某隧道高压富水塌方段注浆施工技术

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摘 要：某隧道2#斜井左线DK502+385高压富水塌方段地质条件为F9断层影响带，属压扭性断层，断层及影响带宽度约115m，隧道上部为凝灰质砂砾岩与二长斑岩接触带，为富水构造。当隧道掘进到DK502+385处，掌子面拱顶出现渗水，在处理过程中，隧道拱部突发性涌水。

关键词：高压；富水；塌方；施工技术

一、工程概况

某隧道2#斜井全长2420m，与右线隧道交于YDK502+810里程处，最大单位涌水量为221.75m3/d.m，冲沟上下游数量变化较大，导水性极好，属强富水段。

二、突涌水介绍

3月11日下午16时，左线进口DK502+385掌子面顶部左侧出现掉碴，并有小股水流出，至18时掉块加剧，涌水量增至95m3/h。3月11日至3月17日，其涌水量峰值达到2300m3/h，之后涌水量出现回落，左线进口掌子面涌水量已基本稳定在450～500 m3/h之间，预测水压为4MPa，且洞内涌水量随地表降雨量无明显变化。

三、高压富水塌方地段处理方案

注浆原则：根据某隧道溶腔的性质，在岩层破碎带以普通水泥单液浆填充渗透注浆为主，水泥-水玻璃双液浆封堵涌水并用的原则。针对某隧道2#斜井左线突涌水地段高压、富水、破碎的工程地质水文特点，首先对止浆墙到塌方里程之间的围岩和塌方体进行加固；待加固完成后封堵底部泄水孔，施做泵送混凝土孔，根据塌方体涌出量及泵送压力控制混凝土的泵送量；泵送混凝土完成后进行全断面注浆工序。全断面帷幕应合理选择浆液类型，根据现场情况及时调整浆液配比，以确保灌入浆液有效的扩散半径。浆液选择先以水泥-水玻璃双液浆为主，待涌水量减小或完全封闭后，以水泥单液浆为主。

对某隧道2#斜井DK502+385段制定如下施工方案：

（1）根据隧道帷幕注浆预加固长度，加固里程为DK502+401～DK502+341，共计60m加固长度，分为两个注浆循环；帷幕注浆按照注浆加固圈8m考虑，并采用分段前进式注浆，每循环加固长度为35m，大管棚施做长度为35米，待管棚施做完毕后分步开挖30m，预留5m作为下一循环止浆岩盘；

（2）设置大于6m的止浆墙，嵌入式基础，锚杆采用Φ25砂浆锚杆，长度3.0m，间距0.5×0.5m；浇注止浆墙之前预留可封闭的排水管路，排水管路管径满足涌水量要求；

（3）根据地质及涌水情况，为保证隧道安全，首先进行坍塌体和止浆墙至塌方段的局部加固。此阶段施工应注意，切勿首先施做顶水注浆孔。因为本段隧道水文地质具有高压富水且水量大特点，必须对塌方段前端及塌方松散体进行局部加固，加固过程中须保持水路畅通，防止水压力增大对隧道岩体及止浆墙产生过高的侧压力而危及隧道安全；

（4）待局部加固完成后对隧道塌空区进行钻孔查找并顶水泵送混凝土回填；此工序是本工程案例的重要工序，将直接制约工程的加固质量及工期；

（5）注浆材料采用普通水泥单液浆和水泥-水玻璃双液浆，注浆终压采用在静水压的基础上加上2.0～3.5MPa，根据设计水文地质情况，洞内静水压预测值为4.0 MPa，因此注浆压力选取6.0～7.5MPa。

四、全断面帷幕注浆施工方案及实施

1、止浆墙施工

根据设计要求，并结合现场涌水及塌体情况，保证施工安全

2、钻孔设计

根据变更设计图纸要求，并根据机械、工程地质条件，以Vb型衬砌拱顶开挖轮廓线以下400cm为基准圆心进行布置，由于采用半断面布置开孔，加之钻孔数量相对较大，为了保证每一钻孔的孔口与孔底坐标控制，采用精确测量孔口坐标，准确控制钻孔水平偏角和立角的措施，对各个钻孔坐标及角度进行计算。

3、钻孔注浆工艺流程

根据塌方段地质及涌水特点，为保证隧道安全，首先进行坍塌体和止浆墙至塌方段的局部加固。此阶段施工应注意，切勿首先施做顶水注浆孔。

4、分段前进式注浆

分段前进式注浆工艺是针对成孔困难、涌水量很大等特殊地质条件下的一种可行性较高的注浆技术，遇水即注浆，再扫孔，再注浆，直至设计孔深。

5、注浆管路连接

6、浆液配制

a、单液水泥浆

先在制浆机内按浆液配合比加入一定量水，然后放入水泥，搅拌3～5分钟后，在将浆液放入储浆桶内，水灰比采用0.6：1～1：1。

b、双液浆

水泥―水玻璃双液浆凝结时间一般在几秒到数分钟；若要缩短或增长凝胶时间，可加入速凝剂或缓凝剂，可调范围十几秒至几分钟。

7、注浆效果检查方法

本工程案例采用探孔测水量法、钻芯取样法及孔内成像仪窥视法。综合利用三种检验评定方法来判定注浆加固效果，确保效果评定的真实性。

8、效果检查

（1）对帷幕注浆加固段各个方向采用钻孔测水量法，检查孔的用水量小于0.2L/m.min，探测孔数量为注浆孔数量的3%，探孔数量为6个；

（2）在拱部以上部位钻芯取样，尤其重点检查塌方涌水段的效果，取出的岩芯浆液填充饱满，取芯孔数为5个；

（3）对探孔测完水量后，采用孔内成像仪对每个检查孔窥视，确保检查孔内无塌孔，缩孔，无空洞，根据孔内成像来判定围岩加固效果。

五、结论

（1）全断面帷幕注浆配合大管棚施工技术对于处理高压富水塌方段是可行有效的技术措施；

（2）对于高压、富水塌方隧道拱部存在塌空区，若能有效的进行混凝土回填，可大大节约注浆量及注浆时间，并且加固强度有保证。

（2）处理高压富水塌方段采用的注浆顺序，不同于处理未塌方隧道全断面帷幕注浆顺序。前种注浆原则是先局部加固，保留水流通道，最终顶水注浆，而后种注浆原则是先施做顶水注浆孔，然后再分部施做其他注浆孔。

（3）水泥-水玻璃双液浆对于高压、富水且裂隙较大的地层，加固堵水效果非常好。根据涌水量大小，调整浆液的配比，控制浆液凝结时间，从而达到快速堵水的目的。

目前某隧道左线已经顺利开挖至DK502+260里程段， 成功突破F9断层，为以后类似工程提供了借鉴。

参考文献

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