1、H uqw 浅谈石佛庄隧道涌水处理施工方案 摘要：隧道建设施工过程中，由于地质条件复杂，隧道涌水现象成为隧道施工中常见的地质病害之一，给隧道施工带来非常大的困难和险情。文章以石佛庄隧道工程为例，介绍了隧道施工中涌水的施工方案及止水措施 关键词：隧道涌水；堵水处理；双液注浆；径向注浆；帷幕注浆 Abstract: In the construction of the tunnel construction process, due to complex geological conditions, tunnel gushing water phenomena becomes common as
2、one of the geological diseases in tunnel construction, and the tunnel construction brings great difficulty and danmple, introduces the tunnel construction of water gushing in the construction plan and the water stop measures Key Words: tunnel gushing water; stopping water treatment; dual fluid grout
3、ing; radial grouting; curtain grouting 中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号： 隧道涌水现象在施工中经常遇到，也是常见的地质病害之一，对于隧道涌水的处理已有很多成功经验及处理措施。借鉴以前的成功案例，并根据石佛庄隧道工程涌水特点，对石佛庄隧道涌水处采取以堵为主，以排为辅的切实可行的涌水处理施工方案。已经开挖完成大面积淋水地段，采用周边径向注浆堵水，对掌子面出现的股状涌水采取帷幕注浆措施进行堵水处理。 1 工程概况 1.1 工程概述 石佛庄隧道位于承德市宽城和平泉两县境内，进口里程 DK60+267，出口里程 DK63+610，全长 3343m
4、。隧道进口位于半径 1200m的曲线段上，其余位于直线段上；纵坡为 4 的上坡。隧道位于低山区，地形起伏较大，冲沟发育。隧道进口段属低山缓坡，自然坡度 25o 35o。洞口处原为村庄，住有农户，第四系覆盖层较厚，未见基岩露头；村北坡面杂草丛生，基岩有露头；线位右侧为冲沟。隧道进口右侧 50m有 252省道通过，交通比较便利。 1.2 工程地质及水文地质情况 隧道进口段第四系覆盖层较厚，隧道部分位于覆盖层中，其下基岩强风化层厚 0 1.6m，弱风化岩体较破碎。隧道主要位于寒 武系白云质灰岩及震旦系白云岩中，节理较发育，岩体较破碎，工程地质条件一般。 该区地表水不发育，雨季仅在沟底部见少量水，未见
5、泉水出露。地表水主要受大气降水影响，并受其补给。该隧道地下水主要为基岩裂隙水，少量岩溶水，地下水主要受大气降水及地表水影响，大气降水及地表水顺岩层面及裂隙补给地下水。地下水对混凝土不具有侵蚀性。 2 隧道涌水情况及处理方案 2.1 隧道涌水情况 隧道在 DK61+506 DK61+525段已完成开挖部分左侧边墙及拱顶存在大面积淋水，裂隙发育，属构造裂 隙水。隧道在开挖至 DK61+525 掌子面时，出现股状涌水，涌水量较大，该段位于断层破碎带，岩性为白云质灰岩，节理、裂隙发育。最大涌水量为 21000m3/d，施工受阻。 2.2 隧道涌水处理方案 隧道涌水采纳以堵为主，堵排结合的方案，对隧道
6、DK61+506 DK61+525已经开挖完成大面积淋水地段，采用周边径向堵水注浆；对掌子面股状涌水进行帷幕注浆处理。 3 径向注浆施工 径向注浆加固范围为开挖轮廓线外 3m，钻孔深度 2.5m，注浆管采用直径42mm 的钢花管。 3.1 注浆材料 根据涌水量的大小分别选用水玻璃单液注浆、水泥水玻璃双液注浆或水泥浆单液注浆。 当涌水量较大且出水孔径较大时，采用水玻璃单液注浆；当围岩裂隙较小且涌水量较小时，采用水泥水玻璃双液浆；当出水量很小时，采用掺有速凝剂的水泥浆。 1）水泥注浆站要存放足够量的新鲜 425 普通硅酸盐水泥，水泥采用宽城宽丰水泥厂生产的水泥。 2）水玻璃 用出厂浓度 42 45
7、B，比重 1.42 1.45，模数 2.4 2.8 的水玻璃原液。 3）配合比控制 水灰比（ W/C）为 1； 1，水玻璃稀释浓度为 25 35B，双液体积比（ C/S）为 1： 0.5 0.7。 3.2 注浆孔布置 注浆孔沿隧道周边及纵向按 1.5m 间距梅花形布置，钻孔深度 2.5m，钻孔直径 50mm，注浆管为直径 42mm 的钢化管。 3.3 施工工艺及流程 3.3.1 钻孔及安装注浆管 用轻型凿岩机钻孔，钻孔深度 2.5m，钻孔位置根据涌水量的大小确定，钻孔完成后进行清孔。然后安装注浆管，注浆管采用 42 的钢花管，注浆管长 2.5m。 3.3.2 压水实验 利用注浆泵压注清水，经注
8、浆系统进入受注岩层裂隙。注入量及注入压力自小到大。压水时间视岩裂隙情况而定。 3.3.3 注浆 （ 1）安装设备。将注浆所需注浆泵、搅拌机、贮浆槽等固定设备在适当位置建立注浆泵站，尽可能使泵站紧靠工作面，注浆管路短，联络方便。 （ 2）试泵。为了保证注浆泵正常工作，注浆前必须进行试验。其方法是：先将三通阀门调到回浆位置，开浆后，待泵吸水正常时，将三通阀回浆口慢慢调小，注浆泵的压力徐徐上升，当达到预定的注浆压力，并持续 3分钟不出故障，则说明泵的性能正常。 （ 3）选择注浆参数。注浆效果通过注浆压力进行控制。注浆压力一般应为实测水压力 + 1.0MPa；注浆终压为 2 3 倍的实测水压力。在注浆
9、过程中，对水压力进行多次量测，以确定合适的注浆压力。 （ 4）注浆。注浆时，严格控制两类浆液的进浆比例，初期注浆，孔的吸浆量大，压力长时间不升高，浆液随涌水外流，发生跑浆。则应注注停停，停留时间为 3 5分钟。到注浆后期，采用 1： 1单液水泥浆注浆，以保证裂隙充注效果。 3.3.4 注浆结束条件 （ 1）单孔注浆压力上升至终压并持续注浆 10min 以上 ； （ 2）单孔注浆结束时进浆量小于 20 30L/min； （ 3）每一循环注浆结束后，至少施作 5 个检查孔对注浆效果进行检查，要求每个孔内的出水量均小于 0.4L/min?m。 （ 4）全段注浆结束后，所有注浆孔均符合单孔注浆结束条件
10、； 3.3.5 检查注浆效果 注浆后，进行钻孔检查注浆效果。 4 掌子面帷幕注浆施工 4.1 掌子面止浆墙施工 在掌子面后端施工止浆墙，止浆墙厚度 1.5m，采用组合钢模板作为外膜，C20 混凝土灌注成型。为提高 止浆墙的稳定性，止浆墙四周应嵌入岩体。 4.2 注浆孔钻孔施工 （ 1）钻孔前由技术人员测量定位。 （ 2）按设计要求准确定位后开始入钻，开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止把钻孔钻斜，钻错方向。 （ 3）钻孔时注意作业人员未离开作业面之前，不准开钻；钻机运转中不准换档。 4.3 注浆参数 （ 1）浆液凝胶时间。根据压水试验，如进水量很大，泵的压力长时间不升高，浆液凝胶时间可选用 1
11、2min；如进水量中等，泵的压力稳定上升，浆液凝胶时间可选用 3 4min；如 进水量很小，泵的压力升高较快，浆液凝胶时间可选用 5 6min。 （ 2）确定进浆量。当双液进浆量大于 300L min 时，泵的压力长时间不升高，则为大进浆量；当进浆量在 100L min 300L min 时，泵的压力稳定上升，则为正常进浆量；当进浆量小于 lOOL min时，泵的压力升高较快，则为小进浆量。 （ 3）确定注浆压力。此压力根据地下水压力、裂隙发育情况及注浆要求来确定，一般注浆压力取地下水压力的 3 5倍或由经验公式 P=PO+(2040)kg/cm2(式中 P0为净水压力值 )。 4.6 注浆施
12、工 注浆顺序为：由下而上、由里向外。双液注浆时应先打开水泥浆泵，然后打开水玻璃浆泵。注浆过程中要严格控制进浆比例。随着注浆压力缓慢升高，进浆量应相对减小。当压力稳定在 20 25Kg cm2、双液进浆量小于50L/min 时，则可停止注浆。随后压入一定量的清水，使浆液冲出管路，最后提拔、拆卸注浆器，冲洗保养注浆机具。 4.7 注浆效果检查 进行压水试验，在 1Mpa 压力下，进水量小于 2L m d。若不满足上述要求则应追加注浆，再进行注浆，直到小于上述指标为止。 5 安全措施及注意事项 （ 1）地质超前预报和监控量测在施工中贯彻始终。 （ 2）施工排水沟要及时疏排，严防积水。 （ 3）针对止水注浆施工的特点和要求，制定安全实施细则。 （ 4）加强全员安全意识教育，坚持安全第一的思想，不盲目追求进度。 6 结束语 经过现场实施注浆方案，石佛庄隧道涌水及大面积淋水现象得到了成功解决，止水效果较好，减少了其给隧道施工带来的不良影响，为以后进行隧道堵水注浆积累了宝贵经验。 参考文献： 夏明耀，曾进伦 .地下工程设计施工手册 M.北京：中国建筑工业出版社， 1993. 崔玖江 .隧道与地下工程修建技术 M.北京：科学出版社， 2005. 王之山 .木冲隧道涌水带帷幕注浆设计与施工 J.四川建筑 ,2006,(5):70-71. 注：文章内所有公式及图表请用 PDF 形式查看。
