中铁二十局集团沪昆客专（贵州段）工程指挥部 贵州安顺 561300
摘要：大独山隧道为典型的岩溶隧道，岩溶水极其发育，富水段施工存在极大突水风险。采取有效的堵水措施可确保隧道安全有效地施工。我单位在施工过程中对集中出水点采用顶水注浆进行处理，对零散水采用径向注浆进行处理，有效地保证了施工安全及施工质量。
关键词：特长大隧道；顶水注浆；径向注浆
1.工程背景
大独山隧道全长11882m，目前一号横洞工区小里程端正洞掌子面里程为D1K856+020，施工图设计中D1K855+680～D1K856+060段通过地层岩性为三叠系下统永宁镇组第一段（T1yn1）灰岩、泥灰岩，原设计围岩级别为III级围岩，采用IIIa型复合式衬砌施工。该段线路左侧800m麦纳地村（40户，饮用岩溶水，右侧65m溶蚀洼地，右侧310m溶蚀洼地，左侧565m溶蚀洼地，可能存在竖向岩溶管道）。
大独山隧道平导全长11829m，2013年11月22日凌晨，大独山隧道1号横洞平导小里程掌子面PD1K855+973施作超前炮孔时发生涌水（3个炮孔涌水），经采用C6钻机钻孔泄水，探明掌子面前方2～15m 范围为溶蚀破碎带，可能存在大的岩溶管道；随后发现原12号横通道处暗河出水口及1号横洞外暗河出口的水量明显减小，据此推测平导内涌水与山体内发育的岩溶暗河具有连通性；经测量，平导掌子面水量约500m3/h、水压0.3Mpa，该处地表线路左侧600m、线路右侧275m为各有一溶蚀洼地，可能存在竖向岩溶管道，同时PD1K855+
973处临近龙门地断层。
2014年03月17日大独山隧道1#横洞正洞小里程D1K856+020处施做超前水平钻时线路左侧掌子面发生突水，水量约550m/h，有一定水压，推测与平导PD1K855+973处涌水点为同一水系。从隧道施工中正洞及平导出现的涌水情况推测，大独山隧道一号横洞山体内发育的岩溶暗河与隧道具有连通性，从大里程方向向小里程方向依次与正洞、平导相交。
图1 平导PD1K855+973处涌水照片 图2 正洞D1K856+020处涌水照片
图3 施工工艺流程图
2.施工工艺
3.止水墙
施做止水墙之前先将原平导PD1K855+973处止水墙打开泄水阀门泄水，以减小正洞水压，其次对掌子面出水点进行引流工作，清底，支止水墙模板，浇筑砼止水墙，止水墙厚度为3m，砼施工过程中预埋孔口管，最后进行引流管的关水工作。
具体施工步骤：砼止水墙施工前在涌水点用预留3根φ108 泄水管，将水引流至止水墙模板外侧，再采用软管将水引流至掌子面两侧的临时排水沟，保证掌子面基底干燥。在止水墙模板施工过程中预留钻孔的孔口管，孔口管的长度为3.5m的φ108管，钻孔布置按照2m×2m，浇筑砼前，对孔口管、引流管及泄水管进行接长处理。
4.钻孔注浆
止水墙砼施工完成后，用红油漆标出钻孔编号，将钻具对准孔口管位置，调整钻机至钻孔方向为水平方向，固定钻机，钻机采用高压力、快钻速Φ60 钻头开孔，钻至30m深度或遇见涌水时，退出钻杆，成孔后安装导管、止浆塞，进行注浆。
采用顶水注浆方式对掌子面出水点进行注浆堵水，注浆浆液采用水泥水玻璃双液浆，水泥水玻璃比例为1：0.8，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数2.8，水玻璃浓度40B′e；注浆顺序根据钻孔情况进行，先将钻孔出现涌水的孔进行注浆，掌子面涌水孔注浆达到堵水效果后，再将无涌水孔进行注浆。
图4 注浆孔布置图
5.管路连接
注浆管路按下图所示连接，通过压水检查管路的密封性，同时冲洗岩石裂缝，扩大浆液通路，增加浆液充塞的密实性。检查注浆材料数量是否满足连续注浆要求，如不能满足连续注浆要求，则要等补充注浆数量后才能注浆。对注浆系统进行压水实验，压力一般为设计注浆压力的1.2倍，以检查注浆机具的密实性和完好性，同时检查搅拌机的运行情况，发现问题立即解决，以免在注浆过程中因机械故障而造成注浆中断。
图5 注浆管路连接
6.注浆压力及流量控制
开泵前旋转压力调节旋钮将油压调在要求的油压刻度上，随注浆阻力的增大，泵压随之升高，当达到调定值时，会自动停机，不致于产生超压注浆的危险。
注浆泵流量大小由注浆泵的排量调节控制钮和排量记录仪方便地加以控制。
7.凝结时间控制及注浆结束标准
通过调节注浆泵的两个出浆口的流量，变化水泥浆与水玻璃浆的注入比例来控制。在注浆过程中，为保证胶凝时间的准确，须经常测试，每变换一次浓度或配比时，需要取样实配，测定凝胶时间；同时在泄浆接浆口测定双液浆实际凝胶时间，避免异常情况发生。
注浆结束标准根据涌水和注浆压力来控制。一般采用定压注浆。注浆结束时，应先打开泄浆管阀门，再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管冲洗干净后方可停机。
8.双液浆预防堵管措施
水泥-水玻璃双液浆的主要特点之一是胶凝时间快（一般控制在60s~180s范围内），采用双液方式注入，施工工艺较单液浆复杂。以上特性容易造成注浆间歇过程中堵管故障的发生。堵管故障是双液浆施工的一大难题。为了减少堵管故障的发生，双液浆施工过程中应注意以下几点：
（1）输送管路的安装应尽量缩短浆液汇合管的长度，浆液汇合管的长度应控制在1米以内；水泥-水玻璃浆液汇合处的三通混合器应安装减压阀，并可通过减压阀注清水汇合管路；
（2）双液注浆临时停止前应停用水玻璃，以单液水泥浆方式再注浆60秒至120秒，用纯水泥浆置换出注浆管路里的双液混合浆液，防止输浆管路的堵塞；
（3）在堵水成功后，可调整双液浆配合比，延迟双液浆初凝时间；
（4）充分做好双液浆注浆前的准备工作，减少注浆过程中临时停注的次数和时长。
9.径向注浆配合堵水
顶水注浆完成，施工开挖后根据初期支护渗漏情况对初期支护进行径向注浆堵水，注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外5m，注浆孔孔口环向间距1.5m，纵向间距1.5m，梅花型布置，注浆孔孔径?46，孔口设0.5m长?54热轧无缝钢管作为孔口管，注浆孔与隧道轴线呈60°角，孔深4.5m。注浆材料为双液浆，水泥浆：水玻璃=1：（0.4-0.6）（体积比），水灰比0.8：1-1.1，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数2.8，水玻璃浓度40B′e。对于一个注浆段，从两边到中间，分两序隔排施作，对于同一排孔按照由上到下的顺序进行。注浆工艺采用全孔一次注浆，当成孔性差时应分两段采用前进式注浆，注浆压力位1.0MPa。第一序孔按注浆量控制，注浆量达到或接近预估注浆量时可结束本孔注浆，第二序孔按注浆压力控制，注浆压力达到设计压力，注浆量逐渐减少，最终小于1L／min．m，并维持10 min以上，可结束本孔注浆，如下图所示。
图6 初期支护径向注浆图
10.注意事项及技术要求
（1）钻孔过程中，遇到钻出水量明显增加时，应停止钻进，尽量减少钻注施工过程中水量排出，安设注浆管注浆；
（2）配制浆液应严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量；
（3）水泥在倒入搅拌桶前应捡去其中的水泥纸及包装线，要在倒入口安装一用滤网加工的过滤筛；
（4）水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中应不停搅动，防止浆液离析，影响配比参数；
（5）注浆泵吸浆头应用纱网包裹，防止大颗粒吸入卡在注浆泵的圆球与胶圈间造成吸浆能力减弱，并间隔一定时间提起吸浆头晃动，防止浆液堵塞吸浆头；
（6）注浆管路连接完毕后，先压水检查注浆管路的密闭性，各种连接必须连接牢固，防止高压下脱开伤人；
（7）注浆开始时，先打开进浆阀，再关闭泄浆阀，注浆结束时，先打开泄浆阀，再关闭进浆阀，待泄压后拆卸注浆管路；
（8）注浆前配备好电源，遇到突然停电时，启用备用发电机发电施工；
（9）注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆泵工作，打开泄浆阀泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆，如系管路堵塞，清除故障后继续注浆，如管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆；
（10）注浆过程中，如发生串浆现象，可关闭该窜浆孔继续注浆，但若发生频繁时，应加大钻孔与在注浆孔的间隔或钻一孔注一孔，减少串浆现象；
（11）注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时，可通过间歇注浆技术或通过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵，但若无效时，可暂停该孔注浆；
（12）注浆过程中，应保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断；
参考文献：
[1]李睿，吕言新，李丰果，等.高压富水岩溶区特长隧道注浆堵水综合技术研究[J].中国矿山工程，2011（5）
[2]黄志杰.象山隧道径向注浆堵水施工技术[J].隧道建设，2009（2）
论文作者:谢齐兵
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/5
标签：注浆论文; 管路论文; 水玻璃论文; 浆液论文; 隧道论文; 岩溶论文; 独山论文; 《基层建设》2016年6期论文;