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仓博娱乐电游平台:隧道施工中涌水突泥处理技术

时间:2018-05-10 16:03来源:未知 作者:360期刊网 点击:

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  隧道施工中涌水突泥处理技术

  孙健

  (中铁十七局集团第三工程有限公司,河北石家庄050000)

  摘要:文章首先通过分析丹通高速公路错草沟隧道施工中涌水突泥过程及其形成原因,然后制定填充注浆和排水相结合的病害处理技术,最后总结施工过程中的注意要点,为隧道施工中的涌水突泥病害处理提供了技术指导。

  关键词:隧道;涌水突泥;填充注浆;排水

  中图分类号:U455.49 文献标识码:A 文章编号:1006-8937 (2010) 03-0062-02

  The treatment technique the water gushing and mud outburst in tunnel

  SUN Jian

  (The 3st Engineering Company of the 17th Bureau of China Railway

  Construction Corp, Shijiazhuang, Hebei 050000, China)

  Abstract: Firstly, the process and the construction reasons of the water gushing and mud outburst of the Cuocaogou tunnel in the Dan Tong highway were analyzed.Secondly, the treatment technique which combined the grouting and drainage to the water gushing and mud outburst was made.Finally, the attention points were summarized, that provided technical guidance to treat water gushing and mud outburst in tunnel.

  Key words: tunnel; water gushing and mud outburst; grouting; drainage

  1 工程概况

  丹通高速公路错草沟隧道位于丹东市宽甸县牛毛坞与大川头乡之间,走向南西2400左右。隧道左线起讫桩号K90+690—K93+940.长3 250m;右线起讫桩号K90+651.5—K93+985.长3 333.5 m,为分离式隧道,属特长隧道。左线通化端在R=25 000 m的凸形竖曲线上,丹东端在R=16 000 m凸形竖曲线上,洞身纵坡为2%;右线通化端在R=25 000m的凸形竖曲线上,丹东端在R=22 000m凸形竖曲线上,洞身纵坡为1.9867%。

  2 涌水突泥过程及原因

  错草沟隧道7月8日在左线K93+640处出现涌水现象,水压较大,几天后水流渐小,经在该处洞顶勘测,该处埋深30~40 m,该位置地表有一小河,河水流至该处后通过溶洞流入隧道,对该小河采取了筑坝截水通过管道导流至山下。经过进一步的施工钻探勘察,基本查明了错草沟隧道左线K93+575—K93+640段的岩溶发育情况,岩溶则会带来涌水突泥现象。岩溶涌水是指在地下洞室开挖过程中,由于岩溶发育而形成的地下水集中或分散的出流现象,伴随隧道开挖,从隧道周边围岩流人隧道内的地下水[1]。根据钻探成果报告,本段近沟谷中心部位溶洞呈多层发育,断层较多,两侧山坡部位呈单层溶洞发育,单层溶洞基本分布于大理岩地层的近地表区域,沟谷下游溶洞发育比上游强烈,岩溶发育很快会使得通过岩溶管道与地表相通从而形成涌水突泥病害现象。溶洞多为空溶洞,其余有少量充填物。该地区在经历连续多天强降雨,正当施工人员浇注衬砌的过程中,隧道某些路段大量雨水通过裂隙、溶隙直接渗透或在一定范围通过岩溶洼地、漏斗和落水洞渗入地下,这样地表水就成为了隧道涌突水的主要补给水源,最终由于岩溶水头压力过大诱发了大规模涌水突泥(沙、矿石)灾害,平均涌水量达到1 250 rri3/h。

  3施工中涌水突泥处理技术

  3.1 制定处理方案

  根据国内外研究成果和施工案例总结的经验可知,隧道岩溶涌水突泥的治理根本原则为:因地制宜,综合治理,施工过程中加强排水措施,安全施工。以该根本原则作为指导,在隧道溶洞地段施工时,首先采用超前水平地质钻探对掌子面前方岩溶发育及充填加固情况进行勘察;然后根据存在的问题,经分析研究后认为,要彻底解决该处的涌水、突泥问题,关键是在处理泥砂上,不能单纯治水;最后确定首先对地表进行处理,主要是对溶洞进行充填砂砾并注浆,在无溶洞发育处对表层块石土地层进行注浆固结,减少甚至防止地表水下渗,针对超前水平地质钻探揭示的岩溶发育范围相对较大的区域要进行预注浆加固,并根据岩溶发育的规模、与隧道的相对位置关系、充填物性质、地下水发育等具体情况,在系统超前注浆小导管的基础上再适当增加注浆管,注浆管的长度、角度和数量根据岩溶发育的特点按实际需要确定,即采取“以堵为主,限量排放,堵排结合”的综合治理施工方案。其中工程中的填充注浆和排水技术要求如下。

  3.1.1填充注浆

  首先在隧道溶洞身全断面采用4—6 m注浆,CD法开挖,隧道施工上台阶采用CD法施工,控制单次爆破开挖面积,严格控制单循环开挖进尺不超过0.5 m,并且在隧道施工开挖的每一步均应尽早实现全断面支护封闭成环。岩体采用小导管注浆堵水,小导管采用巾42 mm的热轧无缝钢管制作,环向间距0.5 m,纵向间距1.5 m,尽快施作二次衬砌,C30二次衬砌厚度55~85 cm,要求二次衬砌距离掌子面不超过50 m,预留变形量26—32 cm。每根小导管长3.5 m,管上呈梅花型布置直径为6—10 mm小孔,以便浆液扩散,成孑L采用凿岩机钻孔,用锚固剂封闭管端孔隙,防止冒浆。注浆采用双液浆,在水泥浆中加入水玻璃及BR型增强防水剂,配合比为:水:水泥:水玻璃:防水剂=1:1:0.65:0.256。施工中,水玻璃及防水剂的掺量依据现场实际情况进行调整,以确定最佳凝固时间及强度。

  超前帷幕预注浆:开挖轮廓线外4—6 m,即洞内全断面注浆形成4—6 m的注浆壳。注浆压力及单孑L扩散半径:终孔时的压力为静水压力的2~3倍。如果地下水压<3.0MPa,先浇注C20混凝土厚度1.2 m的止浆墙再注浆,注浆段长小于25 m。采用一次全孔注浆,扩散半径为2.2m,采用超细水泥浆,注浆压力(终压值)为净水压力的2~3倍。

  注浆完成后采用小孔检查。在隧道开挖后,由于重力原因,开挖后,拱部涌、渗水不便引排,在隧道施工中多次遇到此情况,采用小导管注浆进行渗水集中成一点或封堵至边墙处,再进行引排处理,控制涌水量小于0.2 Um.rmn。小导管注浆施工方法与超前注浆基本相同,只是在施作注浆管时,应根据涌、渗水及围岩裂隙走向调整注浆管的位置、角度,并适当调整浆液配合比,使浆液凝固时间尽量缩短。

  注浆前,先在水中心打泻水孑L,然后在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验,初步掌握浆液配合比、浆液充填率、凝胶时间、注浆量、注浆终压、浆液扩散半径等指标,再从周边往中心逐步注浆,最后封孔;另外还要检查机械设备是否正常,管路连接是否正确。注浆施工前进行注浆试验,以确定合适的注浆参数,保证注浆效果。水灰比及水泥、水玻璃、缓凝剂掺量根据现场效果进行调整,当每孔注浆压力终压稳定达到0.5 MPa时即停止注浆。通过大量有效注浆堵水,既防止大大量地下水资源的流失,又确保了隧道结构的稳定和安全。

  3.1.2排水

  整个排水过程应用排水管排水和埋管排水,其中排水管(横向、纵向和环向)承担的作用是将初期支护背面渗水引入中心排水沟内,而埋管排水将涌水直接引出洞外。

 ?、倥潘芘潘?。首先在支护表面应用+100 mm弹簧排水管进行环向密排,3根排水管并排组成一列,纵向间距设为2m,在有明显渗水点的地方应适当缩小间距进行加密,特别是在有大量泄水孔的地方,其纵向间距需要进行进一步的加密,在本项目中已加密到45 cm,环向排水管直接与横向排水管连接,引人中心排水沟内。值得注意的是,在横向排水管、纵向排水管、环向排水管的安装及预埋时一定要加强检查,以防混凝土浇筑时水泥浆渗入管道内,导致管道排水不畅。

 ?、诼窆芘潘?。在涌水突泥量较大的地方设置泄水管,采用埋管的方式将水排走[4]。为了防止溶洞的水压过大,在往溶洞回填混凝土施工时预埋了1根~159 mm的钢管,该管是将溶洞内水压排至洞外的主要管道。

  4施工注意事项

 ?、儆捎诠艿婪雌屡潘淌怯τ镁菜沽?,故要求管道的密封性非常好,同时进口反滤层要有能够有效滤除涌水挟带的泥砂的装置,保证管道在排水过程中无渗漏、无淤积情况发生。

 ?、谠谡鍪┕ご淼墓讨?,首先要加强隧道初期支护强度,时刻补充勘察隧道周边岩溶发育情况,严格加强隧道施工监控量测,即坚持对初期支护进行变形监测和并能及时发现涌水量是否异常,以便合理安排洞内施工工序。

 ?、塾捎诟盟淼蓝巫⒔拷洗?,故试验人员必须全程跟踪,随时根据地层情况及地下水情况及时调整注浆参数,确保注浆效果。

 ?、茏⒔锥巫饕凳庇α兄钡浇崾?,不宜中断,应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。对于因实行间歇注浆,制止串浆冒浆等而有意中断,则应先扫孔至原设计深度以后进行复注。

  5结语

  隧道中的涌水突泥病害处理比较困难,通过对施工过程进行总结认为在隧道涌水突泥处理过程中要以“因地制宜,综合治理,施工过程中加强排水措施,安全施工”为指导思想,然后根据实际勘查计算结果制定制定合适的施工处理技术,根据本案例施工效果可知在隧道溶洞中通过填充注浆和加强排水是隧道施工中涌水突泥处理的关键处理技术,是一种值得推荐的涌水突泥处理技术。

  参考文献:

  [1]黄成光,公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2001.

  [2]张民庆,黄鸿健,田四明.岩溶隧道安全设计、施管理[J].铁道工程学报,2007,(1): 75-85.

  [3]岳丽敏.长大隧道中涌(突)水处理施工技术[J].国防交通工程与技术,2006,(4):51-53.

  [4]王之山,木冲隧道涌水带帷幕注浆设计与施工[J].四川建筑,2006,(5):70-71.

  [5]左志明.隧道施工中涌水事故的处理[J].山西建筑,2003,23(2): 90-91.

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