大营脚隧道突泥涌水预防与治理(定稿).doc

大营脚隧道突泥涌水预防与治理贵州省公路桥梁工程总公司 杨平 550001内容摘要：分析了水盘高速公路大营脚隧道左线出口施工发生突泥涌水的原因，通过早期的预防及加强初期支护与二次衬砌的防排水措施，并采用双液浆注浆堵水工艺快速堵水，避免破坏地下水正常循环，确保了隧道施工的安全性及围岩的稳定 。 关键词：公路隧道 双液浆 突泥涌水治理 1 工程概况 大营脚隧道位于水盘高速路第一合同段（K0+000K7+540）全长7.54公里，隧道左幅桩号为K5+585K7+530，长1945m，右幅桩号为YK5+615YK7+583，长1968m，隧道最大埋深320m。隧道采用分离式单洞设计净宽1O .5 m，净高5.0m 。隧道进口段为浅埋地段,地表的覆盖土层较厚，又是灰岩与砂岩交替频繁地带，岩溶发育，属灰岩、泥质灰岩地层，出口段为薄层、中厚层泥质粉砂岩，灰岩段长约485 m，占隧道长度的25%，碎屑岩段长约1460m，占隧道长度的75%。隧道的洞口段为IV、V类围岩地质构造，洞身段为III、IV类围岩地质构造。该隧道采用的双向掘进，隧道从进口方向出口方向施工至开挖至K5+655掌子面时，右侧拱腰处出现大量涌泥，涌泥呈流塑状，其中夹有大块砂岩，掌子面发生沿岩体裂隙有涌水，经测算涌泥量达到10m3d，如果不及时处理，势必可能造成拱顶塌方形成采空区，威胁隧道围岩稳定。 2 突泥涌水原因分析 左幅隧道施工至K5+655处，围岩进入泥质粉砂岩与砂岩的地质接触面附近，地质条件产生异常，掌子面左顶部存在 0 .1 2m宽 、7m长的破碎带，中间夹黄土，产状225。86。，掌子面左底部存在局部小碎石带，隧道突泥涌水段地质条件较稳定, 但不同岩层类别的接触带因地质成因的影响,产生大量岩体裂隙，但泥质粉砂岩与砂岩均为隔水层,地表水及岩层裂隙水均汇集于止；又由于岩层处于浅埋地段，砂岩体严重风化，岩体在裂隙水的浸泡下，及易形成流塑状的泥土。此时一但隧道的开挖破坏到此层，突泥涌水的现象必然发生。此突泥涌水现发生在 2 009年12月初 ，为年中的枯水期 ，据此分析，该突泥涌水与地表水没有联系,为岩体裂隙水长年累月浸泡岩体产生大量的流塑状的泥土因隧道施工破坏从而产生突泥涌水点。3、突泥涌水的预防措施 因为右幅隧道晚于左幅隧道进洞，且右幅隧道的埋深比左幅浅，在YK5+615YK5+760段最小埋深在610米左右，其间隧道两次穿越砂岩与灰岩的接触带，又埋深较浅的位置正好位于山体的沟谷位置，所以在此段发生突泥涌水的机率较左幅大。并且如发生突泥涌水的情况带来的危险性及治理难度将大于左幅隧道，故作好隧道的突泥涌水预防措施是该隧道安全进洞的重中之重。以下从两个方面来作好突泥涌水预防措施。3.1、加大超前地质预报的频率预防措施。通过超前地质预报的瞬变电磁波的变化情况数据分析可以预测到前方围岩是完整，还是处于岩溶发育地带。如果判断出前方围岩情况良好，我们则按正常进洞的方法进行施工；反之则需要调整进洞方案加强超前支护、早期支护，按“短进尺、弱爆破，勤量测”的原则进行。在围岩较差的地段加大超前地质的预报频率，就能使我们收集到前方围岩更多的信息，通过对这信息的分析，我们就不难判断出前方围岩的情况。3.2、加强钻孔探测的预防措施。超前地质预报的预测只是能预报出地质异常变化的段落的大至部位及方向，而不能预报出地质变化具体的桩号和面域等一系列的详细情况。但在施工过程中如不能知道地质具体的桩号和面域，我们的预防措施往往只能取得事倍功半的效果。加强钻孔探测就能弥补超前地质预报的不足。具体实施如下：本隧道采用的上下导坑施工，在施工上导坑时，根据超前地质预报情况在接近围岩变化异常地段，提前进行钻孔探测，在上导坑一般探孔沿隧道掌子面的径向按1米的间距布孔，孔径在2.5厘米到5厘米为宜,深度在5米左右,隧道前进方向按1.5米,呈梅花型布探测孔,深度也控制在5米左右。如遇前方、边墙、拱顶某个部位的探测孔的进尺速度异常且有涌水流泥浆现象，那么这个部位就很有可能出现突泥涌水的情况，那么则针对此部位加密加深探孔，力求探测出此部位的区域大小及长度。只要知道区域大小我们就可以通过提前变更我们的施工方案，如超前支护改用超前小导管注浆，并根据探测的情况来决定注浆量的大小，提前固结隧道开挖轮廊线以外的土体及围岩，如区域较大我们则可以改用侧壁导坑的方法来减少对掌子面开挖,来防止突泥涌水现象的发生，大大提高进洞的安全性。 4、 隧道突泥涌水治理 4 .1 突泥涌水治理原则 隧道防排水应遵循“ 防、排、截、堵结合,因地 制宜,综合治理”的原则,对地表和地下水妥善处理,使洞内外形成一个完整通畅、便于维修的防排水系统。随着对环境保护要求的提高，当隧道产生大量突泥涌水时，为避免破坏地下水的正常循环,应采取“以堵为主、限量排放” 的对策。本隧道突泥涌水治理正是本着以上原则，采取必要的工程措施，对突泥涌水点坚决堵漏，对初期支 护完成后的渗水点采用再次注浆与环向排水盲沟引排的措施，确保隧道突泥涌水治理成功。 4.2 突泥涌水治理施工要点 隧道突泥涌水段对地质围岩条件产生不利影响，为确保隧道施工安全，将原设计IV类围岩衬砌调整为V类围岩衬砌类型施工,因V类围岩的超前支护为超前小导管，超前小导管可以对突泥涌水部位进行提前固结，为顺利进洞提供条件，同时防止了突泥涌水发生时带来的形成采空区的危险。并及时对围岩进行支撑，原设计格栅钢架支撑改为工18 工字钢支撑,间距由原来的1.2米调整为0.8m，拱顶布置直径西6.5 1O10cm钢筋网。因围岩面大范围渗水、涌泥，所以无法喷射混凝土，经过架立型钢后，采用直径42mm的注浆钢花管代替原设计锚杆，并注水泥一水玻璃浆液，将突泥涌水点完全堵住，然后喷射22cm厚混凝土。 对已喷射混凝土后又出现的出水点，再次施作钢花管并注双液浆，直到完全堵水成功为止。然后在初期支护内侧加密增设环向排水盲沟，及时排 出局部 出水点水流，同时为进一步增强防排水效果，将原设计C20二衬混凝土调整为C25混凝土，以提高抗渗标准。 4.3 水泥一水玻璃浆液施工技术参数与工艺 ( 1 )水泥一水玻璃浆液施工技术参数 注浆压力：p=0 .8 1.2MPa 注浆流量：Q=10 15Lmin 布孔形式 ：1m1.2m梅花形布置 A液 m(水)： m (P.O32.5 ) 封闭浆 ： 2.4：1 加固浆 ： 0.6：1 B液 350Be中性水玻璃 m( A液加固浆)：m( B液)=1:1 注浆量每孔 240 660L ( 2 )双液注浆堵漏工艺双液注浆堵水的机理是,在发生涌水的位置附近注入快凝早强的双液浆,双液浆在随地下水流动的同时快速凝结，凝结的浆体不断堆积并达到一定强度，堵塞涌水通道，达到堵水效果。在使用双液注浆进行堵水施工时，应仔细观察水流的变化和随水流流出的浆液情况，以便及时对双液浆的凝固时间和早期强度进行调整。施工时还应注意监测结构的变形及支撑轴力的情况，以防止注浆对结构产生破坏。 5 突泥涌水治理效果 大营脚隧道左洞K5+585K5+760段涌水治理历时2 0余d，全部安全处理完毕，经过长时间观察，未发现其他不良情况发生，取得了良好的治理效果,右洞YK5+615YK5+760段采取预防与治理的措施,没有发生大的险情安全渡过的此段。 5 结 语 ( 1 )隧道突泥涌水是对地下水循环的极大破坏，如果简单进行引排，势必引起地表水和地下水的流失，从而引起相应的环境破坏，导致地表植被的大面积枯死，因此对隧道突泥涌水采取堵水措施是非常必要的，也是可行的。 ( 2 )对于不同岩性的地质接触带应引起重视，因受地质构造影响，接触带地质条件较差，易饱水而诱发大的突泥涌水，在施工过程中应加强监控量测、地质超前预报工作，避免引起突发性的地质灾害。 ( 3 )双液浆凝胶时间可准确地控制在几秒至几十分钟范围内，结石 体抗压强度可达 520Mpa，结石率接近100，材料来源