谈岩石隧道突水涌泥后处治措施

于 伟

(中铁十四局第二工程有限公司，山东 泰安 271000)



谈岩石隧道突水涌泥后处治措施

于 伟

(中铁十四局第二工程有限公司，山东 泰安 271000)

介绍了宝塔山隧道3号斜井XK0+283～XK0+291段大规模突水涌泥的过程，并分析了该坍塌段突水涌泥后的治理方案及施工技术要点，以期为今后处治同类工程问题提供参考借鉴。

岩石隧道，坍塌段，突水涌泥，处治措施

1 工程概况

汾阳至邢台高速公路平遥—榆社段宝塔山隧道3号斜井，井口位于南岭沟村西北，斜井水平长度915m，纵坡倾角7.339°，综合坡度达13.39%，井口标高1 410.0m，井底标高1 287.5m。斜井地质复杂，共穿过8个断层破碎带。

2 突泥涌水基本情况

2010年5月11日宝塔山隧道3号斜井掌子面里程为XK0+283,下午 17：00掌子面爆破，检查爆破效果超欠挖控制较好，掌子面无水。21：00出渣结束，掌子面围岩下部为节理发育，破碎完整性差的砂岩，掌子面中上部为强风化泥岩，岩体潮湿无滴渗水现象。出渣结束排险完成后，掌子面突然发生塌方。塌方里程为XK0+283～XK0+291，塌方里程段内拱顶出现较大空腔，高度为拱顶以上3m～5m，小塌方一直持续，空腔继续扩大并向洞口方向延伸扩大。

2010年5月12日上午9：00，建管处、设计院、总监办、施工单位四方对塌方现场进行了实地查看，拟定了回填洞渣，然后向空腔内压浆的处治方法。

2010年5月12日15：00开始回填洞渣，至2010年5月12日晚22：30时，回填洞渣过程中，在无任何前兆的情况下，掌子面顶部突然发生突水涌泥，瞬间流量较大，现场正在抽水作业的两名工人迅速撤离，因时间紧迫，无法采用装载机调运设备，后初步测算突水流量为400m3/h，4h后涌水量维持在210m3/h。至2010年5月13日12：00已累计出水约3 600m3。水位已升至XK0+200，距离掌子面83m。

3 工程水文地质

XK0+280～XK0+330工程地质概况：洞体埋深61.2m～88.7m围岩由三叠系中统二马营组(T2er)微风化互层状砂泥岩组成。属较软岩～较硬岩，节理裂隙较发育～一般发育，岩体较完整，围岩内出水状态为裂隙滴渗水～淋雨状出水，地下水及构造对围岩稳定性影响较严重，围岩主要质量指标Rc=20MPa～30MPa，JV=9条/m3～12条/m3,KV=0.6～0.5，BQ=303～318,地下水影响修正系数K1=0.4，[B]Q〗=203～278。Ⅳ级围岩。

汾阳至邢台高速公路平遥—榆社段宝塔山隧道水文地质专项评价报告显示3号斜井XK0+270～XK0+915段长度645m，地下水类型为二马营组构造裂隙承压～潜水，含水层厚度40m，渗透系数取0.338m/d。涌水量为1 312.5m3/d。

4 突水涌泥后处治措施

1)迅速启动应急预案，以项目经理为组长的应急小组迅速安排洞内作业人员及机械撤离，保证人员和设备的安全。

2)从太原、忻州调集200m3/h大功率污水泵5台。

3)利用现有应急备用水泵加大排水力度，使斜井内水位平衡在XK0+200附近，不再上涨。

5 坍塌段处治方案及施工方法

5.1 总体思路

1)水抽干后从洞外拉渣对塌方区进行回填，对岩体起到稳固的作用。同时平整出施工平台，对XK0+283～XK0+200未坍塌段进行径向打设小导管并注浆，阻止塌方后延；

2)在加固未坍塌段的同时，洞渣回填完成后，喷射C25混凝土将掌子面全部封闭，预留注浆孔注浆固结坍塌体，稳步向坍塌段推进；

3)按照三台阶预留核心土施工顺序，采用弱爆破，短进尺(每循环严格控制进尺0.5m)，强支护，分五个工作面平行稳步掘进；

4)紧跟施作临时仰拱，使围岩尽快封闭成环，直至完成坍塌段全部施工。

5.2 施工流程

加固XK0+283～XK0+200段→对回填洞渣后塌体坡面喷射C25混凝土→在坡面上打设小导管注浆，向塌方空腔内泵送混凝土→拱部打设外插角45°自钻式锚杆并注浆→采用三台阶法开挖→开挖支护上台阶→开挖支护二、三台阶→坍塌段仰拱临时支护→完成坍塌段施工→进入下一循环。

5.3 各工序施工工艺及技术要求

1)XK0+283～XK0+200里程段在涌水的影响下，浸泡时间较长。此段支护结构已不稳定，塌方有连锁反应的可能，为阻止坍塌后延，确保施工安全，首先需要对此段做加固处治,拱部及边墙部位打设径向φ42钢花管注浆，钢花管长3.0m/根，纵、环向间距1.0m，梅花形布置，注浆采用水泥水玻璃浆，水泥采用P.O42.5早强水泥，水灰比1∶1，单孔注浆压力需达到1.0MPa以上。

2)注浆固结坍塌物，搭设作业平台，加固原初期支护，稳步向坍塌体方向推进。

a.注浆固结坍塌物。

XK0+283～XK0+200里程段经过径向注浆后，坍塌向洞口方向延伸的趋势得到控制，施工人员在初期支护结构的保护下，向洞内拉洞渣对塌方区进行回填，回填结束后向坍塌体内水平方向打设φ42钢花管，同时在塌方体上方空洞处预留三根φ150mm混凝土输送管便于泵送混凝土。喷射C25混凝土厚20cm封闭坍塌物表面，注浆固结坍塌体；钢花管长6.0m/根，在坡面上布置间距1.0m×1.0m，注浆参数同上。注浆顺序应由底到顶注浆固结。注浆结束3d～5d后，用输送泵通过φ150mm管向塌方区内间歇泵送混凝土，直至在塌方区上方形成一层混凝土保护层。

b.固结完成段XK0+283～XK0+288里程段开挖支护。

坍塌体固结后，在坍塌物表面搭设脚手架，由XK0+283开始采用三台阶开挖，三台阶开挖高度分别为2.5m，3.0m,3.0m。超前支护采用双层小导管加单层自钻式锚杆。严格控制上台阶开挖进尺，每次进尺控制在0.5m。初支采用带套拱的双层钢拱架，开挖轮廓线比设计轮廓线扩大0.3m，便于进行套拱施工。此段开挖至XK0+288时停止开挖，留1m不开挖作为下循环注浆的止浆墙。然后再次在坡面上打设6.0m钢花管注浆。然后进行下循环开挖。隧道塌方处治示意图见图1。

c.塌方段初支参数如下:

采用双排超前小导管长度4.5m，外插角10°，30°，纵向间距0.5m。初期支护采用Ⅰ20a工字钢，间距0.5m。径向锚杆由原设计的φ25中空锚杆变为φ42钢花管，长度3.0m，间距50cm×50cm，锁脚锚管采用φ42钢管，长度5.0m。套拱采用Ⅰ18工字钢，间距0.5m。锁脚锚管采用φ22早强药包锚杆，长度5.0m。临时仰拱采用Ⅰ20a工字钢，间距0.5m。

3)对XK0+288～XK0+291里程段固结注浆开挖支护。重复上一里程段处治方案，直至安全顺利度过塌方段。

4)注浆施工工艺。注浆设备选用双液注浆泵。

a.施工准备。

熟悉设计图纸；调查分析地质情况；通过试验确定注浆半径、注浆压力、间距及浆液配比；加工导管，准备及检修施工设备器材；施工人员培训；工作面测量、放线、定孔位。

b.小导管采用φ42无缝钢管加工而成。

小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻φ8mm溢浆孔，呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距20cm，尾部不小于30cm范围内不钻孔防止漏浆，末端焊φ6环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。

c.小导管安装。

用手持风钻钻孔，并将小导管打入孔内，如地层松软也可用风钻将导管直接打入。

d.注浆。

首先将掌子面用喷射混凝土封闭，以防漏浆，并对小导管内的积物用高压风进行清理。

注浆顺序由下而上，注浆单管进行。浆液由稀到浓逐级变换，即先稀后浓。注浆完后，立即堵塞孔口，防止浆液外流。

小导管施工工艺流程图见图2。

6 经验与体会

针对处治本次塌方、突水涌泥的过程，使我们增加了如下认识：

1)在施工中一定要在地质资料详实的基础之上科学分析,加上先进的超前探测仪来指导施工，才有可能避免塌方；

2)充分了解了隧道的地质结构及围岩状况，进行精心调查研究分析，才能确定最佳施工方案。了解了施工超前和预支护在软弱围岩施工中的必要性；

3)软弱岩层自身稳定性差，塌方出现时，以稳定性为主，坍塌渣体同样对周围岩壁有稳定支撑作用，切忌随意开挖；

4)针对该种围岩所发生的各种变形、渗水和涌泥涌水现象，以往经验表明，单靠注浆手段提高注浆固结体的强度和厚度，有时也会发生再次破坏的现象。由此建议施工中在提高注浆效果的同时，采用加强支护体刚度的方法。

本文结合宝塔山隧道3号斜井施工过程中遇到大规模突水涌泥的处治措施，对处治突水涌泥施工有一定的指导意义。希望为类似的工程提供些许借鉴作用，更希望不妥之处能得到专家和同行的指正。

Ontreatmentmeasuresofwaterinrushandburstmudatrocktunnels

YuWei

(China Railway 14th Bureau 2nd Engineering Co., Ltd, Tai’an 271000, China)

Thepaperintroducestheprocessofthelarge-scalewaterinrushandburstmudatXK0+283～XK0+291segmentofthe3rdinclinedwellalongBaotashanTunnel,andanalyzesitstreatmentschemesofthecollapsedsectionanditsconstructiontechnicalpoints,soastoprovidesomereferencefordealingwithsimilarprojectsinfollowingprojects.

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1009-6825(2015)01-0171-02

2014-10-30

于 伟(1986- )，男，工程师

U

A