浅谈隧道突水的整治——单、双液注浆的施工方法

浅谈隧道突水的整治——单、双液注浆的施工方法
杨金秋
【摘要】介绍铁峰山二号隧道遭遇罕见＂突水＂灾害后,采用单、双液注浆得以快速通过突水段的施工工艺。

【期刊名称】《科技创新导报》
【年(卷),期】2011(000)024
【总页数】1页(P69-69)
【关键词】隧道突水单;双液注浆
【作者】杨金秋
【作者单位】中铁二十三局集团有限公司,四川成都610110
【正文语种】中文
【中图分类】U457
1 涌水及坍塌概况
铁峰山2#隧道是重庆万州至开县高速公路关键性控制工程,隧道为单向行驶四车道双洞特长隧道,全长6000多米。

右线我G3合同段自K25+105～K28+084.8,全长2979.8m,于2004年1月1日正式开工。

当隧道开挖至K26+187位置时隧道围岩地质变差,掌子面开始出现涌水,2004年9月24日晚开挖初支至K26+170,掌子面开始出现大涌水和坍塌现象,掌子面中部向前跨塌17m之多,涌水量5万m3/d,施工被迫停止。

通过带水清理坍塌掌子面至里程K26+150,于10月23日,掌子面
涌水又把前方围岩冲坍成16～17m长的导洞状坍塌体,现坍塌范围在隧道中部,拱顶以上8m,宽有6m左右,长17m,掌子面线路方向右侧坍塌处有一集中出水洞,左侧也有股状渗水,右线掌子面涌水量达3.7万m3/d。

涌水是从下往上翻涌,可判断水源主要来自暗河,通过层间滑动的断层相联通,地下有较复杂的岩溶通道。

我们经过反复研究筛选,制定了单、双液注浆的施工方案。

现将我们的作法及体会作一介绍,希望能给同行提供借鉴。

2 治水原则及措施
在统筹考虑隧道排水对生态环境影响、隧道工程经济投入和目前隧道修建技术水平的基础上,结合本隧道设计和现状,提出“大堵小排、堵排结合,以堵为主,限量排放,保护环境”的治水原则。

通过注浆施工,对涌水段(或点)进行注浆堵水,达到限量排放的目标。

同时,通过对涌水段混凝土衬砌结构背后增设排水系统,达到排水泄压的作用,确保混凝土衬砌结构的安全。

通过对富水段与前后其他段落实施分区防水等措施,以满足隧道运营防水标准的要求。

3 注浆治水总体方案及施工顺序
根据出口施工段出水点涌水情况,对该涌水段的处理总体方案是:先径向注浆补强,再通过底部注浆加固,保证仰拱开挖施工的安全,待仰拱施工完成后根据涌水点出水情况再对涌水点进行治理。

由于左右线可能存在水力联系,因此左右同时采用注浆加固施工。

4 注浆材料
普通水泥单液浆:凝胶时间长,具有较长的可注期,有较高的固结体强度,单价低。

但由于初凝时间长,易被地下水稀释,影响其凝胶化性能和强度,易于引起渗漏水。

适用于径向注浆孔,垂直注浆孔无水或少水时,以及顶水注浆孔无流动水。

注浆材料配比W:C=(0.6～0.8):1
水泥水玻璃双液浆:
水泥-水玻璃双液浆:凝胶时间可控,可以达到控域注浆目的。

可注性较好,早期强度
较高,耐久性较差,利于注浆后就立即进行开挖施工。

W:C=(0.8～1):1,体积
比:C:S=1:(1～0.3)
C:S是水泥浆的体积与水玻璃的体积之比。

C:S用多大为好,应依据岩层裂隙大小,渗透性系数大小,钻孔涌水量或吸水量的大小以及预期的注浆范围、扩散半径等因素,
根据试验或依照经验来确定。

一般用C:S＝ 1:0.4～ 1:1,在此范围内 ,混合浆液的凝胶时间合适,浆液结石体强度较高,特别是早期强度(三天)较高。

凝胶时间是从两种浆液混合时开始到混合浆液停止流动为止的时间,它是注浆的一
个重要参数,合适的凝胶时间可使注浆取得满意的效果,在裂隙发育,涌水量大的岩层注浆,宜用较短的凝胶时间:反之,凝胶时间应延长。

(1)水玻璃模数M是表明水玻璃性质的主要指标。

一般M越大,水玻璃比重就愈大,黏度越高,可注性差。

M越小反之。

M一定时,温度高,黏度低,温度越低,黏度越高。

一般注浆用水玻璃溶液的模数M=2.4～2.8。

(2)波美度为30～45Be′,这一范围内的水玻璃凝胶时间和结石体强度都较好。

(3)水玻璃稀释
商品水玻璃浓度一般50Be′,注浆使用的水玻璃浓度一般Be′=30～35,Be′愈小凝胶时间越短,反之则长。

因此使用时根据需要进行稀释。

V水—稀释用水量(l)；D原—原水玻璃稀释前浓度；D配—水玻璃稀释后的比重；D水—水的比重；V原—被稀释水玻璃体积。

5 注浆顺序
钻孔注浆从大里程向小里程方向实施,间隔跳孔、隔排方式进行,实施挤密型注浆措施。

6 监控量测
为了保证在注浆过程中结构的安全,防止因水压过大而引起围岩局部发生开裂破坏等,在注浆过程中应随时进行监控量测,确定注浆过程引起的支护结构与围岩变形变化趋势,判断支护稳定性状态,直接指导施工。

注浆过程中要进行拱顶下沉和水平收敛监测。

在注浆段,A项监测每10m布置一个断面,每断面布置水平收敛2对,拱顶下沉测点一个。

并设置B项监测断面,涌水段坍方段布置一个断面,YK26+220处布置一个断面,以测试水压力及其他力学指标。

顶水注浆期间增加监测频率。

收敛速度v<1mm/d时正常施工；v=1～5mm/d应加强观测,适当采取措施；
v=5～10mm/d时,应调整施工方案,加强支护,v>10mm/d时,围岩处于急剧变化状态,暂时停止施工,采取特殊措施进行处理。

7 施工注意事项
在涌水段的整治过程中应注意以下几点:(1)制备浆液时必须保证其质量,储浆桶必须设过滤网,以防杂物堵塞注浆泵。

(2)浆液搅拌应均匀,一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟,但不得超过30分钟。

未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。

(3)注浆过程中,时刻注意泵压和流量的变化。

(4)一台泵发生故障时,应立即换上备用泵继续注浆。

(5)保持注浆管路畅通,防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。

(6)严格进行注浆效果检查评定,符合要求时才能结束注浆作业。

当未达到注浆结束标准时,应进行补孔注浆。

8 结论
由于采用了大管棚单、双液注浆的施工技术,措施得当,涌水段治理顺利,加快了施工进度,确保了工程质量,为后序工程的施工奠定了坚实的基础。

参考文献
【相关文献】
[1]隧道施工要点集.成都:人民交通出版社,2002.
[2]公路隧道施工技术规范.北京:人民交通出版社,1994.。