西秦岭隧道富含地下水段TBM法施工对策探讨.doc

西秦岭隧道富含地下水段TBM法施工对策探讨摘要： tbm通过富水隧洞段时，由于水压作用，工作面会坍塌，掩埋刀盘及机体，增大刀盘的扭矩、甚至出现洞壁坍塌，撑靴无支撑点，tbm不能推进，针对上述可能出现的情况，结合tbm设备本身的特点，有针对性的制定tbm施工通过富水地段的施工方案有注浆堵水加固、适量引排水，洞内排水采用反坡排水，施工效果良好，确保了tbm掘进安全。关键词：tbm法；富水隧道；施工对策；注浆加固abstract: tbm tunnel through rich water segment, the water pressure role because, will face collapsed, buried cutter disc and body, increase the knife dish of torque, appear even the cave walls collapse, supporting boots no anchor, cant promote tbm, in view of the above of what may happen, combined with the characteristics of tbm equipment itself, the authors have formulated the construction of tbm rich water through lots of construction scheme has grouting reinforcement of water, a lead drainage, drainage hole by reverse slope drainage, construction effect is good, ensure the safety tbm tunneling.keywords: tbm method; rich water tunnel; construction strategies; grouting strengthening中图分类号：u445文献标识码：a文章编号：1 引言西秦岭特长隧道1位于新建铁路兰渝线中段，地处甘肃省东南部重镇陇南市境内2，是目前国内采用tbm法施工的最长铁路隧道，该隧道全长28.236km，为左右线分设的两条单线隧道，隧道最大埋深约1400m，进口段以10、13、7上坡，出口段以3、4.6下坡3。隧道限界按时速200km客货共线设计，为全线控制性工程，中铁十八局承担19.8公里长的施工区段，主要采用tbm法施工，tbm开挖直径10.23m，使用连续皮带机出碴。tbm预备洞施工长度为2003m，tbm第一阶段施工掘进任务7962m，之后步进通过2637m的罗家里斜井，罗家理斜井采用钻爆法施工，第二阶段掘进任务7170m，tbm最远掘进距离19803.164m。隧道穿越的地层岩性为：第四系全新统松散层，石炭系下统砂质千枚岩，泥盆系下统灰岩、千枚岩、下元古界灰岩、变砂岩、砂质千枚岩，断层角砾岩和断层泥砾。隧道穿越的断层为f6全新活动断层及f60、f59、f55、f54四条次生断层，其中tbm施工段主要为砂质千枚岩。此外，本隧道部分地段还存在高地应力、高地温等不良地质条件和富水区。根据隧道地质条件，tbm通过富水洞段时，极易产生一系列风险，故应遵循“预测先行、经济合理、操作简便、安全快捷、确保质量”的施工原则，针对可能出现的风险情况，结合tbm设备本身的特点，有针对性的制定tbm施工通过富水地段的施工方案。2 tbm隧道地下水处理原则tbm隧洞在开挖施工中，隧洞内若出现渗漏水、涌水时，主要采用以排为主，引排、封堵相结合措施，处理突发涌水坚持的原则为：预测先行，预防为主，防微杜渐，确保安全。2.1渗漏水处理原则（1）隧道洞内地下水渗出且呈不连续滴水时，应采用喷射混凝土直接封堵；（2）若地下水沿岩面裂隙缓慢渗出，岩面湿润，经过长时间汇集成水滴，这些地段可先用高压风将岩面的滴水吹掉，然后立即用喷射混凝土进行封堵；（3）洞内地下水沿岩面裂隙呈线流或股流时，在出水部位钻孔埋入塑料软管将水引到隧道底部，采用喷射混凝土对围岩表面进行封堵，喷射作业时，应以排水孔为中心由四周向中间喷射，埋管的孔口采用水泥和水玻璃封堵或用浸泡过的药卷锚固剂封堵再或用棉花等封堵；（4）隧道开挖过程中渗水面积较大时，布置一定数量的排水孔，孔内埋塑料软管将水汇流引入洞底部，立即喷射混凝土对表面进行封堵，喷射作业时，应以排水孔为中心由四周向中间喷射。2.2地下涌水处理原则tbm掘进至可能与河流、沟谷相通的断层破碎带或通过长期、短期超前地质预报掌子面前方临近富水带时，应采用超前钻孔探明隧洞前方地下水及工程地质情况。根据探测钻孔出水量、水压，确定涌水点里程，并依据探测孔出水量、水压的变化采取相应措施处理涌水。（1）超前探测孔采用普通地质钻机进行钻孔。钻孔前，地质钻机通过材料小车由洞外运至刀盘处。钻机在材料小车上固定后，启动钻机，钻杆通过刀盘进入孔、预先卸下的刀具孔向掌子面前方钻超前探测孔。钻孔时，为防止高承压水突然涌出，钻孔必须在高压滞水层前预留15-20m的不透水层进行防护；（2）对于预计涌水量较小，排放地下水不会影响围岩稳定，且在放水过程中水压减小，可采用钻排水孔进行放水，启动洞内排水系统进行排水，tbm继续进行掘进施工；（3）对于涌水量较大，并且探测孔在放水过程中水压、水量不减，预计开挖后会造成围岩坍塌时，tbm应停止掘进，除进行必要的排水外，采取超前预注浆进行处理。3 tbm隧道治水措施3.1 堵水措施对隧道地下水封堵的有效措施是超前注浆，其主要作用是封堵裂隙、隔离水源、阻塞水点、减少洞内涌水量。tbm隧洞开挖中，根据tsp超前预报成果、超前探水钻孔及地质工程师对掌子面前方涌水征兆分析，在进入富水带前进行超前阻水注浆施工。阻水注浆前，应保证刀盘前有至少5m的不透水层作为止浆盘，灌注水泥浆液堵水防渗。如tbm已掘进至富水带，刀盘前方掌子面出现大股涌水并伴随塌腔，tbm停止掘进，灌注水泥水玻璃双液浆阻水，灌浆方式采用分段下行式注浆，注浆孔钻进一段压一段。为防止浆液回流渗入掌子面与刀盘之间及减少浆液渗入量，解决方法为在实际工作面前方设置止浆塞，止浆塞深度应超过10m，采用低压向孔内灌入具有速凝效果的水泥水玻璃双液浆加速凝固。3.2 排水措施隧道地下水位较高，不存在内水外渗的问题，其治水应遵循“以堵为主，堵排结合”的原则。本隧道中tbm需要施作约3km的反坡施工，遇到较大的涌水的情况下将对施工造成较大的影响，因此在tbm选型及后期施工加强反坡排水设备的能力，做到一用一备。同时为避免出现停电事故时无法抽排水造成tbm被淹的情况，在tbm设置能力足够的发电设备，出现停电事故时可保证及时将隧道中出水及施工废水排出洞外。4 结论隧洞围岩的注浆加固堵水是有一定范围的，在这范围之外，围岩的渗透系数较大，致使高水位地下水所受渗透阻力很小，地下水直接作用在隧洞周边的围岩注浆加固圈，并同时作用有因隧洞开挖引起的二次围岩应力。西秦岭隧道采用“以堵为主，堵排结合”的治水思路，通过对围岩高压注浆固结，封堵地下水，利用注浆加固圈围岩和隧洞衬砌支护联合承载，围岩和衬砌支护结构是稳定、安全的，涌水量也能得到有效的控制，说明采取注浆加固围岩使其成为承载和阻水的主要结构，这个技术方案是可行的。参考文