強涌水條件下碎裂巖體隧道快速施工技術

李飛

摘 要：在進行高速公路圍巖施工環節，容易出現強涌水現象，不僅會增加難度施工，還會影響施工環節及后期使用的安全性能，因此在涉及到強涌水情況下的圍巖隧道施工時一定要實地勘測數據，運用理論分析及數值計算實施注漿加固措施，從而確定碎裂巖體洞段的堵水注漿方案，以便提升施工效率。文章首先對強涌水現象的原因進行了分析，并給出了注漿加固的力學參數，隨后詳細介紹了破碎洞段堵水注漿的方法以及防排水的施工工藝，以期為相關施工作業提供經驗借鑒。

關鍵詞：強涌水；碎裂巖體；堵水注漿；施工技術

強涌水情況下進行公路隧道的施工作業，不僅容易發生隧道形變，嚴重的還會造成結構的失穩破壞，因此需要針對隧道強涌水的具體條件，參照標準參數，計算設計施工所需數據，從而保證強涌水條件下隧道施工的安全高效進行。

一、強涌水的原因分析

隧道掘進施工過程中，由于地質原因以及機械操作原因會引發一定程度的破碎圍巖裂隙現象，使得原本完整的圍巖發生損壞，致使水系統產生變化，引發隧道的涌水。公路隧道施工時經常會遇到周圍地質的地下水含有松散層空隙水、巖漿巖裂隙水等情況，這種地質條件常常會造成大氣降水及地表排水深入地下或者向溝洼處及下游流入，再加上這種地質的補給條件差、徑流距離較短，從而積蓄了較多的地下水。如果施工地區存在大量的花崗巖，就會使得巖漿裂隙水積存其中，而且花崗巖的富水性和透水性都比較好，在進行施工勘察時很難發現外露泉水，這就給隧道施工埋下了安全隱患，在雨季時積存在花崗巖內部的泉水就會沿著破碎裂隙滲出，雖然水流量較小，但也給施工帶來了較大困難，以上是較為常見的隧道涌水情況，在具體施工環節還需進行嚴格的勘察，以便確保施工環節順利進行。

二、注漿加固的力學參數

隧道掘進施工所需要的數據計算必須參照相關規定標準，因為物理力學參數對數值的分析結果影響較大，為了保證數據的統一性，其參數標準也必須嚴格統一。現階段所應用的參考數據主要來自于現場的取樣實測以及相關地層工程類的文獻整理，具體數值如下表1所示。初期支護參數：錨桿彈性模量20GPa，噴混凝土彈性模量15GPa，泊松比0.15。

三、破碎隧道洞段堵水注漿方法

由于破碎圍巖隧道的涌水量特別大，堵水注漿的合格標準按照每30m長的滲水洞段在堵水灌漿完成后，破碎段的殘余滲漏水總量不大于3L/s，同時其單點集中出水點不大于0.5L/s，具體可根據現場堵水灌漿實施情況進行調整。根據現場實景情況該破碎隧道段的涌水量高達300m3，結合現場實際情況采取孔口封閉高壓灌漿的方法。即灌漿泵送出的漿液通過送漿管和循環式灌漿塞射漿管注入到孔段內，部分漿液進入地層空隙或裂隙，部分漿液則沿回漿管返回到原處繼續使用。從而保持孔段內的漿液呈循環狀態的灌漿方式，要求灌漿塞的射漿管插入到距灌漿孔段底部不大于50cm處，從而達到堵水的效果。一方面固定圍巖，減弱裂隙的進一步發展，另一方面可減少涌水量。

四、破碎洞段防排水施工工藝

1、破碎隧道防排水方法

借鑒隧道施工防排水技術，破碎隧道防排水方法主要有以下幾點。

第一，隧道防排水遵循“防、排、堵、截結合，因地制宜，綜合治理”的原則，達到排水通暢、防水可靠，經濟合理，不留后患的目的。

第二，洞內縱、橫向排水管采用三通連接，HDPE管打孔大小φ3mm@30mm，環向范圍約270°。環向排水帶寬10cm，按10m的縱向間距設置。環向排水帶與預埋在邊墻內的縱向φ10cmHDPE打孔波紋管連接，縱向φ10cmHDPE打孔波紋管通過φ10cmHDPE橫向排水管與中央水溝形成完整的排水系統。洞內防水等級為一級，襯砌采用C30防水混凝土，初期支護與二次襯砌間設防水層，防水系統由無紡布與1.2mm厚EVA防排水板共同組成，無紡布為300g/m2。二次襯砌外水流直接通過EVA防排水板匯至襯砌墻趾處φ10cmHDPE單壁打孔波紋管（縱向排水管）引至洞外。

2、隧道排水施工工藝

第一，環向排水帶施作方法：①隧道初期支護與防水板間設10cm寬排水帶，間距10m設置1道，將墻背水引排至邊墻排水波紋管中。②有幾種股水流處，根據水量大小采用φ5cm（或φ10cm）HDPE單壁無孔波紋管直接引排至中央排水溝內。

第二，縱向排水波紋管施作方法：①縱向排水采用φ10cmHDPE單壁打孔波紋管，沿縱向布設于隧道左、右墻腳外側，將環向排水管中的地下水集中匯流，引排至隧底橫向排水管內。②為使波紋管位置準確合理，波紋管安設的坡度與線路坡度一致。沿線鉆孔，定位孔間距在30～50cm。③將膨脹錨栓打入定位孔或用錨固劑將鋼筋頭預埋在定位孔中，固定釘設置在波紋管的兩側。用無紡布包住波紋管，用扎絲捆好；并用卡子卡住波紋管，然后固定在膨脹螺栓上。

第三，隧道防水施工工藝為初期支護與二次襯砌間設防水板+無紡布防水層，防水板采用無釘鋪設。①基面處理：鋪設防水層前對初期支護大致找平，邊墻及拱部補噴找平、底部砂漿找平。對外露的錨桿、鋼筋等切除、磨平，水泥砂漿封堵找平。在鋪設防水板前，若初期支護噴層表面漏水應及時處理，采用注漿堵水或埋設排水管直接排水到邊溝，保持基面的干燥。②鋪設防水板：防水板采用無釘鋪設方法，一次鋪設長度根據二襯混凝土循環灌筑長度確定，鋪設前先試鋪，再加以調整。防水板采用無釘孔鋪設，即先用φ80塑料墊圈和射釘將無紡布固定于基面上（墊圈間距：拱0.5～0.8m，邊墻1.0m，呈梅花形布置）。

第四，止水帶、止水條、施工縫及沉降縫施工環向施工縫采用遇水膨脹止水條及背貼式止水帶，設置間距12m/道，兩側邊墻縱向施工縫采用遇水膨脹止水條。沉降縫縫寬2cm，防水采用中埋式止水帶及背貼式止水帶，Ⅴ級圍巖設置間距約48m，Ⅳ級及以下圍巖設置間距約96m。抗震縫縫寬5cm，防水采用中埋式止水帶及背貼式止水帶，設置在洞口明暗交界面。現場施工結果表明，按照提出的堵水方法及工藝能夠明顯減小隧道涌水量。

五、結論

在地質條件較差或空間狹小特別是施工場地條件惡劣、涌水量特別大的碎裂圍巖隧道施工，由于涌水原因易發生安全事故，必須提前對現場涌水采取有效措施，才能保證施工安全以及施工工期。

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