隧道突泥突水專項處理技術

陳彬

一 工程概況

荊西隧道位于福建省三明市市郊，進口里程DK91+070，出口里程DK94+709.54。隧道全長3639.54m，隧道最大埋深約230m，隧道中部為128m長明洞。隧道DK93+650附近發育1條侵入接觸帶，為花崗巖與變質砂巖不整合接觸帶。

二 DK93+715涌泥及處理情況

1.第一次涌泥

（1）涌泥情況

2016年2月26日凌晨，掌子面（DK93+715）正在進行管棚施工時，發現右側拱頂有小股涌水。涌水由清變濁，隨即有泥流涌出。約20分鐘后掌子面右側突然出現坍塌，坍塌體為土夾碎石，形態呈硬塑狀，較為松散，含水量較小。坍塌方量約700m3。

（2）處理情況

項目部及時向相關單位進行了匯報，隨即業主單位組織參建四方進行了會勘，根據現場情況制定了反壓回填、設置止漿墻、徑向與超前注漿及四步CD法開挖等的處理方案，現場依據處理方案進行了組織實施。具體實施情況如下：

①坍塌體封閉及反壓回填

清理坍塌體到DK93+707處，噴20cm厚C25混凝土進行了封閉，后采用石質洞碴和砂袋對坍塌體及初期支護段進行反壓回填，回填高度至上臺階。

②施做止漿墻

在距掌子面12m位置（DK93+703處）上臺階施做了2m厚止漿墻，并對止漿墻背后泵送回填了C20混凝土。

③初期支護加固處理

對DK93+694～DK93+703段初期支護進行了徑向注漿加固。

④超前地質預報

3月13日至15日在拱頂下方約2m位置進行超前水平地質鉆芯取樣，探測長度55米，根據芯樣判斷為全風化石英砂巖夾粉砂巖，黃褐色，呈砂土狀，完整性較差，富含水，但探孔內未見水流。

2.第二次突水突泥

（1）涌水、突泥及地表調查情況

2016年3月19日，現場在左側拱角處進行超前鉆探，鉆孔至22m時，發生了大規模突水突泥。涌水初時水壓較大，突水時峰值涌水量約3000 m3/時，4小時后涌水壓力減小，涌水由噴射變為自然流水狀態，漸趨穩定，約100 m3/時。3月22日大量涌水轉為間歇性涌水。該次突泥總量約5000 m3，淤積隧道長度約260米，掌子面后方襯砌臺車和臺架被淹埋。

（2）處理情況

第二次涌水、突泥處理措施：

地表塌陷處理措施

①地表陷坑采用彩條布覆蓋，防止地表水進入陷坑。

②對坍陷區以外20m、40m處設置2道C20混凝土截水溝。

③對陷坑四周及坑底澆筑 C20混凝土進行臨時封閉。

④在陷坑四周設置警戒繩、彩旗、警示標牌，并派人員駐守，防止人員進入陷坑周邊。

三 突水突泥總體施工方案

總體施工方案

1.對地表采取地表警戒及監測、地表陷坑回填及周邊裂縫封閉、設置截排水溝引排地表水等措施。本措施已經形成施工方案并實施。

2.正洞暫定為DK93+694～+734段長40m超前預注漿加固、襯砌加強等。

3.新增迂回導坑及支洞，利用迂回導坑設置支洞對正洞突泥潰口進行注漿封堵：迂回導坑里程YDK0+000～+382（對應正洞里程DK93+560～+910段）。

四 具體施工方案

1.地表處理

為防止地表降雨大量下滲惡化洞內工程地質條件，地表處理采取的主要措施為地表警戒及監測、地表陷坑回填及周邊裂縫封閉、設置截排水溝引排地表水等。

2.迂回導坑、支導坑對正洞排水及加固

（1）迂回導坑總體方案

迂回導坑接近突泥處設置2處20m長支洞用于提前對突泥進行注漿加固處理，支洞向迂回導坑方向設置3‰的排水坡。

（2）迂回導坑處理突泥及施工完畢后處理

正洞與迂回導坑連接處施工完畢后采用C20混凝土封閉，厚5m，并設置5根φ100mmPVC排水盲管。

勘探開發一體化是精細勘探有別于常規勘探思路的一個重要方面，井位部署中必須以此為原則，統一考慮探井和開發井的位置，為下一步開發做準備。通過反復論證，將探井、開發井和水井納入同一個井網系統。根據低滲油田的開發經驗，參考臨區開發方案，本區井網方式采用五點法不規則面積注水井網。探井和開發準備井采用放大的五點法，即800×566m井距，兩口相鄰探井、兩口相鄰的開發準備井之間井距為800m，探井和開發準備井之間井距為566m。根據上述部署方案，試驗區內共部署探井9口，開發準備井6口。初步預測成熟區內下步開發總井數為50口，其中油井35口，注水井15口，利用老井7口，新鉆井43口。

（3）利用迂回導坑支洞對正洞突泥潰口進行排水降壓

為減少施工期間地下水壓對開挖及注漿加固的影響，保障正洞清理淤泥施工安全，需利用迂回導坑支洞側向鉆孔進行排水降壓。

①鉆孔布置：在支洞內縱向布置2排鉆孔進行排水，每排3孔，排水孔孔深至隧道開挖輪廓線以外不小于10m。

②排水孔直徑130mm，孔內置直徑100的打孔波紋管。

③所有排水孔孔口均安裝3m長孔口管、法蘭盤及閥門。

④排水孔施工中可根據泄水孔揭示地質及出水情況對泄水孔位置及數量進行調整。

⑤注漿施工期間應經常對排水孔進行掃孔，防止排水孔堵塞造成水壓上升。

（4）利用迂回導坑支洞對正洞突泥潰口進行側向注漿加固處理

迂回導坑迂回至對應正洞里程D K 9 3+7 0 0、DK93+715隧道右側時，垂直于迂回導坑向正洞方向設置20m長的支洞，通過支洞對正洞內突泥潰口進行側向注漿加固處理。

3.正洞施工措施

（1）正洞清理淤泥

通過支洞對潰口處突泥進行注漿加固、注漿經鉆孔檢驗合格，地表監測沉降穩定情況下，逐步清除洞內淤泥至DK93+697里程，清理過程中下臺階應至少保留不小于15m的石質棄砟進行反壓回填。

（2）正洞止漿墻

清理突泥至DK93+697里程后，先采用網噴混凝土對上臺階突泥面進行封閉處理；采用5m長的φ42鋼花管對掌子面及DK93+694～+697段隧道周邊進行注漿加固處理。

加固穩定后及時澆筑C20混凝土止漿墻。

（3）超前預注漿

①設置排水孔

正洞止漿墻施工完畢后，在止漿墻上部鉆設2排長30m的排水孔進行排水，每排5孔，孔內埋設φ100打孔波紋管（孔口設置不小于3m長φ108孔口管，并設置法蘭盤及閥門）。

②超前預注漿

超前預注漿注漿孔按擴散半徑2m考慮，注漿孔按孔底間距3m布置，注漿加固圈固結范圍為開挖輪廓線外8m,每一循環共設8環169個注漿孔。每一循環超前預注漿施工完畢后再采用φ25玻璃纖維錨桿對掌子面進行注漿加固處理，保障正洞開挖掌子面的穩定。

（4）突泥段襯砌加強

考慮突泥后圍巖壓力較大，為保障施工及運營安全，DK93+694～+724突泥段采用特殊加強襯砌結構，襯砌由三層支護構成。

初期支護（2層）：噴C30纖維砼，每層層度30m，設置全環H200型鋼鋼架加強支護，間距60cm，每次安裝鋼架底部均設置混凝土墊塊。

二次襯砌：作為主要受力結構，厚80cm，采用C35鋼筋砼。

（5）隧道突泥段施工方法

考慮下一循環注漿需要，DK93+694～+734突泥段采用特殊加強的三臺階臨時仰拱法進行施工（隧道中部設置中隔墻），為保障施工安全，仰拱二次襯砌及仰拱填充完成之前不得隨意拆除隧道臨時支護。

（6）隧道突泥段超前支護

DK93+694～+734段隧道采用用洞身長管棚+超前小導管作為超前預支護。設置范圍：管棚為隧道拱墻，小導管為隧道拱部。

① 管棚

a.管棚施工前5m將初期支護逐漸加寬，至管棚工作面時加寬形成管棚工作洞室，管棚工作洞室的支護結構與初期支護相同，在管棚工作面上下安裝2榀型鋼鋼架。

b.鋼管規格：熱扎無縫鋼管及鋼花管，外徑89mm，壁厚5mm。每節鋼管兩端均預加工成外絲扣，同一斷面內接頭數量不得超過總鋼管數的50%。

② 超前小導管

Ⅱ型超前小導管配合型鋼鋼架使用，其縱向搭接長度應不小于1m。

a.小導管施工要求

成孔后，將小導管穿過鋼架，用錘擊或鉆機頂入，頂入長度不小于鋼管長的90%，并用高壓風將鋼管內的砂石吹出，外露一部分支撐于開挖面后方的鋼架上，與鋼架共同組成預支護體系。

小導管安設好后，用水泥漿封堵孔口及周圍裂隙。

注漿量達到設計注漿量或注漿壓力達到設計終壓時可結束注漿，注漿完畢后管內灌注M10水泥砂漿。

b.注漿異常現象處理

注漿時及時堵塞串漿孔。

泵壓突然升高時，可能發生堵管，應停機檢查。