隧道高压富水裂隙注浆堵水施工技术

ｇｅ＆ＴｕｎｎｅｌＥｎ　ｅｅｒ．ｎｇ桥梁与隧道工程　隧道高压富水裂隙注浆堵水施工技术　宋辉　（中铁十四局集团第四工程有限公司，山东济南２５０００２）　摘要：结合现场施工实际，根据不同地质条件、水压和涌水量等实际情况，可分别采取径向注浆、周边帷幕注　浆、全断面帷幕注浆、超前管棚注浆等多种注浆堵水方案。实践证明，针对高压富水裂隙，麦积山隧道斜井施　工中采用“多种浆材结合、排水泄压开放式注浆”的思路在理论和实际操作上是可行的，为后续正洞施：ｒ＿ｚｔ类　似隧道工程突涌水施工提供参考。　关键词：高压富水；裂隙；注浆堵水；施工技术　中图分类号：Ｕ４５５．４　文献标识码：Ｂ　１工程概况　新建宝鸡至兰州客运专线是国家铁路“四纵　四横”快速客运网的重要组成部分，是横贯西北　地区与中、东部地区客运主通道，主要承担两大　地区间的直通客流，兼顾通道沿线大中城市问的　城际快速客流，是一条高标准、高密度、大能力　的客运专线。其中麦积山隧道全长１３　９３２ｍ，是２　标段控制工程和重难点工程。地处渭河南岸南陇　山与西秦岭北缘过渡带的中山区，穿越甘肃小陇　山国家级自然保护区，隶属省林业厅管辖。保护　地下水资源对加强长江上游的水源涵养、建设长　江上游生态屏障具有深远意义。若地下水资源遭　到大量破坏，势必导致国家林业局批准的小陇山林　业实验局为“国家森林可持续经营管理试验示范　点”项目彻底损毁，上万亩森林、珍惜树种、野生　保护动物死亡。隧道最大埋深约６７５ｍ。洞身纵坡　依次为１６．１％ｄｌＯ５８７ｍ、５．９％ｏ／３２５０ｍ、０％ｏ／９５ｍ的　单面下坡。　１．１丁程地质特征　该隧道在大地构造上属秦岭褶皱系北秦岭加　里东褶皱带陇山褶皱束。隧道范围内通过的断裂　构造主要有Ｆｌ、ｆ４、ｆ５及ｆ６四条断层。Ｆ１断层属　于渭河大断理裂；ｆ４逆断层带宽度均５０～１００ｍ，　断层带冲深切。ｆ５、ｆ６断层均为渭河大断裂影响所　产的次级断层，对隧道工程影响较大。　１．２水文地质特征　１．２．１地表水　麦积山隧道通过区沟谷十分发育，呈树枝状　收稿日期：２０１４—１１－１３　１３６：交通建设与管理　文章编号：１６７３—８０９８（２０１５）０１—０１３６—０４　分布，沟谷中地表水发育，基本为常年流水。隧　道区范围地表水体约有１Ｏ多条，其中有３条沟谷　流域较长，水量较大，分别为水杉沟，流量约为　７　０００ｍ。／ｄ，骆驼巷沟、各河口沟流量均约为　１　５　０００ｍ　／ｄ。隧道均下穿三条沟。　１．２．２地下水　麦积山隧道区地下水以松散岩层孑Ｌ隙水和基　岩裂隙水为主，松散岩层孑Ｌ隙水主要赋存于沟谷　区第四系全新统砂，卵石、漂石土中，基岩裂隙　水赋存于燕山期侵入的花岗岩中，隧道洞身通过　区岭脊段落地下水主要为构造裂隙水。隧道正洞　及辅助坑道涌水量预测见表１、表２。　表１隧道分段涌水量预测结果　单位长　单位长　隧道可　隧道正　里程　长度　富水　度可能　度正常　能最大　性　最大涌　涌水量　涌水量　常涌水　／ｋｉｎ　水量ｑｏ　量Ｑ　分区　／（ｍ　／ｄ・　／（ｍ　／ｄ．　／（ｍ　・　／（ｍ　ｄ　）　ｋｍ）　ｋｍ）　ｄ　）　ＤＫ７２６＋２１３～　３．ＤＫ７２９＋２５０　０３７　弱富　２　ｌ３５　４２７　６４８５　１　２９７　水　ＤＫ７２９＋２５０～　ＤＫ７３０＋５７５　１．３２５　中等　富水　７　０００　１　４００　９　２７５　１　８５５　ＤＫ７３０＋５７５～　ＤＫ７３　１＋９００　ｌ＿３２５　弱富　水　３　６４５　７２９　４　８３０　９６６　ＤＫ７３１＋９ｏ０～　１中等　８　０００　１　６００　９　８ｏｏ　１　９６０　ＤＫ７３３＋１２５　．２２５　富水　ＤＫ７３３＋１２５～　ＤＫ７３７＋６９５　４弱富　．５７　水　２４３０　４８６　１１　ｌ０５　２　２２ｌ　ＤＫ７３７＋６９５～　ＩＤＫ７４０＋１４５　２．４５　中等　富水　７　０００　１　４００　１７　１５０　３　４３０　合计　１３．９３２　５８　６４５　１１　７２９　ｇｅ＆…　ｇ　梁与隧舡程　该裂隙若贸然揭示，将存在突发性涌水的可能，　造成地质灾害，安全隐患较大，给施工造成巨大　损失。在裂隙内的水力连通性逐渐加强，汇水能　过程中注浆压力的要求采取的止浆模式。采用止　浆墙也可以将孔口管预埋、固定，减少在钻孔注　浆过程中因安设孔口管而影响钻孑Ｌ注浆的施工进　度。在多环帷幕注浆时，可预留一定长度的止浆　力逐渐提高的这种情况下，就要求注浆施工必须　尽快施作，因为随着裂隙水内力联系的加强将导　致施工难度逐渐增大。　３方案选择　岩盘作为止浆墙。麦积山隧道止浆墙结构均采用　全断面嵌入式，厚度取值为３．０ｍ，采用Ｃ２０混凝　土。为确保止浆墙的稳定，在止浆墙位置嵌入基　岩１００ｃｍ，并安装间距ｌｍＸｌｍ，长度２ｍ的径向锚　结合斜井突涌水治理方案专家评审，同时根　据客运专线隧道“防、排、堵、截相结合，因地　制宜，综合治理”的防排水原则，采取“以排为　主”方案，工程造价较高而且势必将对国家加强　杆嵌入断面内部；拱墙布设遇水膨胀止水条，间　距为５０—８０ｃｍ，以增强混凝土与岩面的密实度；　设置排水管将水引出，并在排水管上安装高压闸　阀。在止浆墙灌注混凝土时，仓内做好疏、排水　工作，加强混凝土振捣，确保混凝土密实，混凝　土强度达到设计强度的７５％以上后方可进行钻注　施工。　长江上游的水源涵养、建设长江上游生态屏障的　深远意义造成较大程度的影响；采取“强行突　进”方案，根据地质超前预报结果分析，存在较　大安全隐患；最终确定该段宜采取“以堵为主，　限量排放”的“分段前进式全断面超前帷幕预注　浆”方案。　３．１注浆工艺及材料　３．３孔口管安装　孔口管安装主要分为预埋法和后装法两种，　这两种方法各有优缺点。预埋法密封性好，注浆　过程中不易漏浆，但存在不易定位、钻机施钻难　度大的弊端，同时在混凝土浇筑过程中可能出现　目前，常见的注浆工艺有超前小导管注浆、双　重管注浆、水平旋喷注浆和水平袖阀管注浆４种；　孔口管移位；后装法钻机容易定位，可以根据　需要进行开孔，但孔口不易锚固，注浆过程中　注浆材料主要采用普通水泥单液浆、水泥一水玻璃　双液浆、超细水泥、Ｔ浆４种。该隧道根据地质情　况采用水泥一水玻璃双液浆，帷幕注浆参数见表５。　表５帷幕注浆参数表　序号　１　２　参数名称　加固范围　扩散半径　帷幕注浆　开挖轮廓线外３ｍ　１．５ｍ　容易出现漏浆，影响注浆效果或无法进行注　浆。根据施工现场实际和方案对比结果，麦积　山富水隧道在施工中采用预埋法。注浆钻孔直径　采用中１１０ｍｍ，孔口管采用（Ｉ）１０８ｍｍ，壁厚５ｍｍ的　热轧无缝钢管，管长３．５ｍ，孔口管应埋设牢固，　并有良好的止浆措施。　３．４钻注顺序　钻孔及注浆顺序由外到内、由下到上、间隔　跳孑Ｌ，注浆形式采用后退式注浆，岩层破碎容易　３　４　注浆管直径　孔底间距　１１０ｒａｍ　２．３ｍ　５　６　水泥标号　水玻璃浓度　Ｐ．０４２．５Ｒ　３５Ｂｅ　造成坍孔时采用前进式注浆。采用约束型的多次　钻注顺序施工，先注入凝结时间较短的浆液，充　７　８　９　１０　１ｌ　１２　单液浆、水泥浆浓度　双液浆、水泥浆浓度　水泥浆与水玻璃体积比　缓凝剂掺量　浆液初凝时间　注浆终压／ＭＰａ　１：１～０．６：ｌ　１．２５：１～０．８：１　ｌ：１～１：０．６　水泥用量的２％　１～２ｍｉｎ　３　填大裂隙、空洞，后注入充填剩余的小孑Ｌ隙，选　择合适的注浆顺序就是从外部达到“围、堵、　截”的目的和内部达到“填、压、挤”的目的，　从而使注浆取得更好的效果。在注浆施工中遵循　“分区注浆、跳孔注浆、由下游到上游、由下到　上、由外到内、约束发散、定量定压相结合、多　孔少注”的原则。实施中根据实际情况确定多种　原则综合应用，提高注浆效果。每一循环设６环８５　个注浆孔，见图３。　注：现场注浆施工中，注浆参数可根据情况进行动态调整优化。　３．２止浆墙施工　止浆墙施工是在注浆时为满足抵抗注浆施工　１３８：交通建设与管理　桥梁与隧道工程　ｒｉｄｇｅ＆Ｔｕｎ　ｎｅＩ　Ｅｎｇ＿ｎｅ　ｎｇ　进水量小于２Ｌ／ｍ・ｍｉｎ；注浆结束后，检查比较注　浆前后的涌水量，观察裂隙浆液充填情况，利用　钻孑Ｌ、注浆记录，分析注浆是否达到要求，综合　评价注浆效果。若达到设计要求，可进行开挖；　反之，应进行补孔注浆。注浆效果检查：注浆完　成后，在开往轮廓线范围内打设检查孔，检查效　果，每循环设检查孔５个，拱部两个，左右边墙各　　一一个，底部一个，检查孔直径为１１０ｍｍ，长度为　３０ｍ。检查孔平均出水量小于０．２Ｌ／ｍｉｎ；加固体抗　压强度不小于３ＭＰａ。满足上述条件则达到注浆效　图３　６环８５孑Ｌ正面布置图　果，可进行开挖。注浆检查孔在注浆效果检查完　３．５注浆方法　成后应采用Ｍ１０水泥砂浆进行全孔封堵。　注浆方法一般分为前进式分段注浆、后退式　通过对麦积山隧道斜井ＸＫ４＋７３～ＸＫ４＋５９段采　分段注浆、全孔一次性注浆三种方法。由于麦积　用超前帷幕注浆，注浆结束后，注浆段基本无　山隧道地质情况复杂，难以一次性成孔，在施工　水，达到了设计要求的各项标准，实践证明注浆　中采取分段前进式的注浆方法，即采取钻、注交　堵水非常成功，满足了“以堵为主，限量排放”　替作业的一种注浆方式，在施工中，实施钻一　的施工原则。　段、注一段，再钻一段、再注一段的钻、注交替　方式进行钻孔注浆施工，见图４。　４结语　注浆固结外缘线　４．１社会效益　超前探水孔是一种最直接有效的探水方法，　它可以根据探水孑Ｌ水量、水压之间的联系来判断　整体涌水量、水流方向等，从而对开挖施工可能　产生的危害采取评估处理措施进行决策。穿越高　压富水裂隙分段前进式注浆堵水施工技术同时阻　止了地表沉降，恢复了地表地下水位，维护了地　表周边的生态环境，对国家加强长江上游的水源　涵养、建设长江上游生态屏障具有的深远意义。　４．２经济效益　对于高压富水段突、涌水的处理，结合现场施　图４止浆墙及注浆剖面图　工实际，根据不同地质条件、水压和涌水量等实际　３．６注浆分段长度　情况，可分别采取径向注浆、周边帷幕注浆、全断　分段前进式注浆，每次钻孔注浆分段长度为　面帷幕注浆、超前管棚注浆等多种注浆堵水方案。　５ｍ，对于断层、软弱破碎带加强注浆是防止突泥　实践证明，针对高压富水裂隙，麦积山隧道斜井施　（砂）、涌水的关键。　工中采用“多种浆材结合、排水泄压开放式注浆”　３．７注浆结束标准及效果检查　的思路在理论和实际操作上是可行的，经项目部粗　隧道注浆结束采用以下标准，单孔结束标　算，节省抽排费用达３００多万，为后续正洞施工及　准：当达到设计终压并继续注浆１０ｍｉｎ以上，单孔　类似隧道工程突涌水施工提供了借鉴。　进浆量小于２０～３０Ｌ／ｍｉｎ，检查孔涌水量小于０．２Ｌ／　ｍｉｎ；全段结束注浆标准：所有注浆孔均已符合单　参考文献：　孔结束条件，无漏浆现象；注浆后段内涌水量不　［１］李元．锦屏二级水电站引水洞高压大流量地下涌水封堵　大于ｌｍ　／ｍ・ｄ；进行压水试验，在１．０ＭＰａ压力下，　（下转第１４２页）　交通建设与管理：１３９　ｒｉｄｇｅ＆Ｔｕ　ＩＥｎｇ＿ｎｅ　ｎｇ桥梁与隧道工程　绳，如果出现磨损应立即更换，随时保持钻孔工　解决措施包括以下方面：　（１）增加钻机的稳固性；　（２）在钻孔过大的情况下，首先用黏土将钻　孔填充并压实；　具的良好状态。另外，若在钻孔中出现卡钻的现　象，应保持冷静，严禁强行拉扯钻头，必须禁止　钻头空打。当掉钻时，首先由现场工作人员选用　打捞叉、偏勾和打捞活套等专业工具进行打捞。　当现场工作人员也不能成功打捞时，应调集专业　人员进行打捞。　（３）当钻孔土层中存在障碍物时，将石头敲　碎再继续钻孔，如果遇到倾斜基岩，先用Ｃ２０的低　标号混凝土将其填平，等待其自行凝固，当凝固　了８０％后即可钻孔。　５结语　４．２孑Ｌ壁坍塌　不当的施工方式如强行压制钢筋笼以及护筒　埋设深度不足等因素均可引起孔壁坍塌。因此，　要避免这一现象发生，就要求现场施工人员的行　为必须符合相关施工标准，在钻孔作业中，保证　钻杆垂直和桩基稳定，并做好护筒拆除、泥土回　填以及埋置工作。　４．３钻孔偏斜　钻孔偏斜出现的原因包括以下方面：　（１）钻机固定不稳，在钻孔时零件出现松　钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中占据　着极为重要的地位。施工单位需要严格遵守相关　的规章制度，以及施工操作中的技术标准，按照　要求制订施工方案，并做好埋设护筒、制备泥　浆、清孑Ｌ、制作钢筋笼以及灌注混凝土等施工程　序，认真完成并仔细审核每一道工序，针对常见　问题认真防护，进而有效保障公路桥梁的质量。　参考文献：　［１】　田文才，裘继荣．钻孑Ｌ灌注桩施工技术在公路桥梁施工　中的应用分析［Ｊ】＿江西建材，２０１４（２ｏ）：１３５．　动，使钻杆不能保持铅锤，钻机固定不稳还会增　加对零件的磨损程度；　（２）所需钻孔过大，使得钻机在摆动时向上　发生了一定的偏移，导致了钻杆的弯曲；　（３）钻孔的位置不合理，选取钻孔点的土层　［２】陈传胜．钻孑Ｌ灌注桩技术在公路桥梁施工中的应用ｆＪＩ．　科技与企业，２０１３（２２）：１９３，１９６．　并不平整，在土层中存在探头石等障碍，另外可　能是由于土层下为倾斜基岩，过于坚硬，不利于　钻孑Ｌ。　［３］安乐乐．钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用　研究［Ｊ］．科技与企业，２０１４（７）：２２１．　｛｝＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊｛｝＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊一＊＊＊＊＊＊＊＊＊｛．｝｛・卜＊＊＊仆－１４＊＊＊＊＊｝｝＊＊｛｝　（上接第１３９页）　方案及施工技术研究【ＪＪ．水利水电技术，２０１３（２）：　６２－６５．　［３］　黄志杰．象山隧道径向注浆堵水施工技术［Ｊ］．隧道建　设，２００９，２９（２）：２３５—２３８．　［２　刘宏伟．帷幕注浆技术在隧道施工中的应用［２］Ｊ］．科技向　导，２０１１（１７）：２９４，３２７．　［４］黄鸿健．宜万铁路隧道工程岩溶及岩溶水施工技术［ＪＪ　＿现代隧道技术：增刊：２００９，４６（９）：１７１—１８２．　１４２：交通建设与管理