簡(jiǎn)述隧道富水區(qū)域施工方案的確定以慈母山隧道為例

1、簡(jiǎn)述隧道富水區(qū)域施工方案的確定以慈母山隧道為例摘要：本文以慈母山隧道富水區(qū)域YK0+407YK0+433的施工為例，介紹了該項(xiàng)目在富水區(qū)域施工中如何確定施工方案，在較為復(fù)雜的地質(zhì)條件下確保施工方案的安全性、合理性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，為在類(lèi)似地質(zhì)條件隧道工程施工方案的確定提供借鑒。關(guān)鍵詞：隧道; 富水區(qū)域; 施工一、工程概況 慈母山隧道及連接道(峽江路)一期工程系重慶市重點(diǎn)工程項(xiàng)目。全長(zhǎng)8.57公里，為城市快速干道，其中慈母山1號(hào)隧道.慈母山2號(hào)隧道及長(zhǎng)嶺崗隧道長(zhǎng)約5.8公里。慈母山為重慶南山山系的一段，該山系植被茂盛，地形.地貌較為復(fù)雜。慈母山隧道穿過(guò)地帶最高處埡口高程為548m，隧道最低處出口

2、高程約為204m，隧道穿過(guò)地帶相對(duì)高差達(dá)344m。隧道最大埋深約304m，為構(gòu)造剝蝕脊?fàn)畹蜕降孛?，山脊兩?cè)橫向沖溝較發(fā)育，呈現(xiàn)與慈母山山脈走向近垂直的山脊與溝谷相間分布的地貌特征，地形坡度大，地下水豐富。若隧道開(kāi)挖過(guò)程中一旦發(fā)生涌水，大量排水將會(huì)引起地下水位大幅度下降，直接影響慈母山生態(tài)環(huán)境和周邊居民的生產(chǎn).生活用水，也可能引起局部地面的塌陷或開(kāi)裂。因此，慈母山隧道在富水區(qū)采取了“以堵為主.限量排放”的原則進(jìn)行處理，但是在施工中發(fā)生的涌水突泥是采取超前預(yù)注漿還是后注漿，這需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工具體情況進(jìn)行決策，達(dá)到施工方案和合理性性.可行性和經(jīng)濟(jì)性。本文重點(diǎn)介紹慈母山隧道富水區(qū)域YK0+407YK0

3、+433段的施工技術(shù)。 二、工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 根據(jù)設(shè)計(jì)資料，慈母山隧道處于川東陷褶束地質(zhì)構(gòu)造單元上，出露圍巖揭示有第四系全新統(tǒng).侏羅系中下統(tǒng)自流井組.三疊系上統(tǒng)須家河組.中統(tǒng)雷口坡組及下統(tǒng)嘉陵江組地層，在背斜兩翼呈不等厚對(duì)稱(chēng)分布。慈母山沿線(xiàn)跨越南溫泉背斜，發(fā)育有涼水井?dāng)鄬?黃山斷層。構(gòu)造裂隙較發(fā)育，以背斜構(gòu)造部位.向斜軸部及斷層帶附近較為集中。根據(jù)地勘，采用地下水逕流模數(shù)法.大氣降雨入滲法計(jì)算隧道單洞平水期涌水量均為2500 m3/d左右；地下水動(dòng)力學(xué)法計(jì)算結(jié)果為3000 m3/d(平水期)左右，隧道豐水期涌水量采用平水期的3倍。 三、超前鉆孔探水作業(yè)過(guò)程 慈母山隧道右線(xiàn)開(kāi)挖至YK0+402

4、時(shí)，為三疊系上統(tǒng)須家河組圍巖構(gòu)造，裂隙水較發(fā)育，掌子面和左.右側(cè)邊墻出現(xiàn)股狀水，水量約60 m3/h，由于進(jìn)口為反坡施工，大量積水對(duì)施工造成一定影響，若盲目開(kāi)挖，一旦發(fā)生大的涌水必然導(dǎo)致隧洞受淹，而且掌子面圍巖破碎.裂隙發(fā)育，如果不及時(shí)對(duì)裂隙水和破碎圍巖進(jìn)行處理，將可能造成隧道坍方及地下水的嚴(yán)重流失給慈母山的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重破壞。為了確?，F(xiàn)場(chǎng)安全，參建各方一致決定對(duì)掌子面進(jìn)行探水施工，進(jìn)一步確定前方地質(zhì)情況。 隨即施工人員在YK0+402斷面實(shí)施超前鉆孔探水作業(yè)。探水孔縱向探測(cè)長(zhǎng)度30m，終孔為開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外5m。首先，在掌子面左.右兩側(cè)底部鉆設(shè)探水孔，左側(cè)T1鉆孔至5m左右時(shí)，有水流出，水量約

5、20m3/h，終孔后水量基本無(wú)變化。右側(cè)T2孔鉆至8m左右時(shí)出水，水量約25m3/h，基本無(wú)壓力，鉆至終孔后，水量基本保持穩(wěn)定，水質(zhì)清澈。右側(cè)T2孔出水后，左側(cè)T1 孔出水量無(wú)明顯減小，因此可以判定該出水點(diǎn)出水與左側(cè)底部出水不為同一水源。隨后在掌子面中部拱腰位置進(jìn)行探水作業(yè)，左側(cè)T3孔探孔鉆至6m時(shí)，出水水量約21m3/h，水質(zhì)清澈。該孔出水后，原探水孔出水量有所減小，但不明顯。右側(cè)T4孔鉆至5米時(shí)，出水水量約25m3/h。由于探水孔為90探孔，滿(mǎn)孔出水，很難判斷斷面涌水范圍，不排除發(fā)生大涌水的可能。隨后在右側(cè)T1探孔上方又鉆設(shè)探水孔T5，該孔水量約25m3/h，水量穩(wěn)定。由探孔情況結(jié)合初步分

6、析，繼續(xù)向前施工，發(fā)生較大突水涌泥的可能性不大，為了保證工程進(jìn)度和工期要求，決定加大現(xiàn)場(chǎng)抽排水能力，同時(shí)對(duì)涌水量繼續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，根據(jù)涌水量監(jiān)測(cè)情況和現(xiàn)場(chǎng)圍巖確定下一步的施工方案。 四、施工方案確定 根據(jù)對(duì)涌水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，水量逐漸減小，在2030m3/h基本為定值保持平衡，這說(shuō)明涌水補(bǔ)給資源不強(qiáng)，但短時(shí)間內(nèi)排完的可能性不大，不會(huì)對(duì)開(kāi)挖施工造成影響，采取排放措施不會(huì)影響施工斷面的安全開(kāi)挖，開(kāi)挖后不會(huì)形成較大涌水。若采取超前預(yù)注漿施工必然占用工作面，且注漿周期長(zhǎng)，投入大，無(wú)論從工期.經(jīng)濟(jì)還是方案的可行性方面考慮都不是最優(yōu)方案。因此決定在水量不發(fā)生異常的情況下圍巖支護(hù)參數(shù)遇水降一級(jí)施工，加強(qiáng)排水

7、，繼續(xù)開(kāi)挖施工，先開(kāi)挖排放，后處理。由于該段隧道為反坡施工，易積水，為了減少積水對(duì)施工的干擾，滿(mǎn)足防排水設(shè)計(jì)要求，因此在該段開(kāi)挖通過(guò)后，對(duì)該段大面積淋水進(jìn)行徑向注漿堵水處理。具體施作如下： 1.縮短開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺，加強(qiáng)圍巖支護(hù)。 隧道右線(xiàn)掌子面YK0+402圍巖原設(shè)計(jì)為級(jí)，支護(hù)參數(shù)為：6.5鋼筋網(wǎng)局部掛網(wǎng)；22系統(tǒng)錨桿1.0m1.0m L=3.0m；C25噴射混凝土12。為確保施工安全，防止隧道坍塌，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照“新奧法”進(jìn)行施工，縮短循環(huán)進(jìn)尺，進(jìn)尺控制在1m范圍內(nèi)，堅(jiān)持“一炮一支”的原則進(jìn)行施工，同時(shí)加強(qiáng)圍巖支護(hù)，將原設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)調(diào)整為：拱頂90范圍內(nèi)施工42超前小導(dǎo)管40L=4.0m；

8、H-1212格柵鋼架縱向間距為1米；全斷面掛設(shè)8鋼筋網(wǎng)；C25噴射混凝土20。 2.出水部位徑向注漿 在該段富水區(qū)開(kāi)挖及初期支護(hù)通過(guò)后，對(duì)該段大面積淋水和股狀水進(jìn)行徑向注漿堵水處理，具體為：(1).徑向注漿加固范圍為開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外4m；(2).徑向注漿孔梅花型布置，開(kāi)孔環(huán)向間距1.0m，縱向間距1.0m，注漿孔垂直于開(kāi)挖輪廓線(xiàn)布設(shè)；(3).注漿孔采用風(fēng)鉆鉆孔，成孔后安設(shè)42mm注漿小導(dǎo)管，管長(zhǎng)4m，并封閉孔口周?chē)?4).布孔完畢后，在注漿管周?chē)鷩娚浠炷练忾]，以防止注漿過(guò)程中跑漿，保證注漿效果；(5).采取全孔一次性注漿方式進(jìn)行隧道周邊圍巖加固堵水，其中，注漿速度按510L/min注入；注漿終

9、壓按2.02.5Mpa進(jìn)行控制；單孔注漿量按=R2Hn（1+）進(jìn)行計(jì)算確定，式中：注漿量（m3），R擴(kuò)散半徑（m），H注漿段長(zhǎng)（m），n地層裂隙度或空隙率，漿液填充率，漿液損失率；水灰比按 W:C=0.6:1控制；水泥與水玻璃按 C:S=1:1控制；普通水泥水玻璃雙液漿波美濃度按 3035Be控制；注漿順序按兩序孔進(jìn)行，即先跳孔跳注單序孔，然后注剩下的雙序孔。這樣，通過(guò)實(shí)施約束型注漿模式，實(shí)現(xiàn)擠壓密實(shí)的注漿目的。 3.注漿效果 通過(guò)對(duì)富水段實(shí)施徑向注漿，該段的大面積淋水得到了有效的封堵，并對(duì)該破碎段的圍巖進(jìn)行了加固補(bǔ)強(qiáng)，使得該段達(dá)到不滲不漏的效果，滿(mǎn)足防排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，取得較好的成效。 五、結(jié)論

10、與體會(huì) 慈母山隧道富水區(qū)域YK0+407YK0+433未采取超前預(yù)注漿方案，而采取了先開(kāi)挖，再加強(qiáng)圍巖支護(hù)形式，后徑向注漿的方案，取得了顯著的效果，通過(guò)對(duì)該富水帶的施工，有以下幾點(diǎn)體會(huì)： (1).首先應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料及施工現(xiàn)場(chǎng)掌子面的巖層性質(zhì)，判斷該施工段所處地層性質(zhì)及發(fā)生較大含水構(gòu)造.巖溶的可能性。 (2).為了確保隧道安全.順利施工，針對(duì)富水區(qū)可采取多種超前地質(zhì)預(yù)測(cè)報(bào)手段，其中超前鉆孔探水是最直接有效的方法。雖然超前探水孔不能全面反映斷面內(nèi)所有涌水點(diǎn)，但可以根據(jù)探孔內(nèi)涌水量大小及涌水壓力大小，經(jīng)過(guò)深入分析，對(duì)開(kāi)挖施工后可能產(chǎn)生的危害進(jìn)行評(píng)估，確保最終判斷的準(zhǔn)確性，為選擇合理.經(jīng)濟(jì)的施工方案提供依據(jù)。 (3).對(duì)于反坡開(kāi)挖的隧道，出現(xiàn)涌水時(shí)，要根據(jù)涌水具體情況認(rèn)真分析，不可盲目施工，以免帶來(lái)不良影響，造成經(jīng)濟(jì)損失。要對(duì)涌水量大小進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)應(yīng)對(duì)涌水中所攜帶的涌出物進(jìn)行觀察判析。當(dāng)涌水中不含泥沙等物質(zhì)，則表明上.下游水力平衡，開(kāi)挖后地層裂隙不會(huì)逐漸增大，也不會(huì)發(fā)生大的涌水，可采取非超前預(yù)注漿方案。 (4).超前預(yù)注漿方案是針對(duì)地層涌水的一種處理措施，注漿措施的實(shí)施是否適宜，應(yīng)與地質(zhì)特征結(jié)合起來(lái)