长江穿越隧道工程防治水施工技术及对策分析

赵思林

【摘 要】随着我国建设步伐的不断加快，建设工程的投入不断增多，各级地方对其重视程度提高，出现了诸多超长、超大断面及超高难度的隧道工程。因此，为了提倡科学、安全、高效益施工，在隧道施工中，必须采取合理有效的防治水对策。鉴于此，论文以川气东送管道忠县长江穿越隧道工程为例，对隧道防治水施工技术及对策进行了总结分析。

【Abstract】With the accelerating pace of construction in our country， the investment of construction project is increasing continuously， and the local governments at all levels pay more attention to it， there appears a lot of super long， super section and super difficult tunnel projects. Therefore， in order to promote scientific， safe and efficient construction， reasonable and effective water prevention and control measures must be taken in tunnel construction. In view of this， taking the Zhongxian tunnel project across the Changjiang river of Sichuan gas to east China pipe as an example， the paper summarizes and analyzes the water prevention and control technology and countermeasures.

【关键词】隧道；工程施工；防治水施工技术

【Keywords】 tunnel； engineering construction； construction technology of water prevention and control

【中图分类号】TD26 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）07-0139-03

1 引言

为了满足建设工程市场不断发展的实际需要，各类建设工程的数量增多、规模扩大，施工难度增加。其中，在隧道工程的施工过程中，由于岩土层的突水和涌渗水现象，将会对施工安全和施工进度产生严重影响；同时，也会给施工企业及相关部门造成严重的经济损失。针对这种情况，必需加强隧道工程掘进过程中防治水施工技术工作。下面，本文对川气东送管道忠县长江穿越隧道的防治水施工技术及对策进行了阐述和分析。

2 工程概况

忠县长江穿越隧道是川气东送天然气管道工程全线穿越特大型河流之一，也是全线时间、空间、安全、投资的控制性关键节点。位于忠县长江下游，属三峡库区回水淹没区，设计采用平面直线型的“斜井-平巷-斜井”江底基岩钻爆法人工穿越方式。隧道工程全长1399.838m，穿越段水面宽度达1116.31m。其中，南岸斜井长332.44m，倾角30°；北岸斜井长313.356m，倾角28°；平巷长754.042m。隧道断面采用平底直墙半圆拱形，隧道净宽4.0m，净高3.2m。

3 地质特征

该隧道穿越段两岸坡度陡峻，地质条件复杂，基岩为侏罗系上统蓬莱镇组（J2P）泥岩与砂岩互层，层间裂隙发育，南岸段多属Ⅳ—Ⅵ类围岩，围岩地层破碎；斜井坡度大，并且隧道断面较小，施工工艺复杂，加之2006年9月三峡库坝蓄水至156m高程后，隧道穿越段蓄水深达60.38m，南岸斜井落平处顶板基岩厚度仅20m。据勘察报告资料显示，砂岩透水率为4.86～6.23Lu，在砂岩与泥岩接触地带，透水率达14.07Lu，属中等透水，基岩层的单位涌水量为0.09L/s.m，渗透系数为0.44m/d，透水性较强。隧道总涌水量为12317 m3/d，其中南岸斜井涌水量为2057m3/d，平巷涌水量为9277m3/d，北岸斜井涌水量为983m3/d，施工中随时可能遇到突水或涌水，施工难度极大。总之，忠县长江隧道穿越段，坡度陡峻，围岩地层破碎，地质条件复杂，涌水量大，工程风险大。故在施工过程中，防治水施工技术工作就显得极其重要。

4 防治水施工技术

为保证工程质量，降低工程风险，确保工程安全和进度，必须坚持“以防为主、防治相结合、先探后治、先治后掘”的原则，贯彻“探、注、排、堵、截”相结合的防治水方针和“探一段、注一段、挖一段、护一段、衬一段、稳扎稳打、步步为营”的综合施工原则。抓好防治水工作是长江穿越隧道施工的首要任务，防治水施工技术包括超前探水和压力注浆。

4.1 超前探水

超前探水是在隧道掘进之前采用钻探设备对隧道将掘进段地质情况和岩层渗水涌水情况进行全面了解，为治水方案的选择奠定基础。

一般采用“长探”和“短探”相结合的方法进行超前探水。“长探”是采用鉆机在该段掘进之前，进行40m深的钻孔施工，了解40m范围掘进段的岩层渗水情况，是第一步预报性的也是关键性的探水措施。“短探”是每次打眼放炮掘进时，在掘进面不同位置用4～10m钎稿短距离的掘进探孔，了解4～10m范围的岩层渗水情况，是第二步检验性的探水措施。下面仅介绍“长探”施工技术。

4.1.1 超前探水钻孔的布置

结合忠县长江穿越隧道的实际情况，超前探水工作在隧道工作面布置4个超前探水钻孔。详见超前探水钻孔布置图（图1）。

4.1.2 超前探水施工工艺及方法

第一，施工主要设备及人员配置。超前探水1#钻孔属于取芯钻孔，采用GX-1T回转钻机全孔取芯钻进；2#、3#、4#钻孔属于一般探水钻孔，采用MGJ30型潜孔冲击钻机冲击钻进。实行两班制24小时作业。其施工主要设备及人员配备见表1、 2。

第二，施工顺序。先施工1#取芯钻孔了解隧道掘进段岩层地质情况，然后施工2#、3#、4#探水钻孔，了解掘进段岩层渗水情况。

第三，施工方法。1#钻孔施工工艺流程为：

①钻机就位→②钻孔角度校正→③开孔钻进→④提钻取芯→⑤岩芯放置及标识→⑥班报表填写（详细记录钻进岩芯情况和渗水位置、量测渗水量）→⑦钻进至终孔→⑧终孔验收→⑨岩芯编录→⑩资料整理及分析。

2#、3#、4#钻孔施工工艺流程为：

①钻机就位→②钻孔角度校正→③开孔钻进→④班报表填写（详细记录钻进岩层变化情况和渗水位置、量测渗水量）→⑤钻进至终孔→⑥终孔验收→⑦资料整理及分析。

4.1.3 超前探水施工技术要求

①严格按要求进行钻孔布置，如有特殊情况，应请示相关技术人员现场核查确定，钻孔的移位偏差应控制在100mm以内，如实填写孔位记录表。

②所有超前探水鉆孔的倾角和方位角误差应保证在1°以内，详见下表3。

③超前探水钻孔的孔径一般采用￠91mm钻头一径成

孔。

④根据探水40m，掘进30m，预留10m的隔水段的施工原则，结合钻孔部位和钻孔倾角，确定钻孔深度。

⑤探水班长应如实填写探水钻探班报表，详细记录好涌水出水点的位置并及时通知有关技术人员测定渗涌水水量和水压。

⑥所有探水钻孔不论有无渗涌水都必须进行压力注浆。

4.2 压力注浆

压力注浆是在探水孔成孔后采用水泥浆和防水材料混合浆液进行隔水处理的过程，为该段安全掘进奠定基础。

4.2.1 压力注浆孔的布置

压力注浆孔的布置就是超前探水孔的布置位置，根据该掘进段实际情况，如渗涌水量较大，可在适当位置增加注浆孔的数量，以确保防治水效果。

4.2.2 压力注浆施工工艺

安装压浆器→调试压浆设备→安装压浆管道→配置浆液→调试压力（压力从大到小递减）→调试浆量（浆量从大到小递减）→输送浆液→结束压浆→封闭孔口（一般用球阀封闭）→清洗设备及管道→拆除管道。

4.2.3 压力注浆施工技术要求

①每个探水钻孔无论有无涌水，都必须进行压力注浆。

②成孔后，立即安装压浆器进行注浆，注浆完毕应待浆液达到初凝状态后，再进行下一个探水孔施工。

③压浆参数中的压力和浆量，必须是从大到小的进行调整，初始压力和浆量的确定取决于钻孔内涌渗水压力和涌渗水量的大小，初始压浆压力应大于孔内涌水压力，初始浆量应大于孔内涌水量。

④压浆结束，应及时做好孔口封闭工作，以防浆液返流。

⑤对探孔时发现涌渗水量大的情况，压力注浆结束达到初凝状态后，可在涌渗水量大的孔位附近布设一个或多个效果检测孔，确定防治水效果达到预期效果后，再进行掘进施工，否则，应增加压力注浆孔数量。

5 实施效果及社会经济效益

在忠县长江穿越隧道工程施工过程中，防治水施工技术能够改善隧道内部掘进施工的水文地质环境，有非常好的效果。同时，采用防治水施工技术能确保隧道掘进施工全过程施工安全，其社会和经济效益是不可估量的。

6 防治水对策分析

通过对忠县长江穿越隧道工程防治水施工技术的阐述，提出了“以防为主、防治相结合、先探后治、先治后掘”的防治水施工对策，解决类似江底穿越隧道的突水和涌渗水是合理的、可行的。

7 结论

通过本文对长江穿越隧道防治水施工技术的阐述及对策分析，证明合理采用防治水施工技术，能够有效解决隧道工程施工过程中出现的涌水渗水问题，能够确保隧道掘进安全和工程整体进度。同时，能够取得良好的社会和经济效益，是非常重要的施工对策。总之，希望通过本文的阐述，能够为隧道工程的施工工作者提供有效的参考价值。

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