)，把改良之前的涌水突泥物全部清除，然后再繼續(xù)實(shí)施和上文相同的止?jié){墻作業(yè)。

4.4.2 鉆注漿孔

鉆孔過程中，應(yīng)當(dāng)依照外環(huán)—內(nèi)環(huán)、上—下、同環(huán)跳孔鉆注的準(zhǔn)則鉆進(jìn)。漿液澆筑孔選擇?130mm鉆頭成孔，孔口管的材料為型號(hào)?l27mm×5mm、2.5m 長(zhǎng)的熱軋無縫鋼管。漿液澆筑段使用型號(hào)為?94mm 的鉆頭成孔。為降低鉆桿振動(dòng)頻次，確保成孔的精準(zhǔn)度，鉆孔機(jī)應(yīng)當(dāng)盡可能貼合止?jié){墻面。鉆孔偏差應(yīng)當(dāng)在5cm以內(nèi)，終孔誤差不可超過孔深的1個(gè)百分點(diǎn)，保證鉆孔部位達(dá)標(biāo)。在鉆進(jìn)過程中，若產(chǎn)生涌水突泥災(zāi)害，應(yīng)當(dāng)馬上停止鉆進(jìn)，且及時(shí)進(jìn)行漿液澆筑，之后再次鉆進(jìn)，一直到孔完成。鉆進(jìn)期間，應(yīng)當(dāng)高度重視前方地質(zhì)情況，避免險(xiǎn)情發(fā)生［6］。

4.4.3 帷幕注漿

在漿液澆筑施工以前，需要在漿液澆筑模擬試驗(yàn)達(dá)到要求后，才能夠進(jìn)行漿液澆筑作業(yè)。進(jìn)行模擬試驗(yàn)，旨在確定漿液的充填率和擴(kuò)散半徑，合理確定漿液配制比，明確注漿壓力、漿液注入量、膠結(jié)時(shí)長(zhǎng)。漿液澆筑施工進(jìn)行過程中，可依照注漿模擬試驗(yàn)信息，即時(shí)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，以確保漿液澆筑成效。帷幕注漿的技術(shù)參數(shù)具體是：豎向注漿增固長(zhǎng)度25m；豎向增固范圍5m；漿液擴(kuò)散直徑3m；漿液澆筑速度為5～110L/min；漿液澆筑孔半徑為47mm；終孔的豎向間隔距離是2.3m，環(huán)向間隔距離2.1m。水泥漿和水玻璃液漿的比通常是1∶0.5～1∶1；模數(shù)大約為2.4；注漿初壓即0.5～1.0MPa，終壓設(shè)即2.0MPa。倘若漿液屬于單液漿，那么凝結(jié)時(shí)長(zhǎng)大概是一兩個(gè)小時(shí)；如果是雙液漿，凝結(jié)時(shí)長(zhǎng)為3～5min。

4.4.4 注漿過程管理

應(yīng)當(dāng)依照實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果進(jìn)行漿液的配制，對(duì)配漿比重進(jìn)行嚴(yán)格控制，水、水泥、水玻璃的偏差應(yīng)當(dāng)不超過±5%，添加劑依照±1%的標(biāo)準(zhǔn)加以管控。攪拌時(shí)長(zhǎng)一般在3～10min，最長(zhǎng)可達(dá)到30min，以確保漿液攪拌充分，不可把攪拌不均勻或者包含有雜質(zhì)的漿液運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)。漿液澆筑的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)按照先稀后稠、先大后小的準(zhǔn)則，另外，應(yīng)當(dāng)逐步增大壓力。在注漿壓力達(dá)到最高、維持10min以上、最后的澆筑量在5L/min以下的時(shí)候，此孔段澆筑工作便可完結(jié)。每次澆筑結(jié)束，都應(yīng)當(dāng)查看鉆孔情況，以確保漿液澆筑成效［7］。

5 結(jié)語

綜上所述，在處置隧道涌水突泥地質(zhì)災(zāi)害的過程中，因?yàn)樽{范疇較有限，不僅要針對(duì)潰口區(qū)段，還要監(jiān)控隧道中的所有區(qū)域，所以這就會(huì)干擾到斷面的檢測(cè)及加固工作，要避免涌水突泥誘發(fā)一系列的地質(zhì)災(zāi)害問題，損壞地表水均衡，從而威脅地層的平穩(wěn)性。在本文中，綜合項(xiàng)目案例對(duì)隧道發(fā)生涌水突泥后的處置方案予以研究及運(yùn)用，從而實(shí)現(xiàn)治理效果最大化。