某输水隧洞阻水超前预注浆施工技术分析

王彩凤

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆 400700）

1 工程概况

输水隧洞工程某标段，主洞全长29.4km，总投资8 亿多元。 主洞包括钻爆段和TBM 段两部分，其中钻爆段长度14km。 某支洞位于山坡上，山体较缓，自然坡度约21°，坡积物较厚，厚度约2～4m，支洞长1577m。 采用钻爆法开挖，成洞断面尺寸为5500×5500，坡度为19%。在施工过程中，在支洞里程1+460.4 处，在掌子面右拱肩出现股状涌水，超过设计排水量，不到1 天时间，就淹没洞长50m，对现场施工造成了严重的影响。 经五方现场会议确认，计划对涌水处进行深孔超前预注浆处理， 经超前预注浆或经超前探孔探水满足开挖条件实施开挖后， 若仍有个别出水点呈股状或线状出水， 则采取补注浆对地下水进行封堵。

2 涌水地质情况分析

洞室岩性主要为新太古混合花岗岩（Ar2Wgn），无规模较大的断层通过，成洞条件较好。 以微风化为主，节理较发育，节理面多微张～闭合，多平直光滑，一般无填充。岩体完整性差～较完整，局部较破碎，一般为镶嵌结构～块状结构，属中硬～坚硬岩。

该支洞洞线区域范围内水文地质条件较为简单，地下水储藏类型主要为基岩裂隙水。 已开挖洞段地下水多成渗水～滴水状态，局部呈线状流水状态。 但此涌水处裂隙水较为发育，且为压力水，可从探孔中往外喷出5～6m，危险性极大。 由于现场毫无防备，此次涌水对设备造成了极大损坏。

3 涌水处理方案

图1 深孔预注浆钻孔和纵断面布置图

注浆分两部分，一是先进行深孔超前预注浆，二是开挖完成后，对深孔周边预注浆局部效果不满意地段，在隧道开挖轮廓线外进行径向止水注浆[1-2]。

3.1 注浆段长和注浆孔的布置

根据钻机性能，选用每循环注浆段长15 米。 深孔周边预注浆就是要使浆液扩散到注浆深孔周边预范围内的所有岩层裂隙中， 所以注浆孔的布置要以浆液扩散不出现空白为原则， 据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞形布置，布置方式如图1 所示。

3.2 注浆方式[3]

先注外圈，后注内圈，同一圈由下往上、左右交替间隔施作（如图1），钻一孔注一孔，后序孔检查前序孔的注浆效果。

采用分段前进式注浆或全孔一次压入式注浆。 当钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水，就一钻到底，全孔一次压入式注浆；在钻孔过程中遇到泥夹层或涌水，立即停止钻孔， 采取注一段钻一段的分段前进式注浆方法， 直至终孔。

3.3 注浆参数的选择

每循环注浆长度15m，开挖11m，预留4m 作为止浆岩盘， 可避免每个注浆循环浇筑混凝土或喷射混凝土作为止浆墙这道工序，可以加快施工进度。 第一次注浆喷射混凝土作为止浆墙。

注浆压力是注浆的主要参数，它对浆液的扩散范围、岩层裂隙充填的密实程度及注浆效果的好坏起着决定性的作用， 所以必须有足够的注浆压力克服静水压力和地层阻力，方能达到注浆目的。 注浆压力取静水压力的2～3倍， 根据试验段成果， 取灌浆压力为0.3～0.6～0.9～1.2～1.5MPa 逐级增加。

浆液配比是决定注浆效果的一个关键因素。 根据浆液凝结时间和灌注难易程度，由试验段成果得出，灌浆浆液按由稀到浓的原则，逐级改变，采用3:1、2:1、1:1、0.5:1四个等级， 初始浓度采用3:1。 制浆机转速1200～2000r·min-1，浆液搅拌时间2～3min。

根据探孔预测结果，决定是否采用孔口管。 对探孔预测水压较高（P≥1.0MPa）且水量较大（Q≥20m3·h-1）的区域，采用孔口管注浆，否则采用止浆塞止浆方式注浆。

3.4 后注浆止水布置

节理裂隙阻水灌浆钻孔布置是根据现场情况在节理两侧随机布孔，所有孔必须打至裂隙处，孔深3.5m，孔径Φ40mm。 布孔方式如图2 所示。

图2 钻孔布置示意图

4 结束标准

全部注浆孔注浆完成后， 在主要出水点附近设检查孔，测孔内涌水量或进行压水实验，若满足设计要求，则可以开挖，否则进行补注浆[4]。 单孔结束标准:注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min 以上；注浆结束时的进浆量小于0.4L·min-1；检查孔涌水量小于0.2L·min-1；检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满。 全段结束标准：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；注浆后检测涌水量，小于1m3·m-1·d-1；浆液有效注入范围大于设计值；预测岩体经注浆后可在开挖后保证洞壁稳定。

5 异常处理

5.1 串浆：如几个孔出现串浆，串浆孔又具备灌浆条件时， 可同时进行灌浆。 否则应封闭连通孔中的灌浆塞阀。

5.2 灌浆中断：灌浆应连续进行，如因故中断，应及早恢复灌浆，否则应根据实际情况，对钻孔进行冲洗或扫孔后恢复灌浆，恢复灌浆的压力可采用中断前的数值。

5.3 若掌子面小裂隙漏浆， 先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间；若仍跑浆，在漏浆处采用普通风钻钻浅孔注浆固结；若掌子面前方8米范围内大裂隙串浆或漏浆， 采用止浆塞穿过该裂隙进行后退式注浆。

5.4 若注浆压力突然增高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时， 再进行浆液注浆。 若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。

6 结语

综上所述， 此次涌水主要处理思路为先进行深孔超前预注浆，再根据揭露围岩渗水情况进行径向注浆，以确保开挖轮廓线一定范围内渗水量满足设计要求。 下一循环开挖施工前，在掌子面处施做5m 探水孔，在确保安全的情况下进行短进尺爆破作业。 开挖段内无水或出水很小，并且开挖后明显看到松散岩体被浆液胶凝，岩体的完整性得到改善。 由于前期涌水量较大，在一定程度上影响了周边水井的用水，可以看出此方案采用“以堵为主，以排为辅”的涌水治理原则是正确的，虽然涌水对工期和施工造成了影响，但治理措施是可行的，并且保护了当地的自然生态环境，结果是成功的。

工程实践证明在地质构造复杂、 裂隙水发育的围岩中，采用深孔注浆堵水加固围岩，在围岩破碎的情况下，结合小导管超前、锚喷拱架联合支护措施是有效可行的。特别是能在一般方法难以治理的较大范围内固结围岩和堵水，从而改善围岩的自稳条件，效果明显，创造出正常的作业环境。

［1］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2011.

［2］赵立波.尖山隧道涌水带注浆设计与施工［J］.建筑施工，2009（6）：7-11.

［3］黄金伟. 隧道特大涌水的治理方法 ［J］. 山西建筑，2007，33（1）:333-334.

［4］郝哲等.岩体注浆堵水的可靠性设计［J］.岩土工程学报，2002，24（5）：592-595.