喬佳偉 陳曉煥 李仁壯

（山東科技大學(xué) 交通學(xué)院 青島 266590）

海底隧道過斷層破碎帶注漿防水施工方案

喬佳偉 陳曉煥 李仁壯

（山東科技大學(xué) 交通學(xué)院 青島 266590）

海底斷層破碎帶是海底隧道施工安全的重要威脅之一，其中破碎帶裂隙的涌水問題又是穿過海底斷層破碎帶難易解決的問題。本文針對破碎帶裂隙涌水問題，對隧道通過斷層破碎帶注漿施工方案進(jìn)行探討，對超前探孔、超前預(yù)注漿、注漿參數(shù)和注漿的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)闡述和探討。為同類破碎帶注漿施工提供了借鑒。

海底隧道；斷層破碎帶；注漿防水

0 引言：

近年來，我國很多沿海城市開展城市軌道交通項(xiàng)目，很多沿海城市主城區(qū)和副城區(qū)往往隔海相望，主城區(qū)和副城區(qū)通過海底隧道相連接是最便捷、有效的途徑。海底隧道在穿過海底巖層時(shí)，往往會(huì)遇到多個(gè)斷層破碎帶，加之海水侵蝕，和海水壓力作用會(huì)使隧道穿過破碎帶時(shí)周圍圍巖極不穩(wěn)定，施工風(fēng)險(xiǎn)增大。隧道注漿作為隧道開挖完成后，加固周圍圍巖，減少海水滲入的重要途徑，可以保證隧道的穩(wěn)定性和安全性。因此，對海底隧道穿過海底斷層破碎帶注漿施工方案進(jìn)行探討，具有重要意義。

1 海底隧道破碎帶特點(diǎn)及危害：

隧道通過海域段最大水深多超過30米，覆蓋層厚度較薄。海底隧道斷層破碎帶以壓扭性和張性斷層（裂）為主，巖體多呈碎裂-鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，裂隙多為微張型。加之基巖構(gòu)造中由輝綠巖、煌斑巖等易風(fēng)化巖體引起的風(fēng)化深槽及風(fēng)化夾層的存在易在斷層破碎帶發(fā)生涌水、塌方等工程事故。而防止涌水最有效的途徑就是采用全斷面帷冪注漿止水措施，使破碎帶的巖體處于固結(jié)封閉狀態(tài)。所以對破碎帶注漿工藝進(jìn)行研究是很有必要的。

2 帷冪注漿前的準(zhǔn)備工作：

2.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

2.1.1 超前探孔

斷層破碎帶在開挖前必須施作超前探孔，斷層破碎帶節(jié)理裂隙發(fā)育，為了保證施工安全，探孔機(jī)亦采用直徑大于90，孔深約30m的探機(jī)進(jìn)行探孔。這樣可以有效探知破碎帶基巖構(gòu)造和節(jié)理裂隙發(fā)育情況，制定出安全、有效的施工方案。

超前探孔示意圖見圖1。

圖 1 超前探孔示意圖

圖 2 超前探水示意圖

2.1.2 涌水量及壓力測試

涌水量及壓力測試是超前探孔必不可少的準(zhǔn)備工作，通過探水孔上安裝的排水管或用混凝土止?jié){墻將開挖面封閉，在止?jié){墻上安裝排水管，在排水管安裝壓力表和流量計(jì)兩種方法?？梢蕴崆皩ζ扑閹в克亢陀克畨毫M(jìn)行預(yù)估，涌水量和涌水壓力的大小可以為后續(xù)超前探孔施工方案提供依據(jù)。超前探水示意圖見圖2。

3 超前預(yù)注漿方案：

在對破碎帶掌子面進(jìn)行完涌水量和超前探孔工作之后，需要通過超前小導(dǎo)管對探孔周圍裂隙進(jìn)行預(yù)注漿工作，通過預(yù)注漿可以起到填充探孔周圍裂隙，達(dá)到堵塞水流加固圍巖的作用。一般情況下，當(dāng)超前探水孔單孔出水量大于5L/min，或每循環(huán)所有超前探孔總出水量大于10L/min時(shí)需要對圍巖進(jìn)行超前預(yù)注漿。超前預(yù)注漿在不同的根據(jù)不同的出水量和孔壓力又可以細(xì)分為全斷面注漿、周邊帷冪注漿、局部注漿和補(bǔ)充注漿等多種注漿方式。在進(jìn)行超前預(yù)注漿時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的出水量和孔壓力采取最合適的預(yù)注漿方案。

3.1全斷面注漿：

適用條件：①根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果判定，前方圍巖破碎、斷層巖體風(fēng)化嚴(yán)重或存在斷層泥；②Ⅴ級圍巖地段；③超前探水孔單孔出水量大于60L/min；④探水孔水壓≥0.6Mpa。當(dāng)滿足以上幾種情況時(shí)說明隧道斷層長度大于25米，所以必須采取全斷面注漿。

3.2隧道周邊帷冪注漿：

適用條件：①超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果綜合分析判定，前方圍巖比較破碎，圍巖風(fēng)化較嚴(yán)重；②超前探水孔單孔出水量25L/min-60L/min；③探水孔水壓0.3-0.6Mpa。以上情況說明斷層長度小于25米，亦采用隧道周邊帷冪注漿。

3.3局部斷面超前注漿：

適用條件：①隧道局部斷面圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育或比較破碎，其余部位圍巖比較完整；②超前探水孔出水量5L/min-25L/min；③探水孔水壓≤0.3Mpa。此種裂隙掌子面前方水壓低，出水量不大，可以采取局部超前注漿控制出水量。

3.4補(bǔ)充注漿：

當(dāng)對隧道超前探孔注漿后仍未達(dá)到預(yù)期圍巖改良目標(biāo)，可以采用補(bǔ)充注漿方案對滲水部位進(jìn)行封堵。①當(dāng)出現(xiàn)對點(diǎn)狀滴水可以采用堵漏劑逐點(diǎn)表面處理；②當(dāng)出現(xiàn)對點(diǎn)狀線流可以采取表面封堵為主，注漿處理為輔的原則處理；③對大面積淋水或股狀涌水的部位，可以在集中出水部位周圍不小于2m范圍內(nèi)布設(shè)注漿孔，在孔內(nèi)安裝止?jié){塞對漏水區(qū)域進(jìn)行由四周向中間的注漿。

4 注漿參數(shù)設(shè)計(jì)：

注漿參數(shù)設(shè)計(jì)主要涉及主隧道注漿加固區(qū)范圍的斷層破碎帶隧道輪廓線設(shè)計(jì)、每循環(huán)注漿段長度和注漿壓力設(shè)計(jì)等問題。①注漿圈止水加固厚度主要應(yīng)滿足注漿堵水和施工安全要求。根據(jù)不同破碎帶環(huán)境條件、力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，注漿加固區(qū)范圍基本控制在輪廓線外5m左右；②過斷層破碎帶帷冪注漿，主隧道每循環(huán)注漿段長度應(yīng)基本控制在30m左右，同時(shí)應(yīng)預(yù)留8m的下一循環(huán)止?jié){巖盤，為下一循環(huán)預(yù)留充足的施工空間；③根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，裂隙巖體地層注漿設(shè)計(jì)壓力一般需要比靜水壓力大0.5-1.5Mpa；由于破碎帶處于海底，考慮到裂隙發(fā)育和水壓的影響，超前預(yù)注漿終壓亦確定為P=3-4Mpa。局部徑向補(bǔ)充注漿終壓亦為1-1.5Mpa。

5 注漿工藝：

斷層破碎帶注漿帷冪注漿施工時(shí)，為了達(dá)到較好的注漿及堵水效果，注漿方式可采用分段前進(jìn)式注漿或分段后退式注漿。一般情況下，當(dāng)巖石裂隙發(fā)育、巖體很破碎且鉆孔涌水量較大或者出現(xiàn)涌泥現(xiàn)象時(shí)，可以采取分段前進(jìn)式注漿方式，鉆一段注一段，注漿分段長度可按實(shí)際情況確定，一般情況≤5m。當(dāng)巖石裂隙發(fā)育、鉆孔涌水量較小時(shí)，可采取分段后退式注漿方式。分段超前預(yù)注漿流程圖見圖3。

圖 3 分段超前預(yù)注漿流程圖

6 結(jié)束語：

海底隧道通過斷層破碎帶注漿施工工藝是隧道防堵水和保證施工安全的重要步驟。通過超前探孔、超前預(yù)注漿及控制注漿參數(shù)等措施可以有效保證注漿施工的完成，為隧道通過斷層破碎帶打下了基礎(chǔ)。

[1]鄭文筠.西秦嶺特長隧道穿越F6斷層破碎帶施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2012（49）：99-110.

[2]孔剛等.熊洞灣隧道斷層破碎帶施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2011（48）：99-102.

[3]楊祖根等.青島膠州灣海底隧道斷層破碎帶安全快速施工技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2009（29）：112-114.5.

[4]稅明東等.終南山公路隧道斷層破碎帶綜合施工技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2004（24）：17-21.

[5]王純祥等.復(fù)雜條件下長大隧道涌水預(yù)測及其對環(huán)境影響評價(jià)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008（27）：2412-2417.

U45

B

1007-6344（2017）05-0029-02

喬佳偉（1993-），男，碩士研究生，從事隧道施工與防水方面研究。E-mail：qiaojiawei092@163.com