萬世青隧道斷裂帶富水區段涌水處理

◎ 呂永翔　中交二公局第四工程有限公司

?

萬世青隧道斷裂帶富水區段涌水處理

◎ 呂永翔中交二公局第四工程有限公司

摘要：萬世青隧道在掘進中穿越斷裂帶時出現大量涌水，導致掌子面一度停工；本文結合萬世青隧道的實際情況，對穿越斷裂帶富水區段的涌水處理措施進行了分析，依據“防、排、堵、截”的原則，結合設計，制定了合理的施工技術方案，通過超前排水和注漿等措施，順利地完成了施工任務。

關鍵詞：斷裂帶 富水區段 涌水 超前排水 注漿

1.工程概況

萬世青隧道是在建的漳永高速公路（漳州段）的關鍵性工程，位于華安縣豐山鎮，為雙向四車道分離式長隧道，隧道左洞長2492米，右洞長2461米，隧道最大埋深左洞約310米，右洞約330米。

2.水文地質情況

本隧道場址區屬高丘陵地貌，地形起伏較大，溝塹較發育，寬度較小，切割較深且長，大多呈“V”型；隧址區區域上位于尚卿-坂里褶段帶，局部有小型構造破碎帶，洞內圍巖以風化凝灰巖為主；根據鉆探資料及設計圖紙，在k6+740-760段和K8+010-070段，為構造破碎帶，巖體破碎，呈松散結構，地下水量豐富，隧道最大涌水量為2471m3/d，正常涌水量為2000m3/d。

3.斷裂帶富水區段設計

3.1襯砌結構設計

在k6+740-760和K8+010-070破碎帶富水區段，設計圍巖為Ⅳ深埋段，為加強支護，K6+725-775和K8+000-080段采用S5a襯砌類型。

3.2隧道穿越富水區段治理

萬世青隧道K6+72 5-7 75和K8+000-080段處節理、裂隙發育，地下水豐富，呈涌流狀出水，該區段采用圍巖加固結合排水、降水注漿等措施進行處理：

圍巖加固采用在拱部及邊墻部增設注漿小導管，采用Φ50x5mm熱軋無縫鋼管，L=6m，外插角30°，環向間距45cm，縱向間距3m。環向與排水小導管間隔設置，間隔2根注漿小導管設置1根排水小導管。

降水排水措施1：在拱部及邊墻部設置排水小導管，采用Φ50x5mm熱軋無縫鋼管，L=6m，外插角30°，環向間距135cm，縱向間距3m；環向與注漿小導管間隔設置，間隔2根注漿小導管設置1根排水小導管，排水小導管保證斜向上打設。傾斜度不小于2%，打設初期及水量較大時采用抽水作業。

降水排水措施2：仰拱部設置排水導管，采用Φ76x4mm熱軋無縫鋼管，L=9m，外插角5°，環向間距350cm，縱向間距7m；仰拱部排水導管在二次襯砌施工前均應抽水。

注漿小導管采用水泥漿液，水灰比例為1.0～1.5；注漿壓力以中壓為主，一般采用2.5～3倍靜水壓力。

4.斷裂帶富水區段施工

4.1富水區段超前地質預報

在斷裂帶富水區段，首先采用EKKO地質雷達進行探測，并與TSP超前預報結果進行驗證，根據預報結果，在進入斷裂帶之前，還要采用超前地質鉆孔探水進行確認。

根據超前地質預報，在K6+730-780，K8+000-100段均發現了斷裂帶和涌水；在接近斷裂帶時，巖層表面出水情況由局部滲水、滴水增大為線狀出水，進入斷裂帶后，在進口右洞K6+740附近，巖層出水情況為面狀淋水加局部突水，掌子面右下側出現大量涌水，經實際測量，掌子面涌水量達到約2350m3/d，出口左洞K8+100處也出現大量涌水。

4.2富水區段涌水處理

4.2.1注漿參數設計

（1）雙液漿配合比：圖紙設計中采用水泥漿液，但由于實際過程中發現涌水量大，速度快，靜水壓力大，經過比較論證采用水泥水玻璃雙液漿注入。材料選取：水泥采用42.5紫金水泥，水玻璃出場濃度：35bé，根據注漿對漿液凝結時間的要求，經過試驗，不同配比的漿液凝結時間見表1。

當巖溶裂隙較小或注漿涌水量小于30L/min時，選用水泥漿液，當巖溶裂隙較小或注漿涌水量在30～100L/ min時，選用凝結時間大于90S的雙液漿，當注漿孔涌水量在100～400L/min時，選用凝結時間為60～75S的雙液漿，當注漿孔涌水量大于400l/min時，選用凝結時間小于60S的雙液漿。

表1　水泥水玻璃雙液漿凝結時間（S）

（2）注漿范圍：根據圖紙設計要求以及隧道圍巖地質、涌水等情況，注漿范圍取隧道開挖輪廓線外5m。

（3）注漿壓力：注漿壓力根據下面公式計算：

式中：P-注漿終壓；Po-靜水壓力；△P-壓力增量，一般取值范圍1～3MPa，根據經驗，本工程中△P取值2.0MPa，所以注漿終壓P確定為3.2MPa。

（4）單孔注漿量計算：

式中：Q-單孔注漿量（m3）；r-漿液擴散半徑，取2.0m；L-注漿段長度，取6m；n-巖體孔隙率，取7%；α-有效注漿系數，取0.85；β-漿液損耗系數，取1.1；計算得出單孔注漿量為4.93m3。

4.2.2注漿施工要點

（1）鉆孔施工。鉆孔采用YT28風動鉆機鉆孔，拱部和邊墻的注漿、排水小導管要結合隧道超前支護和拱架布設，布孔和鉆孔要根據圍巖裂隙走向，適度調整打孔方位。小導管采用Φ50x5mm熱軋無縫鋼管，L=6m，外插角30°，環向間距45cm，縱向間距3m。環向與排水小導管間隔設置，間隔2根注漿小導管設置1根排水小導管。

（2）漿液配置。注漿前，測定涌水量和涌水壓力，根據測定的數據配置漿液，根據試驗數據，當巖溶裂隙較小或注漿涌水量小于30L/min時，選用水泥漿液，當巖溶裂隙較小或注漿涌水量在30～100L/min時，選用凝結時間大于90S的雙液漿，當注漿孔涌水量在100～400L/min時，選用凝結時間為60-75S的雙液漿，當注漿孔涌水量大于400l/min時，選用凝結時間小于60S的雙液漿。

（3）注漿。在隧道斷裂帶富水區域，還存在水量較小、裂隙較小的基巖裂隙水，由于裂隙小，進漿困難，且注漿壓力高，在此情況下，采用以下兩種注漿方式：第一種，分層減壓注漿，即注漿的順序從下至上進行，下層管注漿，中層管泄水；中層管注漿，上層管泄水。第二種，恒壓注漿，即采用進漿量小的雙液注漿泵，將注漿壓力調至比靜水壓力大1～2MPa，直至吸漿管不再吸漿為止。最后調整注漿壓力，注雙液漿封孔。該方式以注單液漿為主。

（4）隧道注漿施工注意事項。水玻璃堿性高，屬強堿，ph=3.5，容易傷害人體健康，對人的皮膚及眼睛危害性極大，注漿作業時，作業人員要帶好保護措施，橡膠手套，防護眼鏡等；作業場地要有良好的照明條件；注漿外流的漿液（水玻璃）表面光滑，工作人員行走時，注意防滑，跌倒。

注漿前，應對注漿設備進行調試，做壓水試驗，在設備完好的情況下再注漿；停止或注漿完畢時，應及時清理設備和沖洗注漿管，以防堵管影響下次注漿作業。

注漿時如果出現異常，先停止注漿，根據實際情況采取相應的措施。

4.3經驗總結

在斷裂帶富水區段施工中，根據不同的出水情況，可以采取不同的施工措施處理：

（1）局部滲水：對局部滲水點采用C25噴射砼加以封閉，砼噴至設計厚度后，如仍有滲水，對滲水點進行補噴，增加噴射厚度5cm～10cm。

（2）股流：隧道開挖后會遇到股流現象，如股水流量沒有明顯衰減，應采取止水措施：以股水部位為中心，布置注漿小導管3～4環，為了達到有效的止水效果，采用水泥-水玻璃雙液漿注漿。

（3）節理密集帶涌水：對節理密集帶涌水采用先引水、后反壓漿止水的措施進行處理。

（4）大面積淋水：采取超前小導管預注漿止水措施，小導管外插角10°、40°交錯布置，為了達到有效的止水效果，注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿。

（5）斷層裂隙富水帶：采取超前深孔預注漿措施，圍巖類別降一級進行加強支護，同時在噴射砼中摻入適量鋼纖維，增強砼的抗折、抗滲、抗沖擊性，防止突發涌水、特大涌水災害發生。

5.結語

萬世青隧道出現了較大涌水，本文根據工程所在的地理位置和水文地質調查情況，依據“防、排、堵、截”的原則，采用了以堵為主、防排堵結合的綜合處理方案，有效的解決了該隧道斷裂帶富水區段施工難題，在安全的情況下，順利的完成施工；實踐證明，萬世青隧道斷裂帶富水區段處理方案是合理、安全、可靠和有效的，對于類似條件的隧道施工具有借鑒意義。

參考文獻：

［1］張海云.西部山區深埋富水隧洞施工涌水仿真分析［J］.鐵道建筑.2014（02）：56-58.

［2］孫東遷.隧洞襯砌裂縫成因分析及處理措施研究［J］.陜西水利.2016（02）：93-95.

［3］趙天熙.關角隧道區域穩定性評價與地質分析［J］.鐵道建筑.2009（09）：39-42..