象山隧道F15斷層施工方案分析

陳 瀟

1 工程概況

4號斜井位于線路前進方向的左側，與線路正線左線小里程方向夾角為43°，斜井傾角為 23.04°，斜長為894.28 m，采用有軌提升運輸，斜井主要為花崗巖及砂巖，正洞為砂礫巖和粉砂巖。對隧道正洞施工有影響的斷裂主要有:F14，F15，F16，F19斷裂。隧道不良地質有:巖溶、巖溶突水、突泥、地溫、巖爆及圍巖大變形。由4號斜井承擔的主要施工任務為象山隧道正線左線長2 121 m(右線長2 255 m)段的開挖、襯砌工程以及橫通道和相應的附屬工程。其中F15斷層里程為DK29+885～DK29+945，YDK29+890～ YDK29+953。

2 工程地質及水文情況

1)設計地質構造及地質條件。F15斷裂帶:碎裂巖、糜棱巖，擠壓擦痕明顯，扁豆體發育，屬壓扭性斷層，斷層寬度5 m左右。受其影響上下盤各20 m的巖石裂隙發育，巖石碎裂，該斷層沿走向延伸長度大于2 000 m，分布于DK29+510左右，與隧道軸線夾角34°。三迭系上統文賓山組上段中薄層灰色～深灰色，粉砂巖、砂質泥巖，弱風化，節理裂隙發育，地下水較發育，為Ⅴ級圍巖。

2)TSP探測報告情況。DK29+856～DK29+921:巖體較破碎～較完整，屬硬巖～較軟巖。地下水發育，變現為普遍滲水或線狀出水，DK29+921可能出現股狀水。DK29+921～DK29+960:巖體較破碎，屬硬巖，地下水發育，普遍滲水，滴水。

3 施工方法

3.1 施作超前探孔

在距離F15斷層5 m～10 m處施作超前水平探孔(視圍巖開挖情況確定)，施作3 m厚的混凝土止漿墻，在施作止漿墻時在止漿墻左中右各預留2根共6根孔口管作超前探孔，探孔方向沿隧道開挖方向布置，探孔長度暫定為60 m。

3.2 頂水注漿

對安裝好孔口管的探水孔進行頂水注漿，頂水注漿材料主要采用普通水泥單液漿以及普通水泥—水玻璃雙液漿;水泥漿配比采用水灰比 W∶C=0.6∶1～ 1∶1，漿液比 C∶S=1∶0.3～ 1∶1，水玻璃濃度為 30 Be′～ 35 Be′，注漿速度為 20 L/min～ 110 L/min，注漿終壓為實測水壓+1.5 MPa。頂水注漿結束標準如下:

1)單探孔注漿結束標準。注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸下降，當注漿壓力達到設計壓力并穩定10 min后，即可結束該孔注漿。當注漿量達到設計加固范圍計算量，壓力仍然不上升，可采取雙液注漿等措施結束該孔注漿。2)探孔注漿結束標準:所有探孔均達到注漿結束標準，無漏水現象。

3.3 全斷面帷幕注漿

1)注漿設計。全斷面超前預注漿(B=5 m)采用川桑豹履帶式大型鉆機，開孔直徑140 m，終孔直徑115 mm左右。在該注漿設計中，針對鉆孔—注漿盲區，在長管注漿完成后，每開挖2.0 m，采取超前小導管進行補充注漿，以提高注漿施工質量，確保開挖施工安全。正洞全斷面超前預注漿孔設計(B=5 m)見圖1。

2)注漿參數。全斷面超前預注漿參數見表1。

表1 全斷面超前預注漿參數表

3)注漿結束標準。在注漿過程中，當注到一定時間、一定量時，若壓力達到設計終壓時結束注漿。或注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸下降，當注漿壓力達到設計壓力并穩定10 min后，即可結束該孔注漿。當注漿量達到一定量時，壓力仍然不上升，可采取雙液注漿等措施結束該孔注漿。

4)注漿施工工藝流程。a.超前預注漿采用川桑豹鉆機鉆孔，開孔直徑140 mm，終孔115 mm左右;b.采用φ 140 mm開孔鉆至3.0 m后，安設并固結、錨桿錨固孔口管及高壓閘閥。孔口管采用φ 127 mm，δ=6 mm熱軋無縫鋼管加工長3 m，前端焊接法蘭盤，為防止鉆進過程中突發涌水孔口管安設好后應安設和孔口管配套的高壓閘閥;c.超前預注漿采用前進式分段注漿工藝，分段長度為1 m～5 m，實際施工過程可根據地質情況進行適當調整;d.注漿順序采取間隔跳孔的方式，按三序施作，實施約束型注漿模式，達到注漿堵水、加固的目的。

5)注漿效果檢查及評定。所有注漿孔都結束以后，應進行注漿效果檢查，注漿效果檢查采用探孔檢查法、P—Q—t曲線檢查法和聲波檢查法。a.分析法。P—Q—t曲線法。通過對注漿施工中所記錄的注漿壓力P、注漿速度 Q進行P—t，Q—t曲線繪制，根據地質特征、注漿機制、設備性能、注漿參數等對 P—Q—t曲線進行分析，從而對注漿效果進行評判。注漿施工中 P—t曲線呈上升趨勢，Q—t曲線呈下降趨勢，注漿結束時，注漿壓力達到設計終壓，注漿速度達到設計速度(常取5 L/min～10 L/min)。漿液填充率反算通過統計總注漿量，可采用下式反算出漿液填充率，根據漿液填充率評定注漿效果，即 ∑Q=Vnα(1+β)，其中，∑Q為總注漿量，m3;V為加固體體積，m3;n為地層孔隙率或裂隙度;α為漿液填充率;β為漿液損失率。當地層含水量不大時，漿液填充率需達到70%以上，地層富含水時，漿液填充率需達到80%以上。b.檢查孔法。選擇可能出現的薄弱環節進行鉆孔檢查，檢查孔數量按注漿孔總數的10%(不得少于5個)控制。檢查孔無裂隙充填物涌出，不塌孔，涌水量小于0.2 L/(min?m)。必要時檢查孔取芯，很難取得完整巖芯，但通過檢查孔的巖芯中漿液的固結體存在的多少，以及固結體的強度來判斷漿液的固結情況和注漿效果。

6)補充注漿和開挖后徑向注漿。對于沒有達到設計要求的檢查孔，應對其區域進行補充注漿，補充注漿根據現場實際情況確定。當隧道開挖以后，對出水量較大的區域，應進行徑向注漿，以滿足防、排水設計要求。

3.4 開挖方法及支護參數

注漿支護完成后對F15斷層處采用上下段面微臺階法施工。此處支護參數視探孔(及帷幕注漿鉆孔)情況采用抗水壓地段襯砌斷面支護參數。

3.5 施工保證措施

1)現井底泵站裝有3臺抽水機(200 kW，280 m3/h)，而目前正洞的總涌水量約600 m3，在施作超前探孔前在井底泵站再增加兩臺抽水機(200 kW，280 m3/h)，這樣井底泵站的抽水能力達到1 400 m3/h，應能滿足抽排水要求。2)開挖過程中嚴格按照設計要求做好監控量測工作，利用量測數據反饋施工，根據量測結果及時調整施工工序，確保施工安全。

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