隧道富水破碎带施工方案探讨

尊敬的各位领导、来宾、同事：
大家好！
首先感谢大家不辞辛劳，百忙之中来到双永高速A3合同段施工现场检查指导工作,下面我将本标段拟订的仁阁隧道K117+990—K118+250富水破碎带施工技术交流方案向大家汇报如下：仁阁隧道K117+990—K118+250富水破碎带施工方案一、工程概况
A3合同段仁阁隧道左线起点桩号为ZK117+442，终点桩号为ZK121+151全长3709米;右线起点桩号为YK117+459，终点桩号为YK121+117全长3658米。

二、水文地质条件
根据地质钻探及地质调查，隧道场区表层为薄层第四系残坡积层，其下伏基岩为三叠系下统溪口组、溪尾组砂岩、细砂岩、粉砂岩及其风化层。

本隧道在区域上位于闽西南拗陷带东缘政和一大埔深大断裂带西侧，背斜轴向约NE290。

~330.，与隧洞轴线大角度相交。

受区域性地质构造影响，隧址北北东向、近南北向的断层及节理密集带较为发育,小褶曲和层间破碎带
较发育。

隧道围岩主要为碎块
状强风化砂岩、弱风化砂岩、微风化砂岩,节理裂隙发育、岩体破碎—较完整,局部存在断裂构造及节理裂隙密集带。

左线隧道走向
断层走向及地表水流向F1306破碎带左线地表位置相片（1）
本隧道区共有7条破碎带，其中F1306长度约260米,
地质为断层角砾岩及断层泥，胶结程度差，呈松散状，涌水量较大且属于浅埋段不利于隧道施工.因受上部赋存于卵
石层中潜水的垂直渗入补偿，含水量较为丰富，涌水多呈涌水流-淋雨状出水，施工时可能产生突水现象。

根据SK1346地质资料涌水量为2853.11m 3/d 。

仁阁隧道进口经测算最大涌水量约为12000m 3/d,出口最大涌水量约15000m 3/d 。

由于隧道内的涌水,造成小潭村及菁坑村农户在山上的饮
用水源水位下降，无法满足生产生活所需用水.
根据开工以来的观测，我部一号拌和站（K118+200右
侧）的排水明沟即使在雨天也基本无地表明水，说明此段围岩渗透系数大。

其次我部供应一号拌和站生产生活的深水机井（K118+200右上方）能满足整个拌和站的使用，说明地下水丰富。

F1306破碎带左线地表位置相片（2）
左线隧道地表走向
S203省道
右线隧道走向
F1306破碎带右线地表位置相片（1）
S203省道
F1306破碎带右线地表位置相片（2） S203省道
隧道右线走向
三、原设计施工方案
原设计左线ZK117+986-ZK118+050共计64m支护形式为Z5型,超前支护采用F2—2超前小导管双液注浆。

ZK118+050-ZK118+217共计167m支护形式为Z5—1型，超前支护采用F2—2超前小导管双液注浆.ZK118+217-ZK118+257共计40m支护形式为Z5型，超前支护采用F2—2超前小导管双液注浆。

右线YK118+035—YK118+105共计70m支护形式为Z5型,超前支护采用F2-2超前小导管双液注浆。

ZK118+105-ZK118+243共计138m 支护形式为Z5—1型，超前支护采用F2—2超前小导管双液注浆。

ZK118+243—ZK118+268共计25m支护形式为Z5型，超前支护采用F2-2超前小导管双液注浆.
原设计Z5、Z5-1支护类型全部采用单侧导壁开挖。

复合支护参数表
衬砌型式
湿喷砼锚杆钢架支撑
二次衬砌
C25砼厚
度
标
号
厚度
（cm）
位
置
类
型
位
置
直
径
长度
（m）
间距
（m）
位
置
规
格
间
距
(m)
拱
墙
仰
拱洞内涌水抽水排放洞外排水情况
辅助施工措施支护参数表
目前仁阁隧道进口右洞开挖至YK118+166。

5（累计707。

5m）,左洞开挖至ZK118+123.5（累计681.5m）。

已进入富水破碎带133m,剩余127m,左洞已通过S203省道，正在穿越冲沟.根据地质资料及施工以来的观测，此段地质比较复杂，围岩为砂土状和碎块状强风化砂岩,松散破裂结构，岩体破碎,无支护拱部、侧壁易坍塌.还未出现掌子面涌水呈流-淋雨状出水，与地质描述存在出入，项目部及时联系超前地质预报来现场查看探测,为下一步施工提供指导。

为确保隧道施工安全，防止在后续富水破碎带施工时产生塌方及突水突泥地质现象，以及处理不当产生冒顶的突发情况，影响施工总体进度。

本着“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则，特提出如下施工方案作为备案参考。

四、变更方案
1、方案一
（1）地表水排放
由于水系发达，为减少地表水向断层方向渗流，对地表水进行截流和有组织排放。

计划在隧道右线地表上方设置1×1m的浆砌截水沟以阻断地表水向断层渗流,其次沿断层的两侧设置1×1m的浆砌排水沟与截水沟相连，使其地表水有组织的排放。

(2)深层搅拌桩
根据地质资料本段破碎带隧道左洞最小埋深为31.74m，最大埋深为66.9m,(详见附录)平均埋深为46m(均为至拱顶处）；右洞最小埋深为34.62m，最大埋深为77。

76m，平均埋深为48.47m。

由于本段破碎带地质为断层角砾岩及断层泥，渗水系数大，受地表水补给强,为阻止破碎带中的冲沟地段隧道区外的水向隧道内渗入和增加冲沟地段隧道侧壁围岩稳定性防止围岩变形过大侵入二衬。

因此在破碎带冲沟地段沿隧道开挖轮廓线外5m四周(左洞ZK118+145—ZK118+200之间、右洞YK118+160—YK118+210之间）采用Φ80cm，间距为50cm,搭接30cm 的水泥深层搅拌桩，水泥掺量为20％。

深层搅拌桩长度为47-56m之间，以伸入仰拱底5m为准（以增加稳定性）。

同时沿隧道横向设置深层搅拌桩作为挡水墙起到减少前方向掌子面涌水量及水压的作用以防突水。

深层搅拌桩纵向排距50m,桩径80cm,桩间距为50cm，搭接30cm，水泥掺量为20％，以伸入仰拱底5m为准。

（3）地表注浆
在深层搅拌桩施工完毕后，再沿整个破碎带范围内采用地表注浆进行加固围岩及止水。

注浆管采用Φ60mm钢花管，钻孔直径Φ89mm,间距2*2m梅花型布置。

钻孔深度至隧底,范围至隧道开挖轮廓线外4m.注浆采用水泥-水玻璃
双液浆,水灰比为1:1，
水泥水玻璃比例为
1:0。

5—1：1。

注浆范
围为拱顶以上5m至拱
底以下5m。

注浆压力
为1.2-2Mpa,达到压力
后持压15分钟后可终
止注浆。

（左右洞之间
岩体不注浆）
2、方案二
（1）深孔预注浆
由于破碎带处围岩为断层角砾岩及断层泥且含水量大。

鉴于目前仁阁隧道进口的涌水量，和开工以来我部的地表观测，为防止产生突水突泥及塌方冒顶，采取全断面深孔预注浆进行堵水及加固围岩。

通过注浆使隧道开挖轮廓线外5m厚度的围岩固结成一个封闭止水帷幕，防止地下水涌入开挖面而导致岩体失稳，同时形成一个承载结构，承载水压力和围岩压力,防止围岩松动破坏，保障施工安全。

全断面深孔预注浆每环30m,每环施工时预留5m做为止浆墙，浆液采用水泥—水玻璃双液浆，注浆压力为0。

7—1.5Mpa，达到压力持压15分钟后可终止注浆.
（2)大管棚施工
由于破碎带围岩
比较松散，自稳能力
差，为防止拱顶塌方
下沉，在全断面注浆
结束后，隧道开挖之
前,沿拱部开挖轮廓
线150。

范围内采用
30m长的Φ108大管
棚做为超前支护以确
保施工的安全性.
大管棚环向间距50cm.钢管Φ108mm、壁厚6mm，节长4m、6m.
3、破碎带断层开挖方案
在堵水及加固围岩施工完毕后方可进行正洞开挖。

由于该段为地质破碎带，围岩为断层角砾岩及断层泥，胶结程度差，呈松散状。

因此为确保安全施工根据“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早成环”的原则，开挖采用单侧导壁开挖，支护工字钢采用Ι20b间距50cm，C25喷射砼厚28cm，Φ
6钢筋网,径向中空注浆
锚杆长 3.5m环向间距
1m梅花型布置，二衬采
用C25钢筋防水砼厚度
45cm，二衬Φ20主筋间
距25cm,纵向Φ12钢筋间距20cm。

临时支护拱架采用Ι14b，锁脚锚杆采用两根Φ50锁脚小导管长5m，以增加稳定性。

4、防水措施（径向裂隙注浆)
在初支完成后施工二衬
前对整个破碎段隧道采用径
向裂隙双液注浆封堵以确保
隧道不渗水及起到充填裂隙
作用。

注浆采用Φ50
间距1ⅹ1m梅花型布置，长
度5m，浆液为水泥—水玻璃
双液浆，注浆压力为
0.5-1.0Mpa，达到压力持压15分钟后可终止注浆。

五、方案比较
(方案一）
1、采用深层搅拌桩做为第一道堵水，有效的隔断了隧道区外的水向隧道内的渗透,减少了隧道内渗水量及静水压力,为下一步提高地表注浆堵水效果起到了作用。

同时深层搅拌桩起到稳定围岩防止变形过大的作用。

2、在深层搅拌桩施工完后进行地表注浆使破碎的围岩粘结成整体,有效的加固了围岩，充分发挥了围岩的自稳能力及堵水作用。

缩小开挖变形产生的松驰区范围，减少围岩对初期支护及二衬的压力。

由于钢花管起到了锚杆的作用可以悬挂岩土体防止塌方冒顶。

3、通过地表注浆起到了封堵地表水下渗软化围岩的作用。

4、地表注浆及深层搅拌桩施工周期短（工期详见附录）。

5、由于从地表对其破碎带进行加固处理与正洞施工不交叉影响。

有效的保证了正洞的施工进度。

6、地表注浆及深层搅拌桩施工成本较高（费用详见附录)。

7、由于从地表处理加固围岩施工周期快,缩短了超前预处理工期，为断层段隧道的开挖提供了时间，避免了停工等待超前预处理，确保了合同工期。

方案二
1、深孔预注浆由于长度比较长，特别是端头部分注浆质量不易保证,达不到理想的止水和固结围岩效果.
2、由于围岩较差施工时易卡钻，塌孔等、施工难度较大，施工质量不易保证。

3、由于洞内施工场地比较狭窄,导致施工周期比较长.
4、深孔预注浆、大管棚施工周期较长，隧道开挖、初支、二衬需停工，
严重影响工期。

5、深孔预注浆及大管棚施工成本较低.
经对比分析，从可行性,工期,成本综合考虑由于方案一比方案二施工时间短一个月，虽然前期处理围岩加固费用较大（方案一比方案二多投入731万元）,但可以保证整个隧道的工期有所提前，可以减少后期施工成本，且从洞外处理施工质量易保证:因此建议采用地表注浆和深层搅拌桩进行堵水及加固围岩。

六、施工重点
1、在施工地表注浆及深层搅拌桩时先行施工试验孔，总结所需的注浆压力，注浆量、浆液配合比以及深层搅拌桩的水泥掺量以确保质量.
2、地表注浆及深层搅拌桩施工完毕后利用地质预报进行检查注浆堵水、围岩加固效果。

在达到预期效果后方可进行正洞开挖施工。

3、正洞施工时加强围岩的监控量测,以量测成果指导施工防止盲目施工，发生安全事故。

监测断面每10m一个。

七、结语
为确保隧道施工安全，防止在后续富水破碎带施工时产生塌方及突水突泥地质现象，以及处理不当产生冒顶的突发情况，影响施工总体进度。

根据原地质资料及设计图纸，结合同类工程的施工经验，针对隧道掘进方向可能出现的富水破碎带围岩，特编制了专项施工方案，作为后续施工的备用参考,技术交流。

由于编者水平有限，准备仓促，存在不足,请各位领导专家指正!
谢谢！。