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岩溶隧道涌水注浆加固关键技术探究巨建基

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：巨建基

[导读] 摘要：注浆加固技术是解决岩溶隧道涌水的一种非常有效的关键技术，具有良好的加固效果，同时克服了反复扫孔的弊端，对提高施工效率、缩短工期也具有突出的作用。

        中铁二十三局集团第三工程有限公司四川省成都市 611130
        摘要：注浆加固技术是解决岩溶隧道涌水的一种非常有效的关键技术，具有良好的加固效果，同时克服了反复扫孔的弊端，对提高施工效率、缩短工期也具有突出的作用。本文对岩溶隧道涌水注浆加固关键技术进行深入的研究和分析，并提出可靠的建议，以提高我国岩溶隧道工程的施工建设质量，推动我国社会经济以及科学技术的全面发展。
        关键词：岩溶隧道；涌水；注浆加固；关键技术
        近年来，随着我国社会经济的进一步发展，特别是城市化进程的加快，需要建设大量的基础建筑工程，这就导致在岩溶区修建隧道工程的数量大幅度增加，在施工中将会面临着更加严峻的涌水问题。目前，针对我国岩溶隧道施工中的涌水问题，多采用全断面帷幕注浆加固技术，但这种处理技术还不够完善，无法有效解决涌水问题，治理富水岩溶隧道涌水仍是一项难题。
        1、案例工程概况
        本文以某大型隧道工程为案例，结合案例对岩溶隧道涌水注浆加固关键技术进行详细分析。该隧道全长为2.82千米，是公路长隧道，其所在区域为典型的喀斯特地貌，附近有山体和两处线形溶洞。该隧道为双向四车道，单洞净宽为10.8米，净高为6.8米。在隧道的内侧其边距约为22米。
        2、案例工程施工区域的地质环境以及在施工中产生的涌水情况
        2.1地质环境
        案例隧道工程所在地区的地貌在发育过程中明显受到岩性和构造的控制，西低东高，海拔高程为300到700米，斜向成谷，背斜成山有条状狭窄山脉，一直向北延伸。
        该隧道工程穿过岩溶槽谷区，主要岩溶为含水岩组，地表水、大气降雨等共同作用，形成地表岩深洼地，还有落水洞、漏斗发育等地貌。
        2.2超前地质预报与涌水情况
        修建案例工程时，在超前地质预报钻孔施工中，发生了涌水问题，当时洞内突然增加了大量的涌水，随后隧道所临近湖区的部分出现了两次坍塌，通过处理后，才疏干积水。
        针对出现的涌水问题，案例隧道工程在左、右两洞分别实施了超前预注浆帷幕止水施工，起到了较好的超前预注浆效果。但在左洞的掌子面附近，仍存在许多分散的出水点，出水量仍然，通过现场测量判断左洞总漏水量高达1090m3/d。针对左洞漏水问题，在案例隧道工程中，采用了径向注浆堵水的方法，解决了漏水问题[1]。
        3、注浆加固施工设计
        3.1总体注浆加固施工方案
        在案例隧道工程中，对该工程的总体注浆加固工作制定的施工方案，主要参考了隧道围岩工程的地质条件、岩体岩溶性质、涌水情况，如位置、水压、水量等等，通过综合分析这些影响因素，最终制定了实施控制性压密注浆的施工方案。
        3.2注浆加固技术设计
        3.2.1钻孔集水
        在进行注浆加固施工前，首先必须要清理工作面，确保工作面不存在灰渣等杂物。然后找出呈股状的明显漏水点的确切位置，结合实际情况，以此位置为中心，设置引水孔。引水孔只需1到2个即可，直径要超过70毫米。在引水孔内，安装自制封孔器并对其进行加强，从而实现对明水的有效集中。
        3.2.2布置注浆孔，治理散水
        对于散水，其治理方法是根据隧道断面的大小以及钻孔作用的要求，结合需要注浆的段长、范围以及岩溶的发育情况，还要充分考虑单个注浆钻孔能够发挥作用的有效范围以及含水层的分布等多方面情况，通过综合分析，最终确定注浆钻孔位置。在进行注浆钻孔治理区域间的散水时，必须要采取深浅结合的方式，以梅花形布置注浆钻孔，从而对散水达到良好的治理效果。
        径向孔位分布图

在案例工程中，其注浆施工区域主要有两个部分，在施工过程中，要从洞口向着掌子面进行施工。两个漏水区域分别为A区和B区，其中，A区漏水严重，而且岩性较为脆弱，很容易受到开挖爆破的影响。在布置钻孔时，必须要布置成深浅交错的梅花形钻孔，孔深为3米和5米，孔距为1.5米。在B区，漏水问题较A区要小，因此虽然布置钻孔形态与孔深与A区相同，但孔距可为2米。

        在实施注浆加固施工中，岩层裂隙中所含有的水很可能受到注浆的引导，从而流向洞孔的方向。为了有效防止这一问题的发展，在B区靠近洞口处，必须要外延两排孔，孔深在原来的基础上加深1米。同时还要在掌子面处布置两排斜孔，斜孔位置就在初支边缘处，达到有效降低爆破对注浆区域的影响的目的。两排斜孔的深度也为3米和5米，需要交错分布。每个孔与初支面之间的夹角应为10度[2]。
        3.2.3一次成孔自上而下分段注浆
        在进行钻孔时，必须要一次成孔，也就是说，一次钻孔就必须要达到孔的深度，一个孔不能钻两钻甚至是多次。在完成钻孔后，使用孔内分隔器，对孔内进行分段，一个孔分为数段然后进行分段注浆。这种注浆施工方法，解决了反复钻孔、注浆以及扫孔的问题，简化了工序，同时对注浆孔口中的封闭质量，起到了大幅度提高的作用，同时也提高了孔口对封闭的承压能力。
        4、注浆施工过程
        4.1钻孔及注浆施工
        在进行钻孔时，位置和角度偏差必须要达到设计要求，同时每钻进一段就要立即对其进行检查，一旦发现问题必须要及时进行纠偏。
        在进行注浆施工时，首先必须要进行压水试验，确定孔的稳定性后，再对钻孔进行冲洗。需要注意，当出水管流出的水已洁净，仍需要再冲洗10分钟，总冲洗时间不得少于30分钟。
        冲洗结束后，要进行注浆试验检验浆液的水灰比，不同的水泥有不同的重量比，而且比级也各不相同，要结合实际情况，确定重量比和比级。
        在注浆过程中，必须要按照相关标准规定进行注浆，其结束标准为所有注浆孔，均达到单孔结束要求，具有良好的封闭性和稳定性即可封孔。
        4.2检验注浆加固施工后的堵水效果
        在完成注浆加固施工后，要对施工效果进行检验。一般来说有两种检验方法，即直观检查法、现场和室内试验法两种。直观检查法就是观察表面是否有明显的线状流水，局部是否有水渍，如果没有，就表示注浆加固施工取得了良好的堵水效果。
        现场和室内试验则需要抽取5%的注浆孔逐一进行检查，取出岩心在室内进行试验，检测7天单轴抗压强度是否达到设计要求[3]。
        结束语
        在富水岩溶地层修建长大隧道，极易发生涌水事故。因此，为了保证隧道工程能够顺利施工，保证施工质量以及安全性，必须要采取有针对性的措施预防和解决涌水事故的发生，有效提高岩溶隧道施工的质量和安全性，为我国交通事业的发展进步，提供保障。
        参考文献：
        [1]张广泽，冯君，崔建宏.高速铁路隧道岩溶灾害及防治关键技术研究[J].铁道标准设计，2018，62（11）：108-113.
        [2]张金夫，汶文钊.大瑞铁路大柱山隧道高压富水断层处理技术[J].现代隧道技术，2018，55（3）：160-166.
        [3]程强强.岩溶隧道涌水注浆加固关键技术研究[J].建筑技术，2017，48（3）：230-232.
        单位：中铁二十三局集团第三工程有限公司