岩溶隧道特大涌水治理技术研究.docx

岩溶隧道特大涌水治理技术研究 摘要：文章针对株六铁路复线新倮纳岩溶隧道涌水量较大，本着以堵为主，堵排结合的原则，提出涌水治理的相应措施。实践证明新倮纳隧道的涌水治理措施取得良好效果，既缩短了工期，又确保了施工的安全，可为类似工程提供经验借鉴。 下载 关键词：隧道；岩溶；涌水；治理措施 中图分类号：U453.61文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）10-0128-01 在岩溶地区修建隧道，由于岩溶发育，涌水是极易发生的灾害之一，容易导致围岩坍塌及隧道倒灌等工程事故。因此，对隧道涌水进行综合治理是一项重要的任务，尤其在施工阶段，采取必要的治理措施即可以防止突水灾害的发生，又为以后的运营安全提供保障，同时也可以保持地表农业生态环境。本文结合新倮纳隧道的涌水治理情况，从几个方面阐述了隧道涌水的综合治理措施。 株六铁路复线新倮纳隧道地处岩溶发育地区，基岩裂隙水水量丰富，区内构造特征为断层较多且发育有两条暗河（倮纳暗河和陈家麻窝暗河）；设计隧道要穿过7条断层和上述两条暗河，其中一条暗河与隧道多次相交。暗河水的主要来源为地表水和河水，尤其在雨季水量较大，设计隧道最大涌水量为20 m3/d，并且地下水有沿断层破碎带形成突水的可能，极易造成灾害性事故。 1治理方案的选择 根据地质勘测设计，在隧道的DK174+855DK175+515段涌水量较大，此段隧道埋深约为300 m，暗河在DK174+700DK175+200段与线路多次相交，并且沿F6、F9两断层发育，经分析认为在断层破碎带，线路与暗河相交汇处有发生特大涌水的可能。 根据以上情况，确定处理该段涌水宜以堵为主，堵排结合。因为此段涌水来源于暗河水，又与地表水相通，只靠隧道内的排水难以达到预期目的，且对地表的生态环境不利。以堵为主，可以阻止岩溶水进入隧道，然后在衬砌之外附以相应的排水设施，就可以达到彻底治水的目的。按照加固密实隧道开挖围岩并止水的原则，制定了如下的治理隧道涌水的施工方案。 应用地质超前预报技术，准确测定F6、F9断层及影响带位置、以及暗河的位置和走向。在涌水带采取以堵为主，疏排为辅的方法防治地下水：即以深孔预注浆超前固结围岩并止水，堵排结合防治突水。固结止水后的围岩开挖应采用超前小导管支护，短台阶开挖，工字钢架支护方案进行施工。设置衬砌防排水系统，将进入开挖断面内的地下水及时排出。 2涌水治理措施 2.1超前地质预报 为了在施工前准确探明不良地质体的位置、规模、暗河的走向，避免盲目的设计施工以保证安全生产。我们采用了TSP202超前地质预报系统与超前探孔相结合的方法进行地质预报。 在施工过程中，根据设计及实际施工中遇到的情况，在接近不良地质地段100 m左右，就进行一次仪器探测，通过探测发现：F6和F9断层破碎带宽度大，岩层裂隙发育，暗河部分地段沿断层发育。因此，我们推断有发生涌水的可能。根据岩芯、岩屑、流水、钻速来分析判断岩质及地下水的情况。通过超前探孔的探测结果，发现在F6断层处，破碎带宽度约为15 m，破碎带内裂隙发育，孔隙率大，含水量丰实，且具有一定的压力。经初步测算其涌水量可以达到Q=4 000 m3/h。 2.2断层涌水段深孔预注浆 根据TSP202系统探测及深孔钻探得出的结果，两断层位置的含水量较大，施工中稍有不慎，将会发生突水灾害。因此，决定在局部地段采用深孔预注浆止水，结合小导管注浆超前支护的方案进行施工。这样，既可以加固断层带、封堵地下水，又可以形成超前支护，有利于隧道开挖。 深孔预注浆的参数选择：注浆方式为渗透注浆，浆液扩散半径根据测定的围岩裂隙度，选定扩散半径为r=4.0 m；注浆方式采用全长一次压入式注浆，注浆长度20 m，钻进遇涌水时，则采用前进式分段注浆，逐步向前推进封堵。 注浆材料：为了保证注浆材料能在破碎围岩中均匀渗透，提高围岩固结强度，有效封堵地下水，选用CS水泥水玻璃双液浆。水泥为普通硅酸盐水泥425号，水玻璃浓度为35Be，水泥浆液水灰比W:C=1:1，水泥浆水玻璃比C:S=1:1。 注浆工艺：设止浆墙，利用断层带以外的围岩厚度，增加20 cm厚喷砼做为止浆墙；钻孔，埋设孔口管，首先开挖100 mm，长200 mm，用高强砂浆埋设89孔口管，管口安装89球形阀。钻孔直径为75 mm，钻孔的定位要准确； 注浆效果：从注浆作业情况看，注浆压力一般都能达到终压，各注浆孔口只有少量浆液渗出，注浆量与测算注浆量基本接近。在注浆全部终结后，又打设检查孔，发现水量已经很小，这说明注浆效果很明显。 2.3小导管超前支护，短台阶开挖 断层破碎带经过深孔预注浆后，虽然在一定范围内，岩体物理力学指标有所提高，围岩密实度、整体性有所增强，同时对止水有一定的效果，但由于处在破碎带内，固结之外的地方仍有大量存在，且有一定压力；因此对于隧道开挖仍然存在较多的不安全因素，为保证安全还要施作超前导管进行支护，为开挖提供牢固的棚状支护结构。 小导管支护参数设计。导管选用42 mm钢管，长度4.0 m；小导管布设于隧道拱部范围，间距35 cm，外插角11。 小导管的施作。首先测量布孔；依据孔位用风枪施钻28钻孔，然后将小导管打入、钻孔。 短台阶开挖，钢架支护。在开挖断裂破碎带时，按照短进尺、弱爆破、强支护、早封闭的原则来施工。施工顺序：上台阶开挖上台阶钢架及喷砼支护中槽开挖一侧马口开挖及支护另一侧马口开挖及支护仰拱开挖及砼施工全断面衬砌。施工技术要求：上台阶开挖高度在起拱线以下60 cm，上部开挖高度3.1 m，中槽开挖宽度3.5 m；上台阶超前后侧马口6.0 m，中槽超前马口2.0 m，左右两侧马口错开施工；开挖进尺控制在1.0 m以内，支护钢架间距0.8 m。 综合治理施工要点。岩溶涌水隧道的综合治理，由于其涌水受季节影响较大，且与地表水连通，应以堵为主，堵排结合，才能达到预期的止水效果。洞内深孔预注浆前，应由超前预报准确测定涌水位置，确保注浆管完全伸入涌水带内。 2.4衬砌防排水施工 由于断层破碎带内的含水量丰实，且其水源是由地表水补给的，在雨季水量将会更大。为了避免衬砌完成后洞内渗漏水严重，在衬砌背后还要设置防排水系统，将隧道周边的水及时排走，避免背后积水过多，水压过大造成突水危害。 设管引排地下水。在出水较集中的点位，设置引水管。引水管根据水量大小用150或108钢管，引水管直接引至洞内水沟，或直接引向泄水洞。 衬砌背后设排水盲管。在出水点处，紧贴岩壁设50的环向透水软管，透水软管的数量和间距根据出水点的水量大小适当变化。透水软管的两端接至墙底，与墙角处设置的100的纵向透水软管相接。然后由横向泄水孔引至洞内排水沟内或泄水洞，最终排出洞外。 3结语 本隧道已按照设计方案实施，治水效果良好，至目前为止已经经历了多次雨季，未出现冒水、衬砌漏水及因水压引起的衬砌开裂问题，这证明新倮纳隧道的涌水治理措施得当，治理效果好，通过该隧道的涌水治理施工，得到如下几点体会： 岩溶地区修建隧道，其涌水一般都与地表水相关，受季节性影响较大。因此，其对水的治理与一般地区有所不同。在隧道内宜以堵为主或改道避免大量涌水进入隧道，