隧道涌水治理及堵水施工工艺

PAGE第7页共7页隧道涌水治理及堵水施工工艺摘要：以湖北三峡翻坝公路季家坡隧道为例分析隧道所处地质情况，涌水来源，根据实际情况进行研究治理，重点介绍隧道涌水如何治理以及在施工过程中的施工工艺，对隧道堵水施工方案及措施进行探讨。关键词：隧道涌水治理堵水施工工艺三峡翻坝公路季家坡隧道右幅全长3584米，属特长隧道，本项目从季家坡隧道出口倒坡施工1763米，隧道最大埋深约390米。该隧道地处构造堆积和侵蚀-溶蚀低山丘陵地貌单元，山体相对高差50-200米，自然坡度一般19-38度，该地区地处亚热带大陆性夏热潮湿气候区，降水量大，地表水丰富。1、涌水过程及原因分析1.1涌水过程YK16+135-YK15+925段原设计为Ⅲ级围岩，围岩揭露为白云岩，岩石较完整，原设计S3衬砌型式，2009年9月30日掌子面施工至YK16+042处裂隙发育，拱顶有多处股状裂隙水涌出，涌水量约70m3/h。考虑到隧道今后的运营安全，经现场踏勘决定将YK16+042-YK16+022段20米由S3变更为S5-2，YK16+022-YK15+925段由S3变更为S4-1衬砌型式。2010年5月24日早晨，由于受之前连续降雨影响在YK16+060附近，路面的结合处发生底鼓破裂，沿破裂处伴随有水突涌，初始涌水量约70m3/h，且具有一定的水压，水较浑浊，携带有大量的黄色淤泥，随后流量增至250m3/h，至下午1时涌水量减少为45m3/h，并稳定在35m3/h左右（照片1、2）。25日底板调平层出水点水量变小，而YK16+050东侧边墙处水量变大，且沿二衬接触部位（YK15+985-YK16+075）有少量水射出(照片3)，总体水量约为100m3/h。26-27日隧道区又经历了一次降雨过程（总的降雨量为57mm），但底板出水点和右边墙处出水点水量并没有明显的增大，随着时间的推移出水点涌水量呈递减趋势。到5月28日发现底板水量逐渐减小，但是YK16+050处二衬施工缝处有黄色泥水渗出，含泥量较大，施工缝渗水扩展至YK16+122。照片1涌水中携带的泥沙（5月24日）照片2沿底板裂缝的涌水（5月24日）照片3二衬接触部位的涌水图2季家坡右洞底板涌水量变化趋势6月7-8日隧道区经历了一次强降雨过程（总降雨量为66.3mm）为进一步了解隧道涌水特征及其对降雨的响应，自6月8日开始对季家坡隧道涌水点涌水量进行连续观测。降雨结束初期(9日)涌水量底板出水点涌水量几乎没有变化，而YK16+050右边墙处水量有增大的趋势，总体水量约9m3/h，之后几天水量几乎没有太大的变化。16日底板YK16+050调平层出现小股涌水，加上原出水点水量，总体水量约22m3/h，之后底板YK16+017处、YK16+025处及YK16+040处相继出现涌水量(照片4)，20日水量约为37m3/h,21日水量约为35m3/h，至23日已减小为23m3/h。7月20~22日经再一次降雨后，里程桩号YK16+022~YK15+945段隧道二衬边墙处出现多条裂纹。叶坛涝太图忙3耐次降雨过程隧软道涌水量动态迷变化曲线归钥木区笋照印片罢4YK校16+01咱7世底板调平层涌抛水吼1.2灌、涌水原因分而析：拥1.2.岂1朵水文地质条件长刻.1尖根据该隧道的沙岩溶地下水系猴统特征，涌水览点附近的裂隙杆、岩溶发育情作况的调查，以臭及涌水点水量震的变化、淤泥闪特征分析，该圆隧道突水地段另处于三山交汇凑其中一山脚下军，虽然该处隧腊道埋深较深，牲但在山体形成印过程中两座山蜜体岩体间形成鸡多条支流，使什原山体水平发往育的薄状岩层充出现斜向裂隙光，水压增大切恢断了支流的末焦梢系统，雨季由雨水通过裂隙及渗入岩体初支勺表面，由于压水力较大破坏防粮水系统流入隧收道。跳防.2让隧道围岩芳在凳YK16+0脉4甘2沸处发生质的转尼变，由原来的丧灰白色白云岩椅转变为黑色薄干层状泥质页岩岗，层间夹有黄鹰泥，遇水软化称、膨胀呈泥状棒，软硬相间；惕节理裂隙发育宝，岩层走向与熊洞面印成悠1未5挠度角，有斜向以裂隙，并且揭冲穿了走旅向膏300男°乓、倾纱角吃∠满70奔°钥的溶蚀裂隙（坛该溶蚀裂隙呈测上宽下窄，隙央宽较1退0哥～鄙30cm煌不等，延展性疑较强）。字时.3题由于揭穿该溶聪蚀裂隙时正逢辆雨季，地下水届水位相对较高刘，灯影组岩溶婆含水层中的水阴量也较丰富，毯因此，当时该孕处的涌水量相码对较大，随着束时间的延续、抢降雨的停止和愿减少，水压力陈和涌水量也呈屡明显下降趋势存，此后隧道的瓶初期支护和二葬衬的施工交也在一定程度感上堵塞了该溶晓蚀裂隙，裂隙枕中的地下水逐糊渐恢复到原天旁然的状态，继廉续向东南方向护径流汇入龙洞布窝飘岩溶管道系统冒排泄，从而表忆现出了目前它隐对隧道拱顶、母隧底的破坏。蛙1.谱2傻.2构水文地质条件晌的影响增季家坡隧道地蜘处亚热带大陆偶性夏热潮湿气测候区，降水量躺大，地表水丰回富，该段隧道艳正处于三山交解接在地表形成绒的鼠“奖V震”甘型洼地的下方弱。纱201拿0幼年总5虑月从1讽9隆日项至莲2能2易日，该地区连肤日降雨，雨水刃汇集翠于省“斤V坡”密型洼地内，因袖隧道围岩裂隙赛发育，地表水宝直接渗入洞内锯，隧道上方由悟于裂隙水的浸应润破坏二衬背黑后防水系统导念致涌水，该隧鹅道段的地下水酬水压力约穷在杠0.2~0.呀3MP粒a拴，最大涌水压日力可达特在包0.5MP忽a跃。今2系、处理方案：堡结合本涌水区厘段水文地质分攀析，决定采坛取慧“却以注浆封堵裂饮隙为主，排堵茫结切合楼”命的原则进行处接理。具体措施秩如下：灾处理流程：镇①钩钻注浆产孔赤露-歌②程周壁注浆加亭固献尘-店③更注浆效果检药查风誓-休④筐二衬（初支）喂仰拱虑凿除及围岩扩妥挖讨秀-恨⑤寄施做仰拱（仰弄拱回填）枕借⑥写模鼓筑浩C3捎0受钢筋巴砼已谁-脏⑦转打设水平引水所孔偶2.1字、捕钻注浆围孔捧-捧初堵匀2.捏1翼.1丧周壁注浆堵水雪（加固范识围枪YK16+0敞96驾-赢YK15+9鲁2络5倾段）鞋隧道拱部及仰询拱进行周壁注截浆，封堵与隧润道接触处溶蚀筒裂隙及溶蚀管译道。戚暂.1减注浆管采事用插φ骤76mm烦热轧无缝钢管祸，壁厚励3mm西，管壁钻孔，雪单根注浆管长净度吗L=关5m宏，纵环向间距劳1.2m期*栏1.2m地。巡袄.2构注浆用浆液采码用水泥～水玻奸璃浆液，水泥际浆以普参通蜂425鸦#批硅酸盐水泥制碑成。水灰比号为蝴1辛：恶0.雨6格～砖1:血1病。水玻璃的浓京度这为铺35Be测(英玻美谣度伸)击，模数俯为蛮2.堤4云。水泥与水玻土璃的配合比（血体积比骡）离1题：催0.挽5传～梳1:术1霉。召蹦.3丑单孔注浆的扩绣散设计半径陶0.6m韵,每注浆加固范围闸为隧道开挖轮保廓线外独5m箩，注浆孔沿隧犬道周边布置，膊共布览置让2副4李个注浆孔。龙但.4尽注浆压糠力阅蝶根据本区段岩准层裂隙发育程淋度、涌水压力忠、浆液材料的怒粘度和凝胶时优间等因素，注颗浆压力控制形在容0.5~1.丑0Mp秤a张。堆栏.5煮注浆效果的检浸查武涨鹰注浆完毕后应尺根据有关规范察要求钻孔检查任注浆效果。语钞.6脖周壁注浆时对仆大裂隙或岩溶叫管道处（裂隙纸或管道直径大侍于好10cm量），采用泵押送缺砼封闭。葬支注浆效果检查两在费该涌水段否（惜YK16+0腿96-YK1炊5+92词5粉段）吉拱顶端每丝5亮米晒施作衰一个检测孔，双孔深为波1摆5姥米快，钻孔成熟后汪通过压水试验载进行检查注浆暮效果是否达到鞋预期目标。绒料二衬近（初支）穿仰拱珠凿除围岩扩挖艺在打孔注浆加淹固结束后进行丈凿除二衬（初球支）净仰拱恰并扩挖围岩况，涂首先施作仰拱史使原断面扩挖参至抗水压衬砌庙设计开挖面，熟扩挖断面时为迫了不扰动原来财岩体的稳定性授我们采取风炮孙（啄木鸟）进掠行凿除，误二衬凿除时免为了避免全部贼凿除后带来安抓全隐患钓，尤原则上我们采四取凿除归3记0伙米而后开始进行二洁衬砼浇筑，然搅后边凿除边浇点筑二衬砼平行增推进施工。殊2砌.1.初4缠增设排水系统下在隧道原有排遵水系统基础上尖，对该涌水段陪（午YK16+0含96绒-仇YK15+9然2影5采段）增设引排扔措施。具体如想下：驳2.1.驳4事.1沙在两侧边墙脚号打设水平横向闸排水孔，埋圈设般DN15蒜0蛾排水管与隧道黄边沟连接，水长平排水孔长险5m顾，纵向间距邻5m丸。排水管端部幕置于隧道边沟刮内，并设置阀眉门。准2.1.亚4享.2埋、对大裂隙或匠岩溶管道处泵糖送砼封闭时，凶应在二衬后预任埋慌DN15蜘0险钢管引排，钢君管接长至两侧改边沟中，端部朽设置阀门，达脾到施工及运营瞒期间引排可控短。胃2.1.部4召.3苦、该段二衬背类后纵横向排水军软管及边墙横危向泄水管均加姨密至每誓5m堂一道，确保衬效砌背后水能形亡成通畅的排水签系统。2.2、封堵凯救、二衬注浆封缴堵丹伐.1温、孔位布置真首先匹将和YK16+0景96-YK1言5+92链5证二衬破坏段炮从通YK16+0异9牙6蝇端采尿用披XY-夜2刻型地质钻机分奔别将隧道两侧怖拱脚部位采忌用债Φ非76mm亦钻杆钻两排排鸣水孔，拱顶钻序一排注浆孔，持排水孔孔距为懂5联米漂，每单涝侧育3慈4铅个孔，孔深为展1披5券米挖。注浆孔孔距角为抹3方米得，满共旅5罪7笛个孔，孔深展为敏6犁-怠8旱米猜。把营.2秆注浆顺序豆从大里器程窗—站—瓶小里程按孔进姻行编号，并用神红油漆在其孔白周边做标记，顶做注浆准备工械作，准备工作帆做好后接管注旧浆，首先蜘从燃(YK16+虑096茂)誓端竞1萍#薄注浆孔开始注畜双液浆考，彩1辅#挨孔注浆结束后惜换犬3龙#凤孔继续注浆，歇依次类推一直餐到站YK15+9询2弃5证处虚第昆57兔#况孔，第一循环液注浆结束后反森方向在进行补陈注浆，以补充业所空缺部位确涝保将裂隙填充位密实。肺拱顶注浆孔布丸置图俩猾.3席注浆工艺牌首先在裂隙两华侧各川1.5m皇范围内鹿钻细1钓-2m超浅孔，采速用线LS80磨0效发泡剂进行封付闭裂隙，然后虏钻宝6傍-8m认的深孔进行注样浆填充裂隙，狼直至浆液扩散舅至每条裂隙，寇注浆压力控制蒙在熔0.5-2.汇0Mp哑a炼，首次压浆时稼压力控制除在应0.5Mp选a雨，在注浆过程忠中根据浆液扩奉散程度进行调汉整加压，最大艺施蚂压座2Mp方a税，然后进行下宵一个孔注浆，踩直到将裂隙封管闭为止，还有绞部分裂隙水通烘过拱脚两侧排撒水孔排到隧道枣边沟，以缓解胜水压力，确保凝结构安全。仅2涂.2.2蜘、仰拱注浆封输堵弓首先将原有调陶平层挖除，按示照奥SKc-0.躁5报衬砌设计要求历挖到设计标高本后，把基底清多除干净，露出常岩面，仔细检圈查底板有无裂遍隙存在，在有零裂隙存在部位辩根据裂隙走向飞进行打孔注浆撒，无裂隙部位袄施打探孔检查当。境金.1娘孔位布置煮采永用茅XY-削2删型地质钻机根聚据裂隙走向对穿底板进行钻孔凝，孔僻径锯Φ斤76mm斯，孔距为甩5嘴米暑，孔深炮1汗5怨米福。简偷.2列注浆顺序害多个作业面同漂时施工时为了淡不干扰互相交数叉施工，底板汗注浆从小里缸程婶YK15+9切2步5压开始灌注，岩角裂隙走向以跳串跃式进行注浆携，第一轮注浆光结束后强度达外到安70很%狭后进行第二轮炒补注浆，以达社到封堵裂隙为烈主。丹礼.3灾注浆工艺尾顺着裂隙走向芽钻孔森15m忽进行注浆，注跪浆压力控制舞在粥1.0-2.铜0Mp坚a陷，开始注浆时沸压力控制啦在笨1.0Mp区a溜左右，根据实桑际情况进行调辟整压力，最大点调整灶为芒2.0Mp腹a需，终止第一个习孔进行下一个讽孔注浆，依次里类推进行全段塞注浆封闭，水辟泥浆终凝后采枕用顾LS80神0只发泡剂封堵裂推隙表面。详2.2.就3虎、凿除渗水部宇位二衬后注浆奋二衬凿除后仔饱细检查拱顶裂佛隙情况，对裂婚隙水发育区域伶进行注浆封堵窗，方法同上，限确保将裂隙滨水帖70雹%加封坑堵慢30历%态通过拱脚排水蕉孔排放，彻底链达到止水效果须，保证通车后羞运营安全。波2.3犹注浆设计参数亦注浆用浆液采靠用水泥～水玻喂璃浆液，水泥调浆以普元通灯425案#付硅酸盐水泥制获成。水灰比征为拾1哥：全0.秋6始～炼1:壮1拢。水玻璃的浓潜度纷为息35Be丧(个玻美娇度口)喇，模数贝为背2.帝4陡。水泥与水玻革璃的配合比（无体积比咳）谢1亚：荒0.盼5绣～和1:目1乐，浆液单孔有朵效扩散半径为伶2.0m仓，注浆压力根柏据本区段岩层欺裂隙发育程度雀、涌水压力、候浆液材料的粘掌度和凝胶时间波等因素，注浆塌压力控制犬在激0.5-2.科0Mp键a妖。凡机械设备一览气表际2.恭4墨注浆量计算薄导管注浆单管右浆液扩散半径蛾一般为宣0.5悦m或～宣1.0街m佣。实际施工中墙因钻孔偏差或汁钻眼内的地质效原歇因盖,个注浆液窜浆或尾跑浆经常出桃现价,丹每个注浆管内谎的注浆量很不丧均搂匀魂,锁因此理论单眼终注浆量尚不能薯作为单孔注浆术的一个控制指莫标塑,预应以整排导管浆的理论推算总元量作为控制指缩标。故按整排泉导管上下各勾0.5奶m惠～退1.0蜻m气范围的岩土体塞内均已注浆填博充考嫌虑桃,拉用下列公式估腰算注浆总量。参Q存总廊=疤(查π范×胜θ往/360)×发[(R+t)帜2-(R-t冠)2]熄×勤η舟×L,宝式欲中裳:附Q翁总玩—兰—贱注浆总膛量绪,m赢3屿；解θ—纺—凑拱部导管布设升范围相对于圆业心的角度；孕R煌—危—喉导管位置相对董于圆心的半径膜；昏t亚—色—桥浆液扩散半径妄,宪0.5杠m狼～州1坑m倾；恨L悄—薪—饰导管有效长挽度源,虎m狗；划η—在—喷岩体孔隙投率蹦,借%帝；药Ⅱ牢类因3删%遗～务5奇%恋,光Ⅲ锋类硬岩洋3表%怕～径5烘%职、软岩沟2屋%松～执3叨%号,是Ⅳ尿类硬岩渐2尖%暖～岗3私%直,踩软岩套1班%丰～惹2或%牛。按此理可推鞋算同一断面上街单排或多排导弓管的注浆总量院。俭2.斥5渣施工屠过程思控制注意事项肉尝注浆前应对开奔挖面层及附近握5缠m徐范围内的坑道守喷射厚度为吗5cm户～听10cm钻的喷射砼或模剂筑砼封闭作为菊止浆层。待止非浆层有一定强宾度时方可注肝浆理,艰防止浆液从各荣岩面裂隙中反换渗。术熄安装注浆管垂时暮,丑应在注浆鸭管遗与租孔炸口岩面相交处建用胶模泥产(栽水玻璃与水纯泥括)炭和麻丝缠悟绕滨,胖使之与钻孔孔怒壁充分挤压塞