谈中梁山2号隧道岩溶涌水段施工

刘永浩

(上海建科工程咨询有限公司，上海 200031)

1 工程概况

重庆市轨道交通六号线二期中梁山2号隧道，全长4 322 m。根据本工程地质勘查报告显示，施工中可到高压力、大流量的地下水，水压力达2.5 MPa以上，地下水异常丰富。为确保安全、快速通过此岩层，治水、止水是关键。施工过程中于2011年10月24日上午于坐标里程YDK48+917.3处的掌子面左下方突发涌水事件。水量最大时达到近3万m3/d。查阅工程地质勘查报告结合现场实际情况，确定本段地质情况为:岩性以碳酸盐岩为主，偶夹泥质岩类，岩溶凹槽，属富水地段。岩体破碎～较破碎，呈破碎状松散结构，层间结合力差，围岩自稳性差，易坍塌。监理单位在10月24日组织现场讨论处置会后，于2011年10月26日上午组织业主、地勘、设计、施工、第三方监测等单位和专家组的相关人员在中梁山项目部会议室召开该里程突水地质事件的专家咨询论证会议。经参会各方讨论认为中梁山2号隧道YDK48+917.3里程处的突水地质事件的处理以堵为主。为此需要对掌子面前方25 m范围按照图纸设计的全断面帷幕注浆进行堵水作业。全断面帷幕注浆，并在掌子面处施作一道3 m厚止浆墙。完成注浆后，水量达到设计要求后，进行洞身开挖及初期支护施工。根据围岩情况，为保证施工安全采用台阶法开挖。

2 注浆止水施工

全断面帷幕预注浆堵水，注浆范围为隧道开挖线以外8 m，注浆段长度为25 m，具体方案见图1。

图1 全断面帷幕注浆纵断面图

2.1 止浆墙的确定

由于此段施工开挖涌水的突然性，且水压力值较大，经与设计和各方商定，将掌子面前方浇筑厚度为3.0 m的混凝土止浆墙，止浆墙浇筑前，先根据水流量以及出水的部位预埋200套～300套管数根，暂时起到导流、泄压的作用，以防止水压过大压坏已浇筑的止浆墙。管前端焊接止水阀门，待注浆起到一定效果，水压减少时，再关闭前端止水阀门，将掌子面封闭。

2.2 注浆方式和分段长度的确定

1)注浆方式。

由于岩层破碎容易造成坍孔时，采用前进式注浆。

2)分段长度。

根据岩层裂隙发育程度、涌水量大小，经与设计、地勘等相关部门商量决定，采用全断面帷幕注浆，采用前进式分段注浆方式，即先用钻机开深2.5 m～3.0 m，直径130 mm孔，安设、固结孔口管，然后在孔口管内钻设φ90 mm注浆孔。每次注浆分段长度为3 m～5m，即钻进3m～5m，注浆一次，注浆结束后再钻3m～5m进行注浆，依次循环，直到结束该孔注浆。

2.3 注浆参数

注浆参数见表1。

表1 全断面帷幕注浆参数表

注浆施工中，注浆参数根据情况进行调整优化。

图2 全断面帷幕注浆施工工艺流程图

2.4 注浆工艺

全断面帷幕注浆施工工艺流程见图2。

2.5 注浆机械的选择

1)钻机的选择。钻机选用MK-5型钻机，其钻孔深度可达到35 m，钻孔直径最大可达到130mm，钻头可根据孔径的大小调换，以满足施工需要。

2)注浆泵选择。注浆泵采用YZB-100/9液压双液注浆泵，其参数见表2，可注单液浆、双液浆、化学浆，该泵配有双液调节器，利用工作介质(浆液、油液)传递压力信号，组成闭环自动控制，结构简单，调控及时准确，可以无级调节排浆量及排浆压力，并具有按照预定的注浆终压自动调节排浆量的性能，其排浆压力可在0 MPa～9 MPa之间调节。

表2 YZB-100/9液压注浆泵参数表

3 注浆后洞身开挖及初期支护施工

完成注浆后，于掌子面打检查孔，对注浆效果进行检查，检查孔中水流量达到设计规定的数值后，方可进行后期洞身开挖及初期支护施工。如果水量仍然较大，可与设计、地勘等相关人员进行研究决定，加密注浆孔的数量，调整浆液的配比和浓度或者调整浆液的种类，继续进行补注浆，直至检查孔中的水流量达到设计规定的流量后，方可继续后期的开挖工作。此段围岩情况较差，因此采用台阶法进行施工，开挖顺序见图3。初期支护紧跟掌子面。

图3 台阶法开挖工艺图

在拱部超前支护施工后，沿隧道开挖轮廓线环向开挖。开挖进尺控制在每循环2 m～3 m拱架。开挖后立即出喷3 cm～5 cm混凝土封闭，并架设钢拱架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射混凝土。开挖支护后，应及时进行中、下台阶开挖支护，使初期支护及时到位，以避免隧道因破碎围岩而引起支护结构收敛不能达到稳定，甚至导致隧道失稳。

根据围岩量测，隧道围岩在上断面开挖支护一周后，初期支护变形不收敛，围岩变形不趋于稳定，停止掌子面掘进开挖，进行仰拱开挖支护，使初期支护形成支护闭合环。

4 施工中应注意的事项

1)注浆钻孔的方向、深度都要严格按设计要求进行。

2)安装孔口管时，孔口管的安装必须牢固、密实。

3)各连接部件均应采用符合要求的高压配件，安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的连接必须拧紧，注浆前必须对各连接部位进行检查，确保连接完好，以免脱开伤人。

4)注浆结束后，应综合分析钻孔注浆记录，并在出水量较大或注浆薄弱处打检查孔，检查注浆效果，如不能满足要求，则要进行补注。

5)开挖作业必须严格按照方案施工，做到短进尺、弱爆破、紧封闭、强支护、勤量测;施工支护必须紧跟掌子面，做到一循环一支护。

6)架设拱架后必须安装锁脚锚杆，当地质软弱时，安装注浆锁脚小导管;下部开挖接腿必须左、右错开施工，错开距离不小于3.0 m，严禁同一拱架左、右两侧同时施工。

7)强监控量测，做好安全应急预案，落实安全应急措施，确保施工安全。

8)做好突发事件风险分析和预防。

5 结论与建议

1)开挖前应加强超前地质探测和围岩监测，根据开挖面揭露的地质条件及对地下水的观察情况，对开挖面前方地下水的赋存情况做出详细准确的超前地下水预报，并根据超前预报资料制定详细的高压水防治方案。

2)隧道注浆堵水是隧道施工中经常遇到的问题，尤其是在南方降雨较多的地区。特别需要注意的是在一些水文地质比较复杂的地区，隧道内的止水工作就愈加复杂。遇到此种情况一定要根据设计、地勘及监测单位的意见，严格按设计的操作流程执行。以降低工程风险，保证施工质量。

3)尽可能地根据超前地质预报，将水堵在掌子面的后方，此种方法比将水放出后再治理要简便经济的多。

4)监理工程师应注意注浆工作的监督管理，做好相应的旁站记录。在确保工程质量的同时，为施工单位的后期计量工作提供可靠的依据。

5)注浆必须达到设计要求注浆压力或注浆量，注浆结束开挖前，应打孔检查，达到设计要求后，方可进行下一步开挖。

［1］重庆市轨道交通六号线二期工程施工图设计［Z］.

［2］国家、省、市现行有关法规、标准、技术规范及针对安全生产、环境保护、水土保持方面的政策和法规［Z］.

［3］GB 50299-1999，地下铁道施工及验收规范［S］.

［4］GB 50108-2008，地下工程防水技术规范［S］.

［5］TB 10417-2003，铁路隧道工程施工质量验收标准［S］.

［6］TB 10108-2002，铁路隧道工喷锚构筑法技术规范［S］.