明月山隧道塌方突水治理分析

来源：核心期刊咨询网时间：12

摘要：摘要：文章以明月山隧道塌方突水治理为例，提出隧道经过破碎断层时塌方，遇高压水，可采取以止浆墙全断面封闭，然后注浆回填处理塌方，超前预注浆加固围岩并堵水的处理措施穿过该断层，为破碎且突水量和水压大的隧道施工提供经验借鉴。 关键词：破碎带;突水;

　　摘要：文章以明月山隧道塌方突水治理为例，提出隧道经过破碎断层时塌方，遇高压水，可采取以止浆墙全断面封闭，然后注浆回填处理塌方，超前预注浆加固围岩并堵水的处理措施穿过该断层，为破碎且突水量和水压大的隧道施工提供经验借鉴。

　　关键词：破碎带;突水;水压高;塌方;止浆墙;帷幕注浆

　　0 引言

　　随着全国高速公路里程的不断增长，隧道数量与里程不断增多，我国已步入交通强国时代。隧道施工会遇到各类复杂的水文地质条件，对施工质量与安全产生不良影响，耗费大量人力、物力以及财力。因此，需对各类复杂地质条件的隧道采取不同的处治措施，基于此，本文对断层且突水隧道的塌方和围岩加固进行阐述。

　　1 工程概况

　　明月山隧道全长6 555 m，位于四川省邻水县和重庆市垫江县两县交界处，是忠县至垫江高速公路控制性工程。其地質条件复杂，地下水丰富，主要地质问题有岩溶、突泥、突水、薄煤层低瓦斯、煤层采空区、老窑积水、断层破碎等。隧道支护方式为超前小导管注浆+钢筋网片+钢拱架+喷射混凝土。当施工到约900 m时，拱部发生坍塌，形成长10 m、宽6 m、最高11 m的塌腔，水质浑浊，水流夹带碎石流出，粒径最大12 cm，单洞最大水流量达到14.8万 m 3/d，从出现塌方涌水到制定方案开展施工，经历了半年多。

　　2 坍塌处治方案制定

　　明月山隧道2016年1月开始出现涌水、塌方现象，每天涌水量均达到10万 m 3以上，水压大且夹带碎石流出，如何封堵涌水并固结围岩成为关键问题。截至2016年7月涌水也未有变小的迹象，由于水压大，在围岩上直接钻孔注浆会导致塌方，经过专家的多次勘察研究，最终确定采用浇筑止浆墙封堵掌子面及塌方段，然后泵送混凝土回填塌腔的方案。为了确保安全，经计算止浆墙厚度设计为6 m，在围岩与止浆墙空隙之间预埋泵送混凝土导管，然后超前预注浆加固围岩和封堵涌水。

　　3 止浆墙浇筑

　　3.1 止浆墙方案

　　经过半年时间，塌腔已基本稳定，为了确保安全，在距离塌方位置3 m处浇筑止浆墙。止浆墙采用C20混凝土，墙底厚6 m。在墙体预埋10根200 mm钢管作为排水通道，在塌方段预埋泵管和压浆管。

　　3.2 止浆墙浇筑

　　止浆墙浇筑分4次进行，在墙身与围岩、墙身与墙身连接处预埋钢筋连接，浇筑顺序与布设位置按照图1进行。最下一层浇筑分左右幅，施工左幅时先将水全部引入右幅，使左侧无水或者少水，然后安装模板，预埋排水管后浇筑混凝土。待左幅混凝土浇筑5 d且混凝土强度达到70%以上后将水全部引入左侧，立模浇筑右幅混凝土，完成后依次浇筑3号、4号混凝土。在压浆回填坍塌处时，为确保围岩稳定、安全，防止水从初期支护处涌出，待全部混凝土浇筑完成后对止浆墙后10 m范围内初期支护段进行注浆加固，加固厚度为10 m。

　　3.3 坍塌处回填

　　止浆墙浇筑完成，对初期支护加固后，把预留排水管全部关闭，使掌子面和止浆墙之间流动的水变为静止。原方案计划泵送混凝土进行回填，但静水压力达到0.8 MPa，混凝土无法泵入，改为压力更大的注浆施工工艺进行回填。由于空隙处充满水，最终确定浆液为水泥+浆水玻璃+砂，确保浆液注入后短时间凝固且有一定强度，注浆终压为1 MPa。

　　4 超前注浆预加固围岩

　　4.1 钻孔次数和长度

　　坍塌处压浆回填后该处无渗漏水且充填密实，但向前开挖需对前方围岩超前预加固，确保施工中不塌方和不涌水。钻孔注浆分3次进行，钻孔注浆深度为30 m，最外一圈外插角度为9°，确保前方全断面围岩及开挖轮廓线10 m范围内填充密实浆液。第1次钻孔注浆是为了孔口管安装牢固密实，确保后续钻孔注浆不渗水。第2次钻孔注浆主要是加固掌子面附近不稳定围岩，确保后面钻孔时围岩不坍塌。第3次钻孔注浆是对围岩及周边加固，确保注浆后围岩不渗漏水，具有一定的自稳能力，能为开挖提供安全的工作面。

　　4.2 注浆方案

　　4.2.1 浆液选择

　　最初注浆方案考虑水泥+水玻璃，因为浆液注入围岩很快便会迅速固结封堵裂缝，起到立即止水和固结围岩的效果，提高注浆效率。该方法不适合水压较大的断层裂隙水围岩注浆，水泥加水玻璃虽然止水和固结围岩的速度快，但浆液扩散范围小，迅速凝结不利于浆液沿裂隙慢慢扩散，对围岩的加固范围有限，不能确保有效地加固。最后确定裂隙较大的采用水泥加砂，对裂隙较小的采用直接注水泥浆的方案。水泥浆液渗透性强，既能填充大空隙，也能渗透进细小的裂缝，强度高，效果好，操作简单容易。注浆结束再开挖后证明注浆效果理想，浆液扩散范围大，浆液完整填充围岩裂隙，能很好地加固围岩和堵水，防止塌方和涌水。

　　4.2.2 浆液配合比

　　由于该段处于断层上，需根据围岩裂隙大小确定配合比，使浆液更好地填充孔洞并和岩体良好结合，最终达到注浆止水的效果。最佳的浆液浓度需根据现场经验和不断的实践来确定，配合比则取决于注浆孔的吸浆量和压力。浆液太稠会过早地堵塞空隙，不利于浆液扩散，水泥太少则起不到注浆效果。因而在配合比设计上，根据具体情况，及时调整，浆液浓度采用1∶1、1∶0.8、1∶0.5三个等级。

　　4.2.3 注浆压力

　　为了使浆液能压入围岩并充分填充，注浆压力需高于净水压力，且能密实填充注浆范围，但压力不宜过高，太高则注浆填充范围过广，造成不必要的浪费，增加投资。现场测得净水压力为0.8 MPa，考虑注浆目的和范围，确定注浆压力为1.2 MPa。

　　4.2.4 注浆结束标准

　　单孔注浆效果依据注浆压力、注浆量、注浆时间以及串浆情况进行综合判断。当单孔注浆压力达到设计要求，且进浆量在10 min内基本无变化时停止压浆，隔10 min后继续往该孔压浆，当压力再次达到设计且进浆量≤5 L/min，稳压10 min后方可结束压浆工作。

　　推荐阅读：公路工程方向的核心期刊

转载请注明来自：http://www.qikan2017.com/lunwen/lig/19229.html