中铁隧道局集团二处有限公司 河北燕郊 065201
摘要：突泥涌水灾害是由于应力释放导致的围岩裂隙扩展，引起隧道中突然进入地下水。只有分析清楚施工中的突泥涌水灾害的发生机理及其影响因素，做出相对准确的预测预报，制定较优的处理方案，最大程度地减少突泥涌水灾害的发生，保证隧道施工的安全。
关键词：隧道；突泥涌水；处理技术
1工程概况
百店隧道位于蒲县县城西北红道乡百店村，整个隧道穿越百店村所在山卯，隧道全长2926ｍ，为双线隧道。隧道DK284+100～DK284+800段洞顶地层为粉质黏土、砂岩，粉质黏土：硬塑～坚硬，呈松软结构；边墙与基底地层为砂岩：呈碎石状压碎结构，层状构造，节理裂隙较发育，强～弱风化，平均埋深161m。其中，DK284+100～DK284+244原设计围岩级别Ⅳ，Ⅳ级围岩锚段复合式衬砌（粘土）。
2现场突泥涌水情况
（1）施工时，隧道出口DK284+238掌子面处突发突泥涌水，涌出物约410m3。
（2）在DK284+233.1施工时，拱顶掉块严重，果断采取回填洞渣反压，并喷C25砼封闭洞渣表面的方法进行处理。4h后，拱顶封闭部位突发突泥涌水，涌出物约1580m3。
（3）对DK284+238掌子面处突泥涌水，先期进行了清理泥浆、洞渣回填和喷射砼封闭洞渣表面，并沿掌子面拱顶部位打入导管和对拱部压注水泥-水玻璃双液浆环向加固。半个月后，掌子面再次发生突泥涌水，涌出物约1725m3。
（4）而后再次对突泥段落洞顶地表进行勘察，发现地表有长2m、宽2m、深1m的塌陷，初步判定隧道突泥涌水段拱顶开挖线外存在较大空洞。
施工现场围岩经四方现场会勘，将原设计Ⅳ级围岩调整为V级，采用V级围岩加强复合式衬砌施工，并根据现场实际情况，采用超前上半断面预注浆加固。
3加固技术
3.1超前预注浆施工
3.1.1注浆顺序
钻孔注浆施工采取间隔跳孔进行，按先外后内，先上后下的方式进行，实施注浆加固。
3.1.2注浆工艺
根据现场实际情况拟采用前进式分段注浆注浆工艺，注浆分段长度10ｍ，施工中可根据地质情况进行适当调整以保证注浆效果提高作业效率。当钻孔涌水涌泥发生时，为了避免因泥砂的大量流失引起地表沉降采取前进式分段注浆工艺，钻一段、注一段的方式进行。
3.1.3技术要求
1）施作混凝土止浆墙
整平掌子面上半断面施作止浆墙范围内虚渣，在上半断面台阶上施作临时仰拱。采用C30素混凝土封闭掌子面，厚度2m，根据掌子面实际情况止浆墙可以分台阶或施作成斜面，嵌入临时仰拱1m，止浆墙制作必须与洞内初期支护连成整体，在初期支护表面沿环向间距50cm左右布置Φ25mm，L=100cm长的连接锚杆，浇筑砼止浆墙时，锚杆外露20cm埋在止浆墙混凝土中，起到固定止浆墙的作用。
2）施工准备
按设计在掌子面上将钻孔位置用红油漆标出，将钻具对准注浆孔孔口位置，调整钻机至与设计钻孔方向，固定钻机。
3）钻孔注浆
a．放线
在掌子面放出要钻孔的开孔位置，并把隧道中线放出，以便以后复核角度、尺寸。工作台架上放出隧道中线位置。
b.开孔
钻机采用低压力、慢钻速，采用成孔Φ127mm的钻头开孔，钻深1.5m，退出钻杆，安装Φ108mm孔口管。
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b.安装孔口管
先用C：S=1：1的超细水泥或锚固剂将孔口管周围涂满，然后将麻丝缠上，麻丝要缠成纺锤形。往孔内塞浓稠的超细水泥，然后将缠好麻丝的孔口管放入孔中，孔口管与钻孔轴线在一条线上。再用钻机将孔口管顶入钻孔内。
3.2超前大管棚施工
3.2.1套拱施工
测量人员在掌子面上定出中线拱顶高度，套拱位置线，横向十字线，然后开挖两侧套拱位置的土体，边开挖边支护至拱脚以下后，浇筑C25砼套拱基础，施做完后架立三榀Ⅰ18型钢钢拱架，间距80cm，每榀钢架用拉杆拉紧，防止倾倒，必要时在拱顶拱腰坡面上两侧打锚杆，将最前面一榀拱架焊在锚杆上拉紧，套拱在拱顶开挖廓线以外，紧贴掌子面施作。在钢支撑上以设计大管棚间距安装Φ140mm，长2m的孔口导向钢管，必须用仪器仔细精确无误地检查其中线，方面与水平，确保导向良好，与管棚位置方向一致，用水泥纸或其他东西将孔口管封堵，防止浆液流入将孔口管堵塞，人工立模挡头板用钢筋拉杆拉紧，外模用铁线拉在衬砌拱架上，拱腰以下要用斜掌支于侧面上，完后浇注60cm厚的C25砼包裹钢支撑和导向管。套拱完成后，喷射C20砼10cm厚封闭周围，作为注浆时的止浆墙。
3.2.2导向管的安装
为使大管棚安装在设计的位置，钻机施钻时要按设计的角度钻孔，故钻孔前需安装导向管，使得钻孔方位正确。
3.2.3钻机就位
将钻机安放在施钻平台上，调整好高度、钻杆的倾角和方位角，然后将钻机牢固固定在施钻平台上，检查各管线和连接件是否正确。
3.2.4钻孔
将钻头和钻杆穿过导向管，对准已作好标记的孔位孔心，慢慢开动钻机，注意钻孔应平直，孔底偏差距离小于钻孔的半径。用螺旋钻杆配三翼钻头，干式钻进成孔。钻孔直径：φ127mm；钻孔平面误差不大于50mm；孔斜控制措施：导向管导向；为了能顺利下管，成孔后再进行扫孔，顺通孔道。大管棚施工完成后，成伞形辐射状。
3.2.5安装大管棚
大管棚安装时用钻机顶进，钢管间为丝扣连接，用自由钳旋转拧紧，相邻两孔的钢管接头要相互错开。顶进钢管时要保证导管的倾角和方位角与钻孔钻杆前进的倾角和方位角一致。最好在钻完一个孔后不要移动钻机，立即将该孔的导管顶入孔内，安装好导管后，再移开钻机进行下一孔的钻进。
3.2.6注浆
①安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。
②注浆材料：注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。水泥砂浆注浆参数根据现场试验情况进行调整。
③采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，持压15min后停止注浆。停止注浆时，关上止浆阀门，打开泄压阀，待管内压力降为0后，关上泄压阀，同时将吸浆管放进旁边早已准备好的清水中，开动注浆机及时清洗管路。
4监控量测方案
4.1地表沉降观测与地表开裂调查
测点布置：与洞内收敛、拱顶下沉量测断面里程对应前后50m，左右5m范围进行布点，点位横向每排3个点，纵向每5m一排。地表开裂调查在突泥涌水断面前后100m，左右30m范围内展开。
4.2拱顶下沉及收敛量测
拱顶下沉及净空变位收敛量测，根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，测点间距Ⅴ级围岩为按5m布置，净空变位量测在开挖后尽早进行，初读数在开挖12小时内且在下一循环开挖前读取。
5结语
在隧道工程施工中，突水突泥灾害的发生，是受众多复杂且相互关联的因素共同影响的，只有在对灾害成因做出正确分析和总结的基础上，采取及时、准确的综合地质预测预报技术，根据具体的地质、水文等情况做出有效的应对方案，才能最大程度地减少隧道施工中突水突泥灾害的发生，降低不必要的人员、财产损失。
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论文作者:韩银利
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/29
标签：钻孔论文; 隧道论文; 拱顶论文; 钻机论文; 注浆论文; 围岩论文; 钻杆论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;