孫 密

(四川路航建設(shè)工程有限責(zé)任公司 四川成都 610000)

淺談飛仙關(guān)隧道9.20特大涌突水處治方案

孫 密

(四川路航建設(shè)工程有限責(zé)任公司 四川成都 610000)

飛仙關(guān)隧道特大涌突水發(fā)生后，超前預(yù)報(bào)單位分別超前鉆探法對(duì)飛仙關(guān)隧道掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行了探測(cè)。本次涌水為初步判斷為高壓、裂隙管道水，需采取措施進(jìn)行處治。經(jīng)評(píng)測(cè)，為確保施工及結(jié)構(gòu)安全，一方面應(yīng)對(duì)隧道周邊的裂隙管道進(jìn)行封堵，保護(hù)地下水環(huán)境，同時(shí)加固隧道周邊危巖體，提高隧道襯砌的抗水壓能力；另一方面，隨著地下水的積聚，水壓力加大，為確保隧道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期安全，應(yīng)設(shè)置排水通道，對(duì)地下水進(jìn)行排放，減少水壓力。因此確定的涌水處治原則為“排堵結(jié)合，限量排放”。

涌突水；隧道；涌水處置

引言

飛仙關(guān)隧道分為兩個(gè)合同段，分界樁號(hào)為K22+800（左線ZK22+800）。C6合同隧道工程為飛仙關(guān)隧道雅安段；C7合同隧道工程為飛仙關(guān)隧道康定段。隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕中低山地貌，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，山巒起伏，地形切割較強(qiáng)烈。隧道所穿越的山體最高點(diǎn)海拔標(biāo)高約1516.9m，隧道洞口外溪溝海拔約610.0m，相對(duì)高差約906.90m。隧道開挖掌子面巖性主要為細(xì)砂巖：灰白、肉紅色，礦物成分主要為長(zhǎng)石，石英等，鈣質(zhì)膠結(jié)，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中～厚厚層構(gòu)造，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，偶夾礫巖。隧址區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙孔隙水。基巖裂隙孔隙水主要賦存于基巖裂隙及砂巖孔隙中，因場(chǎng)地巖性較多，破碎程度不一，不同巖性的富水性、透水性差異較大，主要接受大氣降水的補(bǔ)給，向坡下溝河谷內(nèi)排泄。其中砂巖、粉砂巖透水性較好，泥巖透水性較差，為相對(duì)隔水層。斷層上盤主要為夾關(guān)組、天馬組砂巖，為相對(duì)含水層，在斷裂帶周圍，裂隙發(fā)育，局部存在富水段的可能，因此，施工中應(yīng)注意及時(shí)采取相應(yīng)的防范措施。

1、施工情況介紹

1.1涌水量監(jiān)測(cè)

2015年9月20日凌晨0：40左右，右洞完成K23+709-K23+708段開挖及支護(hù)工作后，在準(zhǔn)備下循環(huán)開挖工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)掌子面開挖臺(tái)車出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，大約30分鐘后，已上浮1m多高，發(fā)現(xiàn)異常情況，隧道現(xiàn)場(chǎng)管理人員立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案組織人員撤離施工現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)工人撤離至右線洞口時(shí)，洞內(nèi)涌水夾雜著碎石土從隧道路面涌至洞口。涌水在隧道內(nèi)路面漫流，漫流水深10～20cm。涌水發(fā)生后，施工單位委托天全水文站對(duì)右洞掌子面涌水水量進(jìn)行實(shí)測(cè)，涌水流速為1.77m3/s，即涌水量為152928m3/d，水溫11℃。通過(guò)對(duì)涌水量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，截至2016年2月22日，涌水量衰減至31780 m3/d。本次涌水為高壓涌突水，來(lái)水方向?yàn)榈装?，水壓力造成底板隆起，掌子面開挖臺(tái)車隨底板一起上移，臺(tái)車頂面頂至拱頂，由于水壓力過(guò)大，底板繼續(xù)隆起，造成開挖臺(tái)車立柱彎曲變形，底板最初隆起約1m，此后隨著水壓力增大，底板繼續(xù)隆起，經(jīng)測(cè)量底板隆起約2.1m。

1.2涌水帶來(lái)的后果

涌水發(fā)生后，右洞掌子面K23+708發(fā)生了坍塌，坍塌體掩埋了開挖臺(tái)車。臺(tái)車段K23+708～+716初支右邊墻出現(xiàn)了內(nèi)移開裂約60cm，拱頂鋼架發(fā)生了彎曲變形。右洞K23+716～+740段初期支護(hù)表面開裂，局部拱頂鋼拱架變形扭曲，右拱肩發(fā)生內(nèi)移變形，最大變形量達(dá)350mm，已侵占二襯界限，需進(jìn)行拆除換拱處治。由于涌水夾雜碎石土及細(xì)顆粒泥質(zhì)物質(zhì)，造成中央排水溝淤積，排水不暢。

2、本次涌水處治方案

2.1應(yīng)急處理措施

左洞掌子面進(jìn)一步反壓回填，防止掌子面進(jìn)一步發(fā)生坍塌，要求反壓回填至掌子面拱頂，并對(duì)反壓回填渣體噴C20砼封閉，厚15cm。對(duì)左、右洞掌子面附近進(jìn)行臨時(shí)加固，加固段落初步確定為：ZK23+735～ZK23+715、K23+744～K23+714。加固參數(shù)為：I18拱架@80cm，鋼架連接鋼筋Φ22鋼筋@100cm，Φ25鎖腳錨桿每榀布置4根，臨時(shí)鋼架背后及附近噴C20混凝土，確保鋼架受力良好，要求鋼拱架從洞口方向掌子面方向加固，并盡可能貼近掌子面，加固過(guò)程中應(yīng)注意觀察洞內(nèi)狀況，保證加固人員施工安全。

掌子面附近施作超前鉆孔3個(gè)。左、右洞掌子面附近30m范圍內(nèi)，加密布設(shè)量測(cè)斷面，間距5m/個(gè)。對(duì)左、右洞出水水量及出水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每天實(shí)測(cè)水量不少于1次，記錄水質(zhì)、水量變化情況。對(duì)右洞掌子面涌水取水樣3～4組進(jìn)行全分析，水樣應(yīng)間隔2～3天取樣或水質(zhì)發(fā)生明顯變化時(shí)取樣。

2.2超前預(yù)報(bào)

涌突水發(fā)生后，超前預(yù)報(bào)單位分別超前鉆探法對(duì)飛仙關(guān)隧道掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行了探測(cè)。

2.2.1 右線K23+730斷面斜向60°鉆孔

布孔位置于隧道上導(dǎo)坑落底面隧道軸線附近，方向?yàn)榕c水平方向成60度夾角斜向下，鉆探深度35m，0～0.8m圍巖地質(zhì)完整性較差，巖體較破碎；0.8～17m圍巖地質(zhì)完整性一般，強(qiáng)度一般，在17m（垂直距離深度14.7m）處有地下水流出，17～35m圍巖整體地質(zhì)完整性較好，強(qiáng)度一般，局部巖體較破碎，局部含薄層軟泥夾層，地下水流出量未見(jiàn)增大。

2.2.2 右線K23+721斷面斜向30°鉆孔

布孔位置于隧道上導(dǎo)坑落底面距右側(cè)拱腰2m，方向?yàn)榕c水平方向成30度夾角斜向下，鉆探深度35m，0～3.2m圍巖地質(zhì)完整性較差，巖體較破碎；3.2～12.8m圍巖地質(zhì)完整性一般，強(qiáng)度一般，在12.8m（垂直距離深度6.4m）處有地下水順鉆桿呈細(xì)股狀流出；12.8～28m圍巖地質(zhì)完整性一般，強(qiáng)度一般，局部含薄層軟泥夾層；28～35m圍巖整體地質(zhì)完整性較好，呈層狀結(jié)構(gòu)，局部巖體較破碎，局部含有薄層軟泥夾層，地下水流出量未見(jiàn)增大。

2.2.3 右線K23+720斷面豎向鉆孔

布孔位置于隧道上導(dǎo)坑落底面距右側(cè)拱腰1.5m，方向?yàn)榇怪毕蛳拢@探深度30m，0～1m圍巖地質(zhì)完整性較差，巖體較破碎；1～11.5m圍巖地質(zhì)完整性一般，強(qiáng)度一般，11.5m處有地下水順鉆桿呈股狀流出；11.5～16m圍巖地質(zhì)完整性一般，強(qiáng)度一般，局部含薄層軟泥夾層；16～30m圍巖整體地質(zhì)完整性較好，強(qiáng)度一般，孔內(nèi)返渣主要為顆粒狀粉砂巖，偶有泥漿，局部含薄層泥夾層，地下水流出量未見(jiàn)增大。

3、右洞涌突水處治方案

3.1排水方案

在K23+716設(shè)置C20砼攔水墻，K23+716～+795設(shè)置臨時(shí)排水溝，將掌子面涌水集中引排至中央排水溝。攔水墻高1.0m，寬0.6m。涌水造成中央排水溝淤積，應(yīng)進(jìn)行清理，右洞中央排水溝已施工至K23+795，需對(duì)整個(gè)隧道中央排水溝及停車帶檢查井進(jìn)行清理，左洞中央排水溝已施工至ZK23+750，需對(duì)ZK23+750～+950（停車帶檢查井）段進(jìn)行清理。隧道路面已施工基層，清理中央排水溝需機(jī)械破損基層，電纜溝蓋板需重新施作。

3.2超前管棚

掌子面退后10m，在K23+718處施作φ127超前大管棚，拱部150°布設(shè)，環(huán)向間距30cm，單根長(zhǎng)30m，外插角5～10°。在管棚尾端K23+698～+688增加單層小導(dǎo)管超前支護(hù)。

3.3注漿加固

由于涌水沖刷，變形臺(tái)車底部縱向梁部分懸空，采用C20砼澆筑加固基礎(chǔ)。保留受力框架，切割其余構(gòu)件，為處治提供操作空間。對(duì)涌水段，從洞外方向逐榀增加臨時(shí)鋼架加固，并進(jìn)行開挖后周邊注漿加固，確保該段不發(fā)生垮塌，盡快到達(dá)掌子面，形成工作面，后期根據(jù)出水情況或涌水量大幅減小后，對(duì)該段進(jìn)行換拱處理。隧道開挖輪廓線外4.5m，注漿孔孔口環(huán)向間距1.5m，縱向間距1.5m，梅花型布置，注漿孔孔徑φ46，孔口設(shè)0.5m長(zhǎng)φ54熱軋無(wú)縫鋼管作為孔口管，為了使鉆孔穿過(guò)不同的巖層界面便于漿液擴(kuò)散，注漿孔與隧道軸線呈90°，孔深4.0m。

灌漿以堵水和集中排水的方式為主，其中堵水灌漿采用CS漿，C：S=1：(0.4～0.6)(體積比），水泥漿水灰比0.8：1～1：1，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃模數(shù)2.8，水玻璃濃度35Be/；以加固圍巖為主采用純水泥漿。對(duì)于一個(gè)注漿段，從兩邊到中間，分兩序隔排施作，對(duì)于同一排孔按由上到下的順序進(jìn)行。一般情況下均采用全孔一次注漿，當(dāng)成孔性差時(shí)應(yīng)分兩段采用前進(jìn)式注漿。注漿壓力1.0MPa，采用純壓式灌漿，壓力表應(yīng)安裝在孔口進(jìn)漿管路上。壓力讀數(shù)讀壓力表指針擺動(dòng)的中值，壓力表指針擺動(dòng)范圍應(yīng)小于灌漿壓力的20%，擺動(dòng)幅度宜做記錄。第一序孔按注漿量進(jìn)行控制，注漿量達(dá)到或接近預(yù)估注漿量可結(jié)束本孔注漿；第二序孔按注漿壓力進(jìn)行控制，注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，注漿量逐漸減少，最終小于1L/min·m，并維持10min以上，可結(jié)束本孔注漿。注漿效果檢查應(yīng)在注漿結(jié)束7d后進(jìn)行，采用單點(diǎn)壓水試驗(yàn),檢查孔數(shù)量應(yīng)不少于注漿孔數(shù)量的2%,要求透水率不大于2Lu，孔段合格率應(yīng)在80%以上，不合格孔段的透水率值不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值的50%，且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格，否則應(yīng)加密鉆孔注漿。

4、結(jié)束語(yǔ)

在施工的過(guò)程中，不僅各項(xiàng)工藝要嚴(yán)格把關(guān)，還要注意對(duì)安全作業(yè)的把控。對(duì)洞外水溝設(shè)置護(hù)欄，臨時(shí)照明，防止意外發(fā)生。洞內(nèi)應(yīng)急施工作業(yè)、監(jiān)控量測(cè)、超前鉆孔等工作在施作過(guò)程中應(yīng)有專職安全員值守確保安全。在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)必須立即撤出，洞內(nèi)嚴(yán)禁其它作業(yè)及無(wú)關(guān)人員進(jìn)入洞內(nèi)。所有進(jìn)入洞內(nèi)人員必須穿救生衣，并在作業(yè)區(qū)旁放置救生筏備用。進(jìn)一步加強(qiáng)隧道進(jìn)洞管理，嚴(yán)格控制進(jìn)洞人員數(shù)量。

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1007-6344（2017）05-0039-02