淺析突發(fā)性涌水坍方的處理措施

邢 野

(貴陽(yáng)交通工程監(jiān)理站)

1 涌水、坍方處理方案

由于坍方量大，坍體堆積高，頂部情況不明不宜將坍體全部清除，再進(jìn)行空腔回填，滲水量大，也不宜采用小導(dǎo)管注漿，決定采用上半斷面正面封堵，深孔預(yù)注漿止

水加固的方案，通過(guò)注入的水泥──水玻璃雙液漿的高壓滲透和快速凝固達(dá)到止水的目的，通過(guò)雙液注漿在拱圈開(kāi)挖輪廓線以外形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度、一定厚度的加固區(qū)，然后采用管棚支護(hù)以順利通過(guò)坍方地段。

2 注漿材料、參數(shù)、配合比的確定

2.1 注漿材料

(1)水泥:425號(hào)普通硅酸鹽水泥。

(2)水玻璃:建材用Ⅲ型水玻璃，模數(shù)2.4～2.8，玻美度Be＇42°～45°

(3)水:經(jīng)過(guò)水質(zhì)檢驗(yàn)符合要求的天然水。

2.2 注漿參數(shù)

(1)注漿壓力

根據(jù)坍體的松散程度，使?jié){液高滲透、廣擴(kuò)散，考慮到注漿孔的深度及注漿阻力，初始?jí)毫Χ?.4～1MPa，終壓壓力3～4MPa。

(2)注漿擴(kuò)散范圍:按擴(kuò)散半徑2m結(jié)算。

(3)注漿孔深:采用一次壓入式注漿，注漿孔有效深度定為12m。

2.3 配合比的確定

(1)水灰比:W/C=1∶1～1∶0.6

(2)水玻璃濃度的調(diào)整

水玻璃濃度通常用玻美度表示，廠家提供的水玻璃玻美度為42°～45°，而施工中適合的濃度為25°～35°，故應(yīng)對(duì)水玻璃的濃度進(jìn)行調(diào)整。

水玻璃是硅酸鹽溶合物的水溶液，系由深質(zhì)水玻璃與溶劑水所組成，因此，改變水玻璃濃度只需改變?nèi)軇┧牧俊?/p>

(3)漿液體積比

水泥漿液∶水玻璃漿液=1∶0.7

此種配合比配制的漿液凝膠時(shí)間約2min左右，適合于深孔注漿。

3 施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)掌子面的正面封堵:深孔注漿壓力大、滲透力強(qiáng)需要封堵掌子面以防坍和提高工效，我們采用1.0m厚的C20混凝土止?jié){墻，止?jié){墻的周邊尺寸與隧道開(kāi)挖輪廓線一致，基礎(chǔ)嵌入地面以下0.3m。

(2)孔口管的制作和埋設(shè):孔口管采用Φ100mm，長(zhǎng)1.5m的鋼管，在鋼管一端焊接法蘭盤(pán)，與注漿管相連。孔口管在灌筑止?jié){墻時(shí)預(yù)埋入墻內(nèi)，孔口管帶法蘭盤(pán)一端露出止?jié){墻面0.2m，埋設(shè)位置準(zhǔn)確到5cm，角度誤差≤0.5°。

(3)三通混合器的制作:三通混合器是聯(lián)接兩根進(jìn)漿管與出漿管的三通管路設(shè)有閘閥配套。雙液注漿時(shí)，將兩個(gè)閘閥均打開(kāi)，雙液進(jìn)入混合器后通過(guò)出漿口注入孔內(nèi)。若只注單液漿時(shí)，將另一閘閥關(guān)閉即可。

(4)作業(yè)面布置:由于隧道內(nèi)作業(yè)凈空狹小，鉆孔與注漿作業(yè)交替進(jìn)行，各種機(jī)具設(shè)備布置要妥善規(guī)劃，便于作業(yè)人員的操作。

3.2 鉆孔

(1)鉆機(jī)就位:根據(jù)止?jié){墻上已預(yù)埋好的孔口管位置，將鉆機(jī)就位后，調(diào)整好導(dǎo)軌角度，將導(dǎo)軌頂緊在止?jié){墻上，以防止過(guò)大震動(dòng)而影響施鉆精度。

(2)鉆孔:鉆孔采用Φ65mm鉆頭，開(kāi)孔時(shí)鉆速宜低，鉆進(jìn)20cm后即可轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。第一節(jié)鉆桿鉆入至尾部距導(dǎo)軌端頭20cm處停止鉆進(jìn)，人工用大扳手卡緊鉆桿，然后鉆機(jī)低速反轉(zhuǎn)，通過(guò)扳手卡在導(dǎo)軌上產(chǎn)生的扭矩使鉆桿與鉆機(jī)脫開(kāi)，鉆機(jī)沿導(dǎo)軌退回原位，裝上第二節(jié)鉆桿，并在鉆桿前端安裝聯(lián)接套，鉆機(jī)低速正轉(zhuǎn)送至第一節(jié)鉆桿尾部，使兩節(jié)鉆桿連成一體。依次接桿，直至鉆到設(shè)計(jì)深度。

鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，鉆機(jī)沿導(dǎo)軌后退帶出鉆桿，用扳手卡緊鉆桿，鉆機(jī)反轉(zhuǎn)后退，即拆下一節(jié)鉆桿，依次將全部鉆桿拆完。

3.3 注漿

(1)試壓:成孔后，用注漿泵先壓水試壓，當(dāng)壓力達(dá)到0.5MPa時(shí)，穩(wěn)壓2min，以此沖刷坍體孔隙，擴(kuò)大漿液通路。

(2)壓漿:先將單液水泥漿壓入，再開(kāi)另一臺(tái)注漿泵壓入水玻璃。初始?jí)毫?.4～1MPa，終壓壓力控制在3～4MPa。壓漿過(guò)程中注意記錄注漿時(shí)間、壓力及注漿量。壓漿結(jié)束時(shí)，打開(kāi)減壓閥排漿，關(guān)閉閘閥2及水玻璃泵，然后再關(guān)閉壓水泥漿的注漿泵。壓漿順序?yàn)樽韵露希葍蛇吅笾虚g。為避免漿液將已鉆好的孔充填，鉆孔和壓漿作業(yè)交替進(jìn)行，鉆完一孔即壓一孔，壓完一孔再鉆第二孔。為節(jié)約水玻璃，第一次壓漿壓入雙液漿，達(dá)到止水效果后，可根據(jù)漿液滲漏情況，壓?jiǎn)我簼{或間歇地壓雙液漿。

(3)注漿過(guò)程中雙液漿配合比的控制

BW-250型注漿泵的排量有兩檔:250 L/min、175 L/min，兩臺(tái)同一型號(hào)的注漿泵，壓水泥漿的一臺(tái)開(kāi)大250 L/min檔位上，壓水玻璃的一臺(tái)開(kāi)在175 L/min檔位上，這樣，他們的出漿量之比為175/250=0.7，與設(shè)計(jì)配合比吻合。

3.4 注漿過(guò)程中異常現(xiàn)象的處理

(1)注漿過(guò)程中，如發(fā)生串漿，即漿液從其它孔口流出，宜稍加停頓再壓或者將串漿孔堵塞。

(2)壓雙液漿時(shí)，若壓力長(zhǎng)時(shí)間升不起來(lái)，說(shuō)明有跑漿，即因?yàn)樗刻螅蛴鲞B續(xù)通道，漿液被水沖稀或流走，此時(shí)，應(yīng)加大水玻璃漿的壓入量，縮短雙液漿的凝膠時(shí)間，或停機(jī)再注漿，使?jié){液在坍體中有相對(duì)停留時(shí)間，以便凝膠，但停機(jī)時(shí)間不能超過(guò)管內(nèi)混合漿的凝膠時(shí)間。

(3)壓雙液漿時(shí)，壓力突然升高，則關(guān)停閘閥2及水玻璃泵，進(jìn)行單液注漿或注清水，待泵壓正常時(shí)，再進(jìn)行雙液注漿。

(4)注漿中，注漿量和注漿壓力是兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。一般規(guī)律是:初始階段壓力較低，注入量大;正常階段壓力和注入量呈小的波浪式起伏狀態(tài)，但總的比較平穩(wěn)，壓密注滿(mǎn)階段注入量迅速遞減而壓力迅速升高。若坍體空隙率大，局部有空洞，常遇到吃漿量很大而注漿壓力上不去的情況，對(duì)此，以控制注漿量為主，一般達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量后，稍施穩(wěn)壓即可停止注漿。

3.5 注漿效果檢查

(1)全部鉆孔注漿完畢后，在止?jié){墻底部左、中、右各鉆一個(gè)排水孔，以疏干坍體內(nèi)殘留水，若排水孔無(wú)水或水量很小，則證明達(dá)到了止水效果。

(2)鉆孔檢查:在拱頂位置鉆一個(gè)檢查孔，斜向上18°，孔深12m，通過(guò)鉆孔時(shí)的壓力，鉆進(jìn)速度，鉆碴等檢查坍體固結(jié)情況。

(3)開(kāi)挖檢查:在止?jié){墻拆除后，掌子面干燥無(wú)水，止水率達(dá)到100％，漿液充填率達(dá)到50％，原坍體松散砂粘土得到固結(jié)。

3.6 開(kāi)挖

由于開(kāi)挖后顯示注漿效果尚好，故決定采用Φ50管棚不注漿支護(hù)。

(1)止?jié){墻拆除后，在襯砌外緣以上20cm打一環(huán)超前鋼管，直徑Φ50mm，長(zhǎng)度L=4.0m，環(huán)向間距0.3m，鋼管沿隧道開(kāi)挖輪廓線布置向外傾斜，外插角X=10°～15°。

(2)超前鋼管打好后，在鋼管端頭架設(shè)Ⅰ16型鋼架抬住鋼管，端頭與之焊接牢固。

(3)開(kāi)挖:由于圍巖軟弱，自穩(wěn)能力差，采用預(yù)留核心土的環(huán)形開(kāi)挖方法。每開(kāi)挖出0.8m后，先噴混凝土5cm。架立型鋼支架焊接Ф22縱向拉桿，拉桿環(huán)向間距一米隨即掛網(wǎng)噴混凝土至15cm。型鋼支架就位后加厚噴層以包裹鋼架。

在開(kāi)挖至3.2m，打下一環(huán)鋼管，安裝第四榀型鋼支架時(shí)，此榀鋼拱架即作為支承下一環(huán)鋼管端頭的拱架。

3.7 襯砌

拱部襯砌設(shè)計(jì)為Ⅰ類(lèi)加強(qiáng)襯砌，厚度1.30m，分兩次施作。第一次施作外緣80cm拱圈(以下簡(jiǎn)稱(chēng)護(hù)拱)，采取隨挖隨襯砌，以縮短圍巖暴露時(shí)間，一般開(kāi)挖1.5m，即襯砌1.5m，若支護(hù)穩(wěn)固，可加大襯砌環(huán)節(jié)長(zhǎng)度。護(hù)拱內(nèi)緣設(shè)四邊形格柵鋼架，間距0.8m，與Ⅰ16型鋼鋼架交錯(cuò)設(shè)置。拱部?jī)?nèi)緣50cm厚襯砌待第一次開(kāi)挖襯砌全部完成后施作。

4 結(jié)束語(yǔ)

已注漿加固地層中的開(kāi)挖打入φ50鋼管作為超前支護(hù)鋼管可以不作注漿孔填以及深孔超前預(yù)注漿法處理隧道涌水、坍方是可行的。更好的施工方法有待在以后施工中不斷探索。