略說隧道泥土的處理辦法
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1涌泥情況介紹及處理方法
1.1涌泥情況介紹
2#斜井工區(qū)正洞上臺(tái)階施工至DK179+767時(shí)，開挖揭示左側(cè)為全風(fēng)化花崗巖，右側(cè)為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，左側(cè)見少量地下水，拱部出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，在采用噴射混凝土封閉掌子面，泵送砼回填掉塊空腔的過程中，掌子面發(fā)生涌泥，涌出物為全風(fēng)化花崗巖及輝綠巖，并夾強(qiáng)～弱風(fēng)化巖塊，涌出物總量約為1350m3。
1.2現(xiàn)場(chǎng)處理措施及原因分析
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急措施：立即回填洞渣封堵，頂部回填封堵厚度不小于4m，回填完成后，在回填體上部采用C25封堵墻進(jìn)行封堵，封堵墻厚度3m，封堵墻預(yù)埋φ42泄水孔，泄水孔間距采用2m×2m。回填洞渣頂端采用泵送C25砼回填密實(shí)。并實(shí)施超前水平鉆探及打射斜向上大外插腳泄水孔，水量約為30m3/h，水質(zhì)渾濁，經(jīng)水平超前鉆孔探測(cè)：DK179+770～DK179+740段為一軟弱夾層，根據(jù)鉆孔揭示：軟弱帶走向大致為N45°W，與線路近似垂直，約85°相交，軟弱帶寬約20～25m，其中靠近掌子面一側(cè)分布厚約10m的全風(fēng)化花崗巖、輝綠巖，輝綠巖成脈狀，厚0.5～1m，其余軟弱帶物質(zhì)成分為全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，寬10～15m。原因分析軟弱帶的形成原因?yàn)檠鼗◢弾r巖體張性構(gòu)造裂隙帶后期侵入輝綠巖，在地下水化學(xué)作用下，與其兩側(cè)的中酸性花崗巖體產(chǎn)生差異性風(fēng)化，形成帶狀軟弱帶。由于圍巖風(fēng)化的差異性，軟弱圍巖與完整圍巖接觸帶較為曲折復(fù)雜，規(guī)律性較差。本段的涌泥主要原因?yàn)槿L(fēng)化富水狀態(tài)的軟弱夾層帶被隧道開挖揭穿后，在地下水滲透壓力和自重作用下，呈砂狀涌入隧道。
2涌泥處理方案考慮
本軟弱夾層的涌突水及塌方風(fēng)險(xiǎn)較高，為探明該軟弱夾層及其后續(xù)施工段的地質(zhì)情況，同時(shí)為確保施工安全及緩解工期壓力，經(jīng)由參建各方現(xiàn)場(chǎng)會(huì)商決定在線路右側(cè)增設(shè)迂回導(dǎo)坑。
2.1方案提出
隧道自2007年12月份開工以來，隧道工期就一直是該隧道施工中的敏感因素，特別是受1#斜井工區(qū)進(jìn)入正洞揭示超過300m長(zhǎng)的風(fēng)化槽的影響，致使該隧道工期偏于緊張，設(shè)計(jì)單位提出兩種施工方案：方案一是在DK179+000處增設(shè)3#斜井，在涌泥段采用超前周邊注漿+大管棚超前支護(hù)；方案二是在目前線路右側(cè)增設(shè)迂回導(dǎo)坑，同時(shí)正洞涌泥段采用超前周邊注漿+大管棚超前支護(hù)。
2.2方案對(duì)比考慮
涌突水及塌方風(fēng)險(xiǎn)較高，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)及分析預(yù)測(cè)，軟弱夾層及其后續(xù)圍巖開挖過程中存在較高的突水、突泥及塌方的風(fēng)險(xiǎn)，且該正洞采用“超前周邊注漿+大管棚”超前支護(hù)，其處理時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致隧道工期更加緊張，同時(shí)為探明軟弱夾層及其后續(xù)未開挖地段的地質(zhì)情況，確保施工安全，基于小斷面隧道通過軟弱夾層安全，處理時(shí)間相對(duì)較短，一方面有利于探明前方地質(zhì)情況，另一方面也有利于緩解工期壓力。經(jīng)協(xié)商采用方案二在DK179+815位置啟動(dòng)迂回導(dǎo)坑預(yù)案，迂回導(dǎo)坑設(shè)置于線路右側(cè)，采用無軌雙車道運(yùn)輸，凈空斷面寬×高尺寸為7.3×6.4m，擬于DK179+700位置轉(zhuǎn)入正洞施工，并在轉(zhuǎn)入正洞前采用斜向水平鉆孔對(duì)正洞區(qū)域進(jìn)行鉆探核實(shí)，并記錄斜向鉆孔時(shí)獲得的正洞圍巖資料，以指導(dǎo)正洞施工。
2.3正洞周邊注漿施工
對(duì)正洞DK179+740～770段采用周邊注漿加固，具體設(shè)置，周邊注漿具體參數(shù)如下：注漿范圍為開挖輪廓線外5m，一循環(huán)通過，最大注漿長(zhǎng)度為30m，掌子面設(shè)C25砼止?jié){墻，止?jié){墻厚3m，止?jié){巖盤5m。單孔有效注漿擴(kuò)散半徑1.5m，中空間距不大于2.5m。實(shí)際施工中根據(jù)出水范圍、出水規(guī)模、注漿效果進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。注漿壓力：正常注漿壓力為靜水壓力+0.5MPa，注漿終壓不大于2.5倍的靜水壓力。注漿方式采用后退式劈裂注漿，盡量一次性成孔，若遇成孔困難地段，可采用前進(jìn)式注漿以保證成孔，再采用袖閥管后退式分段劈裂注漿。注漿速度：5～110L/min。實(shí)際施工中注漿速度較快。注漿材料：主要為水泥漿（局部采用水泥—水玻璃雙液漿）水泥：42.5普通硅酸鹽水泥；水玻璃：40Be’；水灰比：0.8:1。注漿鉆孔：孔徑89mm。除注漿孔外，為檢查注漿效果，于斷面設(shè)3個(gè)75mm檢查孔，每孔長(zhǎng)約25m。鉆孔、注漿順序：由外向內(nèi)，有下至上，同一圈孔間隔施工。單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓，并穩(wěn)定10min鐘以上；進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4，結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于20Lmin。全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注現(xiàn)象。超前周邊注漿加固施工完畢并經(jīng)檢查合格后，拱墻部位采用超前大管棚預(yù)支護(hù)與隧道內(nèi)初期支護(hù)形成封閉的支護(hù)體系，防止圍巖坍塌，確保隧道施工安全。管棚采用外徑φ108mm，壁厚6mm的熱軋無縫鋼管，管棚間距環(huán)向40cm，管棚長(zhǎng)度為進(jìn)入完整基巖不小于5m，擴(kuò)挖管棚工作室，擴(kuò)挖高度1.5m，并設(shè)置1×1.5m厚管棚導(dǎo)向墻。為確保注漿后開挖安全，掌子面開挖輪廓內(nèi)布設(shè)10根左右的φ42mm玻璃纖維錨桿，進(jìn)一步穩(wěn)定掌子面，防止后期開挖輪廓內(nèi)的圍巖的滑移和坍塌。該段圍巖由設(shè)計(jì)Ⅱ級(jí)圍巖變更為Ⅴ級(jí)圍巖，采用Ⅴ級(jí)偏壓抗震設(shè)防襯砌，在周邊注漿+超前大管棚支護(hù)完成后，輔以大外插角φ42mm小導(dǎo)管補(bǔ)注漿加固。加強(qiáng)支護(hù)采用全環(huán)工20b型鋼鋼架，間距0.5m，采用三臺(tái)階+臨時(shí)仰拱法開挖。
2.4迂回導(dǎo)坑施工
在DK179+815～DK179+487線路右側(cè)增設(shè)迂回導(dǎo)坑，導(dǎo)坑長(zhǎng)度355.6m，采用無軌雙車道運(yùn)輸，斷面凈空尺寸寬×高為7.3m×6.4m。本迂回導(dǎo)坑主要采用錨噴支護(hù)，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及普通Ⅴ級(jí)段均按錨噴支護(hù)施工，PDK0+57～PDK0+87段穿越30m軟弱夾層，該段為全風(fēng)化花崗巖，開挖后巖體成松散狀，遇水后易軟化，為確保施工安全采用Ⅴ級(jí)模筑襯砌，厚度為50cm。在導(dǎo)洞實(shí)際施工中圍巖變化也和正洞類似，圍巖差異風(fēng)化明顯，全～弱風(fēng)化花崗巖均有分布，變化頻繁且無規(guī)律性，給施工造成很大困難，特別是在2010年10月19日凌晨迂回導(dǎo)坑施工至PDK0+223掌子面，拱頂出露部分左側(cè)為相對(duì)較好的弱～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，灰黃色，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體相對(duì)完整，右側(cè)則為強(qiáng)風(fēng)化，灰黃、灰白色，張開節(jié)理發(fā)育，巖體破碎。在拱頂中部偏右約1m處有一出水點(diǎn)，水量實(shí)測(cè)180～200m3/h，涌水?dāng)y帶強(qiáng)風(fēng)化花崗巖流出，形成一個(gè)高約7.5m左右、縱向長(zhǎng)度4.5m、弧長(zhǎng)5m的空洞，流出堆積物約230～250m3，我單位按照預(yù)案及時(shí)停止施工，觀測(cè)水量、水質(zhì)變化情況，在水量減小和掌子面穩(wěn)定后，采用C25砼泵送回填空腔，回填護(hù)拱高度為2m，并預(yù)埋φ150鋼管引排夾層中的地下水，保持排水暢通。回填完成后采用超前水平鉆孔，探明前方0～17m為以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，圍巖整體性差，采用迂回導(dǎo)坑Ⅴ級(jí)錨噴斷面，超前支護(hù)采用拱部120度范圍內(nèi)雙層φ42小導(dǎo)管注漿加固，環(huán)向間距40cm，單根長(zhǎng)5m，2.4m一環(huán)。迂回導(dǎo)坑后續(xù)處理采用在完成使命、隧道貫通后，在PDK0+007～PDK0+010、PDK0+346～PDK0+349各3m段采用M10漿砌片石封堵，迂回導(dǎo)坑封堵前需對(duì)整個(gè)迂回導(dǎo)坑進(jìn)行檢查，確認(rèn)錨噴支護(hù)體系穩(wěn)定，若發(fā)現(xiàn)有噴砼開裂或變形發(fā)生，需對(duì)其采取加強(qiáng)處理或采取套襯。
3建議與結(jié)論
確保了施工安全，同時(shí)輔助以迂回導(dǎo)坑先行施工加快了施工進(jìn)度，大大緩解了工期壓力。隧道開挖應(yīng)嚴(yán)格按照“有疑必探，先探后掘”的原則，長(zhǎng)大隧道施工更應(yīng)充分重視超前預(yù)報(bào)的作用，采用TSP2003地震波法、紅外探水、超前探孔配合進(jìn)行隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，地震波法對(duì)斷層破碎帶構(gòu)造預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度較高，施工時(shí)應(yīng)該注意對(duì)炮孔傾斜、堵孔、接受器套管與孔壁的耦合，小異常的遺漏等加以控制，同時(shí)注意地震波法兩次預(yù)報(bào)之間的搭接，需重疊5～10m。超前深孔鉆探及加深炮孔在實(shí)際施工中起到重要作用，超前探孔鉆探長(zhǎng)度以30m距離探測(cè)為宜，搭接長(zhǎng)度5m，重點(diǎn)地段采用追加1～2孔超長(zhǎng)距離（60m及以上）超前探測(cè)了解掌子面前方宏觀的情況。建議帷幕注漿采用專業(yè)注漿隊(duì)伍設(shè)計(jì)施工，進(jìn)行信息化注漿，這樣可以加快施工進(jìn)度，并同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益。
作者：曲波單位：中鐵十九局集團(tuán)第三工程有限公司
