山体隧道涌水突泥处理

孙克斌

摘 要：山体隧道施工过程中埋深150余米处发生涌水突泥。 介绍涌水突泥处治措施及处治后的效果， 为隧道后续施工提供经验。

关键词：山体隧道;涌水突泥;处治措施

一、工程概况

隧道属低山丘陵区，地形起伏较大，局部较陡，隧道进口基岩露出，隧道出口土层及全风化层较厚。测区工程地质条件一般。

二、施工情况

当事故发生后，等待涌水突泥情况逐渐平息，清理现场，进行帷幕注浆，对涌水突泥处进行止浆墙封堵。

（1）本阶段帷幕注浆专业施工历经20余日全部完成，共完成帷幕注浆145孔，注浆加固完成DK326+738～+717段隧道洞内堆积体及洞周5m范围内围岩固结，注浆加固采用由外圈向内圈、跳孔注浆作业方法。

（2）之后紧接着施作了5孔检查孔，采用孔内成像和采集注浆孔出水量方法检查孔周围岩固结情况，验证注浆加固效果，检查孔数据获取后对检查孔进行了注浆封堵处理。

（3）帷幕注浆施工开始5d后，止浆墙后方DK326+750～+738段已施作初支段出现不同程度的渗水及收敛变形情况，注浆期间，先后分多次对DK326+750～738段初支进行径向注浆加固工作，通过监控量测数据分析反映该段初支体系基本稳定。

（4）施工期间，每日定专人对隧道出水量进行检测，最大日出水量350m3/h，平均出水量340m3/h。

三、监控量测情况

（一）施工前期在未对止浆墙后方DK326+738～750段的初支进行加固前，帷幕注浆过程中通过监控量测数据显示该段落最大收敛变形量为8mm/12h，最大拱顶沉降量为5mm/12h。随即现场对该段落采取了径向Φ76钢花管结合Φ42钢花管对初支进行注浆加固，经过加固后通过对监控量测数据进行分析该段最大收敛变形量为1mm/d：拱顶沉降为0.5mm/d。该段落自加固开始到结束最大累计收敛值为39mm，最大累计沉降值为18mm，初支经过加固后趋于稳定。

（二）地表变形情况

通过对地表沉陷区设臵截水天沟及彩条布覆盖沉陷区后，地表沉陷区范围内的5个沉降变形监测点，帷幕注浆期间每日定时进行观测，所设臵的5个监控量测点日最大变形量均未超过5mm，累计变形量分别为44.6mm、43.3mm、44.5mm、44.1mm、46.7mm，变形基本稳定。

四、注浆效果评价

（一）钻探取芯

根据地表钻探及溜坍资料，注浆段位于DK326+721～DK326+736坍方段，岩体呈散体结构，岩芯为碎石（局部为块径大于20cm的块石）含量为50～60%，角砾含量为20%，余为粘粒及砂粒充填，约占20～30%;角砾、碎石、块石岩质为泥岩、砂质泥岩及泥质砂岩;空穴率约20%。

取芯钻2孔，岩芯采取率达70%，钻探芯除去混凝土条带及混凝土块，其余成分基本与地表钻探一致;在6MPa～8MPa分形劈裂注浆后，浆液在原岩体裂隙及孔隙中形成条带及团块，并挤压出注浆体内含水量，但不能改变原岩的破碎程度，不能提高原岩的完整度;只能将松散粘粒及砂粒固结成块。能够适当提高原岩的抗压强度，对抗剪强度提高较大（主要是改变内摩擦角Φ值）。

（二）钻孔成像

钻孔成像共布臵5孔（孔径为9cm），成孔过程中无掉块卡钻现象;孔内成像显示：孔型完整，孔壁圆滑，孔壁上能清晰见到碎石、块石、混凝土条带及初支钢拱架、支护小导管、连接筋等施工材料;未见明显的张开裂隙及孔穴，致密性较好;成孔稳定后，水流观察，未见股状水，但有线状水沿孔壁底部流出。

（三）应力及应变的传递

注浆压力为6MPa～8MPa，分形劈裂注浆后，在DK326+738～+755已开挖段形成应力及应变传递，局部喷锚层鼓胀脱落（已通过径向注浆补强），说明注浆效果较好。

（四）弹塑体形成及范围

注浆的目的就是将围岩流塑体凝固为弹塑体，从钻探取芯及成像判断，通过注浆，DK326+721～DK326+738段围岩界定为弹塑体，围岩级别可以提高到软岩Ⅳ～Ⅴ级。

（五）地下水评价

涌水突泥时地下水位标高约为530米左右，围岩裂隙发育宽张，处于高压地下水渗流带，通过注浆，在DK326+721～DK326+738段未见明显裂隙，地下水处于绕流状态，极大提高隧道掘进环境。

（六）在高压分形劈裂注浆后，因注入应力较大，会出现应力回弹现象，在开挖锚喷层出现局部鼓胀、开裂、掉块是正常现象。

五、措施意见

（一）经研讨分析认为帷幕注浆效果达到设计要求，可进行下步施工。

（二）进一步明确下阶段应重视和落实的有关措施：

（1）掌子面掘进至DK326+723时停止掌子面掘进，于DK326+726～+723施作下一循环止浆墙。

（2）DK326+738～DK326+723段变更为Vd加强型复合式（有砟）衬砌，Vd加强型复合式（有砟）衬砌二衬厚度为55cm钢筋混凝土，初期支护厚度为27cm，加强支护采用全环I20b型钢，纵向间距0.6m/榀，每处锁脚锚管采用3根5m长Φ76钢管注浆加固。拱部超前支护采用拱部180°Φ108管棚及45°外插角Φ42小导管。于DK326+738里程处施做超前支护Φ108管棚，单根长15m，环向间距0.4m，纵向间距10m，每环32根。45°外插角Φ42超前小导管，单根长4m，环向间距0.4m，纵向间距3m，每环32根，与管棚交错布置。拱墙系统锚管采用45°外插角Φ42小导管，单根长4m，环向间距1m，纵向间距1m，每环22根，交错布置。施工方法由台阶法变更为三台阶法施工（上部第一级台阶和第二级台阶增设临时仰拱）。掌子面一级及二级台阶采用临时喷砼及玻璃纤维锚杆加固，喷砼厚10cm，0.6m一循环，锚杆采用Φ25玻璃纤维锚杆，单根长6m，间距1.2m*1.2m，梅花形布置，纵向3.0m一循环，辅以超前钻孔探测、地震波和地质雷达法进行超前地质预测预报。施工过程中每隔5m于左右边墙每侧各施工3孔Φ89钢花管泄水孔（设置止水阀），单根长度7m（泄水孔具体长度依据钻进验证注浆加固范围可适当加长），施工过程中加强出水观测，若出水呈浑水流出及下循环注浆施工时浆液流出则关闭止水阀。

（3）DK326+738～DK326+723段开挖后若局部有出水量较大处则采用Φ42小導管径向注浆加固，单根长5m，注浆浆液为双液浆，间距1.5m*1.5m（环*纵），注浆压力2.5～3.5MPa。局部出水量较大处进行适当加密。注浆前进行压水试验，据此修正注浆压力、配合比等有关参数。现场注浆堵水布置Φ42小导管数量及注浆量由现场监理及时签认。

（4）DK326+738～DK326+723段仰拱施工前检测基地承载力是否满足180KPa，承载力低于180KPa时隧底增加钢花管注浆加固措施（具体长度视现场检测情况而定），钢花管采用Φ76钢管，长度5m，钢花管间距1m*1m，钢花管内采用水泥浆注浆处理，注浆量需监理工程师现场确认。仰拱开挖后尽快施作隧底注浆，施工中严格控制隧底开挖进尺，及时施作初期支护，以确保施工安全。

（5）DK326+738～DK326+723段开挖后若局部有出水量较大处则拱墙增设一道环向排水盲管，仰拱局部出水量较大处增设一道排水盲沟将出水引排至侧沟。

参考文献：

[1] 张通国.岭脚隧道涌水突泥段结构受力与变形特性分析[D].西安：长安大学，2014.

[2] 李森森.岭脚隧道断层破碎带涌水突泥地质灾害处治技术研究[D].西安：长安大学，2013.

[3] 李箐;李斯兵;赵青;曲道来.某隧道内溶洞涌水突泥处治方案设计[J].公路工程，2012，37（2）：85-88.