中铁十七局集团第五工程有限公司 山西太原 030032
摘要：本文主要介绍在西藏高原特殊的自然环境和地质条件下，修建新建川藏铁路拉萨至林芝段长大隧道面临突水涌泥难题及采取的主要施工方法和技术措施，为高原地区隧道施工积累经验。
关键词：高原 铁路隧道 突水涌泥 帷幕注浆 施工技术
1、工程概况
中铁十七局集团第五工程有限公司承建的新建川藏铁路拉萨至林芝段LLZQ-11标，拉萨至林芝铁路位于西藏自治区东南部，线路从拉日铁路协荣站引出，向东经贡嘎、扎囊、乃东、桑日、加查、朗县、米林至林芝，是西藏自治区对外运输通道的重要一段，也是川藏、滇藏铁路的重要组成部分。
其中扎绕隧道位于年轻唐古拉山与喜马拉雅山之间的藏南谷地高山区，山高谷深气候极端恶劣。山脉呈南北纵贯延展，谷岭相间，地势起伏跌宕。区内山势雄伟，隧址区内最高点位于隧道轴线左侧山脉，标高为3630m；最低点位于隧道出口宽谷地带，标高为3058m。扎绕隧道进口施工至D2K375+035掌子面处拱顶右侧发生掉块及渗水现象，施工人员及时撤离施工现场，随后掌子面拱顶发生大量块石及泥沙涌出现象，施工现场开挖台架、管线短时间内被泥沙及块石掩埋。
2、处理措施
2.1止浆墙及钻机操作平台
隧道内注浆施工需施做止浆墙，止浆墙采用C30混凝土浇筑，厚度2.0m，最薄处不得小于1.5m，高度6.0m，止浆墙底部虚渣需清理干净。止浆墙可分上、下两部分浇筑，错台不超过1m，上台部分连接处需有接茬钢筋。混凝土浇筑前在止浆墙内埋设3～5根Φ108排水管，实际埋设数量以将水排干不影响止浆墙施工为准。止浆墙周边采用两环Φ32钢筋与周边初支连接锚固，锚固钢筋长度2.0m，环向间距1.5m，插入止浆墙和初支各1.0m。钻机操作平台采用C25混凝土浇筑20cm厚，平台顶面距离拱顶5.0m，长度不短于9m，便于钻机移动。平台两侧及靠近止浆墙侧均预留0.8m不浇筑混凝土，作为排水沟。钻机操作平台修建完成后施做钻机爬坡坡道，宽度不小于3m，角度不大于25°。
2.2径向注浆
为防止全断面注浆过程中浆液回流挤裂掌子面后方初支，止浆墙及钻机操作平台修建完成后，在掌子面后方9m范围初支施做径向注浆（仅在第一循环注浆施做）。小导管采用Φ42钢管制作，长度4.5m，间距1.5m×1.5m梅花型布置。注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比：水灰比1：1，水泥浆与水玻璃体积比为1：1。注浆压力0.5～1.0MPa。小导管外露长度20cm，前端加工成锥形封闭，沿管壁每15cm钻设1对φ8mm溢浆孔。
2.3加固范围
第一循环注浆加固长度25m（含止浆墙），开挖长度20m（含止浆墙），预留5m作为止浆盘，后续循环根据第一循环注浆施工及开挖情况确定加固段长。径向加固至开挖轮廓线外5m（仰拱下加固至开挖轮廓线外3m）。浆液扩散半径2.0m，终孔断面孔间距不大于3.1m，共设25m终孔断面和15m补充断面两个注浆断面，共53个注浆孔。在实际施工过程中出现涌水、涌沙量较大或其他明显异常的情况，及时采取周边补孔设计，作为补充注浆及效果检查之用。
2.4注浆工艺
根据此地层情况，超前注浆施工采用前进式分段钻孔注浆工艺和钻杆后退式分段注浆工艺相结合的施工工艺。前进式注浆分段长度5~8m，或用水量超过5m³/h停钻注浆。钻杆后退式注浆分段长度为2~4m，施工中可根据地质和实际情况调整。
2.5注浆材料
为满足堵水加固的要求，现场采用以早强硫铝酸盐水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆为主，普通水泥单液浆为辅的浆液。施工过程根据涌水情况及地质情况进行选择调整。注浆材料及规格型号如下：
快硬硫铝酸盐水泥：42.5；
普通硅酸盐水泥：P.O 42.5；
水玻璃：浓度：40Be’，模数：2.4～2.8。
浆液配比参数如表1所示。
表1 浆液配比参数表
2.6注浆顺序
按发散-约束型注浆按“先外后内，自下而上、间隔跳孔”原则进行。先在掌子面选取5个注浆孔进行前进式分段注浆并兼做地质探孔，然后按照B序孔→A序孔→C序孔→D序孔的施工顺序进行施工。
2.7超前管棚及泄水孔施工
（1）全断面注浆完成后在拱部140°范围施做管棚，外插角5°，环向间距32cm，管棚长度25m，每循环打设25根。管棚采用Φ108无缝钢管制作，节长3m，每两节管棚采用40cm长Φ76套管作为接头进行焊接，管棚前端加工成锥形封闭，沿管壁每50cm钻设一对φ10mm溢浆孔。管棚注浆采用普通水泥单液浆，注浆压力不大于3MP。
（2）管棚施做完成后在掌子面后方5m处初支拱部120°范围施做5个泄水孔，泄水孔外插角20°，终孔断面在开挖轮廓线外10.57m。可将注浆加固圈外地层水引排，保证掌子面开挖安全。泄水孔施工前需在拱部立套拱两榀并挂网喷砼，作为泄水孔施工导向结构。泄水孔施工时需安设Φ108孔口管和配套的高压止水闸阀，以防孔内大量涌泥。
2.8注浆结束标准
（1）单孔注浆结束标准
a.注浆压力达到设计注浆终压，并维持5~10min，即可结束该孔注浆。
b.注浆过程当实际注浆量达到设计注浆量1.5倍，压力未达到设计终压，可调节浆液凝结时间，使得压力到达设计终压，结束注浆。
（2）全段结束标准
a.所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；
b.注浆后隧道预测涌水量小于1m³/（d.m）。
依据注浆量分布，取薄弱环节设计检查孔，按总注浆孔的5%设计检查孔，检查孔满足出水量不超过0.5L/m•min。
2.9注浆效果检查
钻孔检查法：按总注浆孔的5%设置检查孔，检查孔应在均布的原则下，结合注浆资料的分析布设；检查孔应无涌泥、涌砂，不塌孔，渗水量应小于2L/min或小于设计涌水量，否则应予补注。采用孔内成像仪器观察检查孔成孔情况及浆液分布情况。
3、主要进度指标
每循环超前注浆按3孔/天，计18天；管棚按6根/天，计4.5天；泄水孔按2孔/天，计2.5天；检查孔按3孔/天，计1.5天，合计每循环施工26.5天。未考虑径向注浆及进出场时间。
4、质量保证措施
（1）在钻孔过程中如遇涌水，单孔出水量小于2m3/h，继续钻进；若水量在2～5m3/h，则注意观察水量变化情况，并通知值班技术工程师，决定是否注浆；若水量大于5m3/h，则停止钻进，退出钻杆，进行注浆，同时通知项目技术负责人到现场制定有关处理方案；
（2）配制浆液严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量；水泥在倒入搅拌桶前捡去其中的水泥纸及包装线等杂物，要在倒入口安装过滤筛；
（3）水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中要不停地搅动，注意观察，防止浆液离析，影响配比参数；
（4）注浆泵水泥浆吸浆头安设吸浆笼头，水玻璃吸浆头用纱网包裹，防止大颗粒吸入卡在注浆泵的圆球与胶圈间造成吸浆能力减弱，并间隔一定时间提起吸浆头晃动，防止浆液堵塞吸浆头；
（5）注浆管路连接完毕后，关闭进浆阀，打开泄压阀先压水检查注 浆管路的密闭性，各种连接应连接牢固，防止高压下脱开伤人；
（6）注浆开始时，先打开进浆阀，再关闭泄浆阀；注浆结束时，先关闭进浆阀，再打开泄浆阀，待泄压后清洗管路并拆卸注浆管路；
（7）注浆过程中遇到突然停电时，要立即拆卸下注浆胶管，用高压水冲洗干净管内的浆液，与洞外联系后如停电时间较长时，注浆管全部拆下冲洗，注浆泵也要拆洗，将搅拌机中浆液放入储浆桶后清洗搅拌机；
（8）注浆过程中，若地层吸浆量很大时，注浆压力长时间不上升，可通过调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，以达到控制注浆范围的目的；
（9）注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆泵工作，打开泄浆阀泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆，如是管路堵塞，则清除故障后继续注浆，如管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆；
（10）注浆过程中，如发生其它孔串浆，可关闭该串浆孔继续注浆，但若发生频繁时，应加大钻孔与在注浆孔的间隔或钻一孔注一孔，减少串浆现象；
（11）注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时，可通过间歇注浆技术或通过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵，但若无效时，可暂停该孔注浆，分析原因，采取其它措施；
（12）注浆过程中，要保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断，注浆连接件、注浆变头应经常清洗干净，注浆结束后，一定要清洗管路，清洗完以后，把注浆管从注浆法兰盘上拆掉，并及时把注浆法兰盘从孔口管上拆掉，以便下一次扫孔；
（13）严格按照设计的段长进行分段注浆，不得任意延长分段长度，必要时可进行重复注浆，以确保注浆质量；
（14）钻孔时，值班工程师应注意出水量，并按时测定出水量。
5、安全保证措施
（1）注浆压力从低到高逐渐加压，但注浆压力不易过高，达到设计注浆压力即可停止注浆，避免过多的扰动地层；
（2）施工时项目部应安设有一定排水能力的排水系统，施工中应做好排水准备工作，以防止施工中大量涌水形成危害；准备好抢险材料，做好抢险准备工作；
（3）钻孔、注浆人员熟练掌握有关作业规程；禁止在不停机械的情况下进行任何修理；注浆泵及管路内压力未降至零时，不拆除管路或松开管路接头，以免浆液喷出伤人；钻机和注浆泵由专人负责操作，未经同意其他人不得操作；注浆人员在拆管路、操作注浆泵时戴防护眼镜，以防浆液溅入眼睛；
（4）注意用电安全，高空作业应有防坠落措施，采用合格电线，并安装漏电保护装置，防止漏电，布线、接头时要做到安全无障；
（5）在扫孔过程中，人员撤离到安全地带，防止由孔口吹出土石块伤人；
（6）每一孔注浆完成后，先泄压，再拆管，防止注浆管内高压伤人；
（7）在钻孔、注浆过程中加强洞洞内量测和检查，随时掌控围岩变形情况，如发现围岩变形异常，立即采取措施；
（8）钻孔、注浆上下同时作业时，搭设支架必须牢固，同时支架上必须面铺木板，以满足支架上人员和机械设备的安全正常使用；
（9）钻机、注浆泵应定期保养，修护，加油；
（10）洞内掌子面后方30m范围内要加固，注浆期间洞内要加强监测。
（11）掌子面应有安全警报系统和通信系统，并配备足够内力的排水系统和应急材料，防止涌水、突泥，一旦其它掌子面出现险情，立即报警，组织现场人员撤离。
6、注浆效果评定意见
超前注浆施工结束后，采用孔内成像仪器观察检查孔成孔情况及浆液分布情况，结合现场实际注浆后渗漏水情况，表明本次注浆效果达到了注浆堵水要求。
7、结论
本次注浆施工严格按照注浆方案进行施工，通过分析法、观察法及检查孔法对注浆效果进行分析评定，综合注浆效果评定方法分析，可以得出以下结论：
注浆方案可以达到现场实际渗漏水堵水要求。