青云山隧道F9斷層超前帷幕注漿加固施工技術(shù)

金坤學(xué)

摘 要：青云山隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并穿越12條斷層破碎帶，其中F9斷層為所有斷層破碎帶中長(zhǎng)度最長(zhǎng)、預(yù)測(cè)涌水量最大、圍巖滲透系數(shù)最大的斷層破碎帶，且由于實(shí)際斷層位置與設(shè)計(jì)位置存在很大的偏差，于3月12日發(fā)生突發(fā)生特大涌水，結(jié)合涌水發(fā)生的原因分析，針對(duì)斷層采用了超前帷幕注漿加固方法通過該斷層，本文詳述了帷幕注漿參數(shù)的確定、注漿方法的選定與優(yōu)化、注漿質(zhì)量控制與注漿效果檢查等，并結(jié)合施工過程總結(jié)出存在的不足和持續(xù)改進(jìn)措施，為今后隧道經(jīng)過類似斷層施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：斷層 破碎帶 超前帷幕注漿 注漿效果 質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0088-06

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)情況

根據(jù)施工圖紙對(duì)該斷層設(shè)計(jì)情況，該段層于DK502+230里程處與線路接近正交，屬壓扭性斷層，內(nèi)部為碳酸鹽化蝕變及石英巖脈填充，裂隙主要產(chǎn)狀：1500∠710，隧道通過含水體的長(zhǎng)度為55 m，滲透系數(shù)為1.1 m/s，預(yù)測(cè)涌水量為12196 m3/d，最大單位涌水量為221.75 m3/d.m，該斷層在地貌上形成了深切的沖溝，地表匯水面積大，沖溝上下游數(shù)量變化較大，導(dǎo)水性極好，屬?gòu)?qiáng)富水段。在該斷層地段為正英正長(zhǎng)斑巖與凝灰熔巖不整合接觸富水構(gòu)造。

1.2 掌子面突發(fā)涌水情況概述

左線進(jìn)口涌水自3月10日下午開始滲水以來，我們立即組織測(cè)量人員對(duì)洞內(nèi)涌水情況及水水位進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在左線進(jìn)口地段采用積水深度和洞身淹沒長(zhǎng)度，根據(jù)隧道凈空寬度及坡度，結(jié)合抽排水量，計(jì)算實(shí)時(shí)涌水量。同時(shí)，對(duì)地表水徑流也進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，目前施工地段埋深600余米，地表有一寬約300 m溝谷，林木茂密，植被較好，谷底徑流量約為50 m3/h，且徑流不連續(xù)，經(jīng)過沿溝底觀察，每隔100 m左右溝底基本無水流，沿溝底下游100 m左右又重新出現(xiàn)水流，這表現(xiàn)為地表水暗流或與隧道涌水貫通后直接滲入隧道內(nèi)的可能性。在3月12日下午4時(shí)以后，隧道左線進(jìn)口因突發(fā)特大涌水淹沒斜井交叉口以后，水位監(jiān)測(cè)方式為在斜井井身安全地段對(duì)水位標(biāo)高進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)水位標(biāo)高計(jì)算隧道內(nèi)的淹沒面積，計(jì)算隧道內(nèi)所有水庫(kù)容量，確定實(shí)時(shí)涌水量。經(jīng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，隧道出現(xiàn)最大涌水時(shí)間為3月13日零晨，其涌水量峰值達(dá)到2300 m3/h，之后涌水量出現(xiàn)回落，截止3月17日下午觀測(cè)顯示，水量基本保持在850～1000 m3/h之間，隨后涌水量仍表現(xiàn)為逐步衰減趨勢(shì)，截止4月10日涌水量觀測(cè)，左線進(jìn)口掌子面涌水量已基本穩(wěn)定在450～500 m3/h之間，且洞內(nèi)涌水量隨地表降雨量無明顯變化。

1.3 突發(fā)涌水原因分析

該地段地質(zhì)條件為F9斷層影響帶，屬壓扭性斷層，斷層及影響帶寬度約115 m，隧道上部為凝灰質(zhì)砂礫巖與二長(zhǎng)斑巖接觸帶，為富水構(gòu)造。同時(shí)沿F9斷層影響帶地貌上形成了深切的沖溝，地表匯水面積大，水量豐富。從地質(zhì)縱斷面分析，在DK502+015～DK503+500段落，有長(zhǎng)達(dá)1435 m的次火山巖類的侵入巖，以巖株形式侵入上部凝灰質(zhì)砂礫巖形成非整合接觸帶，受后期多次構(gòu)造影響，該非整合接觸帶和上部的凝灰質(zhì)砂礫巖節(jié)理裂隙發(fā)育，成為富水構(gòu)造。該處隧道埋深575 m，地下水位埋深115 m，形成高壓水頭。F9斷層帶切穿凝灰質(zhì)砂礫巖和二長(zhǎng)斑巖非整合巖性接觸帶，及上部富水構(gòu)造，成為富水構(gòu)造排水通道。當(dāng)隧道掘進(jìn)到DK502+385處，掌子面拱頂出現(xiàn)滲水，在處理過程中，因上部高壓水頭的作用，隧道拱部巖壁被擊穿，產(chǎn)生突發(fā)性大涌水。

2 涌水地段加固處理方案

2.1 總體施工方案

根據(jù)隧道帷幕注漿預(yù)加固長(zhǎng)度，加固里程為DK502+401～DK502+341，共計(jì)60 m加固長(zhǎng)度，分為兩個(gè)注漿循環(huán)。根據(jù)已開挖地段地質(zhì)及涌水情況，為保證隧道安全，首先進(jìn)行注漿堵水，在現(xiàn)有掌子面退后10 m施作一厚度不小于6 m的止?jié){墻，并結(jié)合擬采用的注漿鉆孔設(shè)備及洞內(nèi)操作空間要求，止?jié){墻按臺(tái)階式設(shè)置，在止?jié){墻基礎(chǔ)處施作臨時(shí)仰拱作為嵌入式基礎(chǔ)，嵌入圍巖80～120 cm，并施作錨桿，以保證止?jié){墻與巖體可靠連接，錨桿采用Φ25砂漿錨桿，長(zhǎng)度3.0 m，間距0.5×0.5 m，止?jié){墻采用C30混凝土澆筑，以保證止?jié){墻的穩(wěn)定可靠，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值70%以后再進(jìn)行帷幕注漿施作。帷幕注漿按照注漿加固圈8 m考慮，并采用分段前進(jìn)式注漿，每循環(huán)加固長(zhǎng)度為35 m，注漿后開挖30 m，預(yù)留5 m作為下一循環(huán)止?jié){巖盤。注漿材料采用水泥凈漿液或水泥-水玻璃雙液漿，注漿終壓采用在靜水壓的基礎(chǔ)上加上1.0～1.5 MPa，根據(jù)地下水位情況，洞內(nèi)靜水壓預(yù)測(cè)值為4.0 MPa，因此注漿壓力選取5.0～5.5 MPa。

2.2 帷幕注漿施工措施

2.2.1 止?jié){墻施工

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)涌水及塌體情況，保證施工安全，止?jié){墻施作位置在掌子面退后10 m處開始施作，呈臺(tái)階式設(shè)置，止?jié){墻基礎(chǔ)擴(kuò)挖施作臨時(shí)仰拱，擴(kuò)挖深度80～120 cm，并施作抗滑錨桿，止?jié){墻采用分層澆筑，每層澆筑高度2～3 m，計(jì)劃分四層澆筑完成，在線路兩側(cè)邊墻分層次預(yù)埋6～8組Φ200泄水鋼管，并配止水閘閥，止?jié){墻按照單面模板的方式架立外模，內(nèi)側(cè)采用集中引排水的方式，使止?jié){墻內(nèi)側(cè)混凝土直接覆蓋于坍塌體之上。止?jié){墻施工示意圖如圖1所示。

2.2.2 鉆孔布置

根據(jù)變更設(shè)計(jì)圖紙要求，帷幕注漿孔呈圓環(huán)布置，隧道開挖輪廓線按照Vb襯砌類型開挖邊界線，結(jié)合擬采用的鉆機(jī)設(shè)備（德國(guó)寶峨鉆機(jī)KR-805）的作業(yè)空間及操作旋轉(zhuǎn)靈活性，并充分考慮到隧道四周加固圈及注漿擴(kuò)得散半徑的對(duì)稱性，采用隧道上半斷面進(jìn)行開孔布置，輻射至隧道全斷面加固圈的方式進(jìn)行，以Vb型襯砌拱頂開挖輪廓線以下400 cm為基準(zhǔn)圓心進(jìn)行布置，其孔口布置圖如圖2所示。endprint

根據(jù)擴(kuò)散半徑及設(shè)計(jì)終孔間距3～4 m的要求，終孔布置均按照隧道輪廓線外8 m并與之同心的圓環(huán)進(jìn)行布置，計(jì)算孔口與孔底坐標(biāo)，并以此為依據(jù)計(jì)算其鉆孔時(shí)隧道軸向水平偏角與立角。鉆孔布置縱斷面圖如圖3所示，孔底如圖4所示。

由于采用半斷面布置開孔，加之鉆孔數(shù)量相對(duì)較大，為了保證每一鉆孔的孔口與孔底坐標(biāo)控制，采用精確測(cè)量孔口坐標(biāo)，準(zhǔn)確控制鉆孔水平偏角和立角的措施，對(duì)各個(gè)鉆孔坐標(biāo)及角度進(jìn)行了計(jì)算。

2.2.3 鉆孔注漿工藝流程

（1）鉆孔注漿工藝流程

（2）鉆孔

①止?jié){墻采用C30素混凝土，首先鉆進(jìn)φ130孔并安裝孔口管。

②調(diào)整鉆桿的仰角和水平角，移動(dòng)鉆機(jī)，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔口管方向。

③利用多功能鉆機(jī)角度控制器對(duì)鉆桿角度進(jìn)行調(diào)整。

④采取分段前進(jìn)式注漿，每段長(zhǎng)度為5～10 m，并根據(jù)鉆孔揭示地質(zhì)圍巖狀狀進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)在鉆孔過程中發(fā)生高壓突水等復(fù)雜地質(zhì)情況時(shí)，立即暫停止鉆進(jìn)，并采用微型攝像頭探錄已鉆孔孔壁地質(zhì)情況，并根據(jù)探明的情況調(diào)整鉆孔參數(shù)，采取注漿封孔，然后再鉆下一段的方式進(jìn)行，直至設(shè)計(jì)孔深。

⑤鉆孔按先外圈，后內(nèi)圈，先下部后上部，由近到遠(yuǎn)的順序進(jìn)行。外圈孔，可先鉆底層孔，之后鉆上層孔，內(nèi)圈鉆孔與外圈孔一樣先下后上。后序孔可檢查前序孔的注漿效果。逐步加密注漿。一方面可根據(jù)鉆孔的情況，調(diào)整注漿參數(shù)；另一方面如果鉆孔情況證明注漿效果已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即可進(jìn)行下一圈孔的鉆進(jìn)，減少鉆孔的工作量，加快施工進(jìn)度。

⑥鉆機(jī)開鉆時(shí)，開孔要低壓低速鉆進(jìn)，成孔后壓力可逐步上升。遇破碎帶和溶腔充填體時(shí)，改為低壓鉆進(jìn)，謹(jǐn)防卡鉆。

（3）注漿

根據(jù)青云山隧道溶腔的性質(zhì)，注漿的原則是：1）在巖層破碎帶以填充滲透注漿為主。2）在溶腔充填物中以先填充注漿、后高壓劈裂注漿、再以滲透注漿為主。正式注漿前，先進(jìn)行注漿試驗(yàn)，以掌握漿液填充率、注漿量、漿液配比、漿液凝結(jié)時(shí)間、漿液的擴(kuò)散半徑、注漿終壓等參數(shù)，為后續(xù)注漿提供科學(xué)依據(jù)，確保注漿質(zhì)量。

2.3 徑向注漿施工措施

針對(duì)該斷層地段，若在開挖后仍有巖面出現(xiàn)較大滲水需要堵水的情況下，采用3 m徑向注漿進(jìn)行圍巖固結(jié)，注漿孔環(huán)向間距1.8 m，縱向間距2.6 m，注漿擴(kuò)散半徑為2 m，孔口管采用Φ50無縫鋼管（δ=3.5 mm）長(zhǎng)度為1 m，孔口采用閘閥作為止?jié){措施，注漿漿液采用水泥漿液，漿液水灰比根據(jù)試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)確定，注漿壓力為0.5～1.0 MPa。徑向注漿布置如圖6所示。

2.3.1 注漿原則

針對(duì)漏水影響段的滲漏水情況，并結(jié)合節(jié)理裂隙發(fā)育情況，合理選擇漿液配比，以確保灌入漿液有效的擴(kuò)散半徑，擴(kuò)散半徑控制在3 m以內(nèi)，混合漿液初凝時(shí)間控制在2 min以內(nèi)。注漿孔位布置應(yīng)遵循“分段，分批，逐步加密”的原則，針對(duì)不同的滲漏情況布設(shè)中深、淺孔，中深孔排水降壓，淺孔注漿；注漿時(shí)應(yīng)遵循“先外后內(nèi)、先稀后濃”的原則，即施工先從影響區(qū)邊緣向中心逐段逼近，灌注漿液濃度應(yīng)由稀逐漸變濃。

2.3.2 注漿工藝

（1）作業(yè)方式：注漿方式采用全孔一次性壓入或間歇式壓入進(jìn)行，便于漿液控制，必須采用雙液注漿機(jī)進(jìn)行注漿，不得采用兩臺(tái)單液注漿機(jī)替代。

（2）注漿壓力：采用“分級(jí)升壓法”進(jìn)行注漿壓力控制，開始注漿時(shí)，不宜將壓力升至過高，而應(yīng)由低到高逐漸提高，注漿壓力一般控制出水點(diǎn)壓力的2～3倍范圍內(nèi)，根據(jù)對(duì)滲水段的水頭壓力的估計(jì)值為0.7 MPa，因此，注漿壓力可取1.5～2.0 MPa范圍內(nèi)，其具體值還應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)注漿量進(jìn)行調(diào)整。

3 機(jī)械設(shè)備及人員配置

由于該段已發(fā)生大涌水，且在隧道周邊形成較大空腔體，鉆孔和注漿堵水難度較大，注漿施工按照“技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備精良、人員熟練”的原則進(jìn)行，并考慮充足的富裕度，確保注漿工作的順利進(jìn)行，其機(jī)械設(shè)備配置如表3所示，人員配置如表4所示。

4 安全保證措施

（1）把安全生產(chǎn)放在首位，加大組織力度，從行政組織上加以重視。

（2）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，嚴(yán)格按照量測(cè)間距及量測(cè)頻率對(duì)斷層地段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，實(shí)時(shí)撐握圍巖變形情況，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工方案。

（3）每項(xiàng)工序開始前均應(yīng)對(duì)工班進(jìn)行安全交底，每班上班前領(lǐng)工員、班長(zhǎng)均應(yīng)進(jìn)行班前講話，使每位工人均能按照安全要求、技術(shù)要求進(jìn)行操作。設(shè)專職安全員隨時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視，即時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患。

（4）加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的管、用、養(yǎng)、修制度，確保機(jī)況正常，嚴(yán)禁開病車、開快車等違章操作，非專職人員不得動(dòng)用各種機(jī)械設(shè)備；特種作業(yè)人員必須持證上崗。

（5）重視個(gè)人自我防護(hù)，凡進(jìn)入工地按規(guī)定佩戴安全帽。

（6）所有人員上班前4 h不得飲酒，特種作業(yè)人員上班前12 h不得服用有催眠作用的藥物。

（7）各工作面、施工路段均應(yīng)設(shè)立明顯的安全警示標(biāo)志和交通指示標(biāo)志，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)專人看守、指揮。

（8）在注漿作業(yè)開始前，應(yīng)仔細(xì)檢察圍巖及初支穩(wěn)定情況，防止因坍塌危及作業(yè)人員和機(jī)械安全事故；并派專人仔細(xì)檢查電線管路、接頭等，防止注漿過程中發(fā)生因管線破損、接頭斷開等引發(fā)事故。

（9）進(jìn)行注漿及噴漿作業(yè)時(shí)，必須配帶防護(hù)用具（安全帽、膠皮手套、雨衣褲、長(zhǎng)統(tǒng)膠靴等）。

（10）注漿時(shí)設(shè)專人注意壓力表，防止在發(fā)生管路堵塞時(shí)未及時(shí)停機(jī)引起管路壓力過高破裂或擺動(dòng)而引起的危害。在轉(zhuǎn)移注漿管時(shí)，必須首先關(guān)閉注漿機(jī)，管咀不得對(duì)準(zhǔn)人。

5 注漿加固效果

該段采用帷幕注漿加固以后，采用了超長(zhǎng)管棚進(jìn)行加固，開挖支護(hù)類型采用了0.5 MPa抗水壓襯砌進(jìn)行，即采用I18型鋼拱架全環(huán)錨噴支護(hù)，全包防水設(shè)計(jì)，抗水壓鋼筋混凝土襯砌。在開挖過程中加強(qiáng)了地質(zhì)描述和圍巖及支護(hù)體系的變形監(jiān)測(cè)工作，原松散坍塌體及前方破碎圍巖在注漿加固過程中膠結(jié)良好，裂隙充填密實(shí)，開挖過程中自穩(wěn)性良好，無掉碴掉塊現(xiàn)象。在采用臺(tái)階法施工及仰拱全環(huán)土封閉后，圍巖變形迅速收斂形成自穩(wěn)，目前該斷層破碎帶已安全通過。

6 結(jié)語

采用帷幕注漿加固斷層破碎和涌水地段是整個(gè)青云山隧道施工中的首次應(yīng)用，注漿工藝采用全斷面布孔，先外環(huán)后內(nèi)環(huán)，自下而上的注漿方式，并采用分段前進(jìn)式注漿工藝，有效防止塌孔卡鉆現(xiàn)象，并通過縮短分段長(zhǎng)度減少了其壓力損失，確保了注漿壓力的有效性。在注漿過程中全部采用高壓水先行洗孔，確保漿液的有效擴(kuò)散半徑，漿液采用單液、雙液、單雙液綜合式，并根據(jù)P-Q-T關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，達(dá)到了預(yù)期注漿效果，為青云山隧道其它斷層施工提供了一定的經(jīng)驗(yàn)積累。

參考文獻(xiàn)

[1] 卓越，孫國(guó)慶.齊岳山隧道F11高壓富水?dāng)鄬訋ё{施工技術(shù)[J].中國(guó)工程科學(xué)，2009（11）.endprint

根據(jù)擴(kuò)散半徑及設(shè)計(jì)終孔間距3～4 m的要求，終孔布置均按照隧道輪廓線外8 m并與之同心的圓環(huán)進(jìn)行布置，計(jì)算孔口與孔底坐標(biāo)，并以此為依據(jù)計(jì)算其鉆孔時(shí)隧道軸向水平偏角與立角。鉆孔布置縱斷面圖如圖3所示，孔底如圖4所示。

由于采用半斷面布置開孔，加之鉆孔數(shù)量相對(duì)較大，為了保證每一鉆孔的孔口與孔底坐標(biāo)控制，采用精確測(cè)量孔口坐標(biāo)，準(zhǔn)確控制鉆孔水平偏角和立角的措施，對(duì)各個(gè)鉆孔坐標(biāo)及角度進(jìn)行了計(jì)算。

2.2.3 鉆孔注漿工藝流程

（1）鉆孔注漿工藝流程

（2）鉆孔

①止?jié){墻采用C30素混凝土，首先鉆進(jìn)φ130孔并安裝孔口管。

②調(diào)整鉆桿的仰角和水平角，移動(dòng)鉆機(jī)，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔口管方向。

③利用多功能鉆機(jī)角度控制器對(duì)鉆桿角度進(jìn)行調(diào)整。

④采取分段前進(jìn)式注漿，每段長(zhǎng)度為5～10 m，并根據(jù)鉆孔揭示地質(zhì)圍巖狀狀進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)在鉆孔過程中發(fā)生高壓突水等復(fù)雜地質(zhì)情況時(shí)，立即暫停止鉆進(jìn)，并采用微型攝像頭探錄已鉆孔孔壁地質(zhì)情況，并根據(jù)探明的情況調(diào)整鉆孔參數(shù)，采取注漿封孔，然后再鉆下一段的方式進(jìn)行，直至設(shè)計(jì)孔深。

⑤鉆孔按先外圈，后內(nèi)圈，先下部后上部，由近到遠(yuǎn)的順序進(jìn)行。外圈孔，可先鉆底層孔，之后鉆上層孔，內(nèi)圈鉆孔與外圈孔一樣先下后上。后序孔可檢查前序孔的注漿效果。逐步加密注漿。一方面可根據(jù)鉆孔的情況，調(diào)整注漿參數(shù)；另一方面如果鉆孔情況證明注漿效果已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即可進(jìn)行下一圈孔的鉆進(jìn)，減少鉆孔的工作量，加快施工進(jìn)度。

⑥鉆機(jī)開鉆時(shí)，開孔要低壓低速鉆進(jìn)，成孔后壓力可逐步上升。遇破碎帶和溶腔充填體時(shí)，改為低壓鉆進(jìn)，謹(jǐn)防卡鉆。

（3）注漿

根據(jù)青云山隧道溶腔的性質(zhì)，注漿的原則是：1）在巖層破碎帶以填充滲透注漿為主。2）在溶腔充填物中以先填充注漿、后高壓劈裂注漿、再以滲透注漿為主。正式注漿前，先進(jìn)行注漿試驗(yàn)，以掌握漿液填充率、注漿量、漿液配比、漿液凝結(jié)時(shí)間、漿液的擴(kuò)散半徑、注漿終壓等參數(shù)，為后續(xù)注漿提供科學(xué)依據(jù)，確保注漿質(zhì)量。

2.3 徑向注漿施工措施

針對(duì)該斷層地段，若在開挖后仍有巖面出現(xiàn)較大滲水需要堵水的情況下，采用3 m徑向注漿進(jìn)行圍巖固結(jié)，注漿孔環(huán)向間距1.8 m，縱向間距2.6 m，注漿擴(kuò)散半徑為2 m，孔口管采用Φ50無縫鋼管（δ=3.5 mm）長(zhǎng)度為1 m，孔口采用閘閥作為止?jié){措施，注漿漿液采用水泥漿液，漿液水灰比根據(jù)試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)確定，注漿壓力為0.5～1.0 MPa。徑向注漿布置如圖6所示。

2.3.1 注漿原則

針對(duì)漏水影響段的滲漏水情況，并結(jié)合節(jié)理裂隙發(fā)育情況，合理選擇漿液配比，以確保灌入漿液有效的擴(kuò)散半徑，擴(kuò)散半徑控制在3 m以內(nèi)，混合漿液初凝時(shí)間控制在2 min以內(nèi)。注漿孔位布置應(yīng)遵循“分段，分批，逐步加密”的原則，針對(duì)不同的滲漏情況布設(shè)中深、淺孔，中深孔排水降壓，淺孔注漿；注漿時(shí)應(yīng)遵循“先外后內(nèi)、先稀后濃”的原則，即施工先從影響區(qū)邊緣向中心逐段逼近，灌注漿液濃度應(yīng)由稀逐漸變濃。

2.3.2 注漿工藝

（1）作業(yè)方式：注漿方式采用全孔一次性壓入或間歇式壓入進(jìn)行，便于漿液控制，必須采用雙液注漿機(jī)進(jìn)行注漿，不得采用兩臺(tái)單液注漿機(jī)替代。

（2）注漿壓力：采用“分級(jí)升壓法”進(jìn)行注漿壓力控制，開始注漿時(shí)，不宜將壓力升至過高，而應(yīng)由低到高逐漸提高，注漿壓力一般控制出水點(diǎn)壓力的2～3倍范圍內(nèi)，根據(jù)對(duì)滲水段的水頭壓力的估計(jì)值為0.7 MPa，因此，注漿壓力可取1.5～2.0 MPa范圍內(nèi)，其具體值還應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)注漿量進(jìn)行調(diào)整。

3 機(jī)械設(shè)備及人員配置

由于該段已發(fā)生大涌水，且在隧道周邊形成較大空腔體，鉆孔和注漿堵水難度較大，注漿施工按照“技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備精良、人員熟練”的原則進(jìn)行，并考慮充足的富裕度，確保注漿工作的順利進(jìn)行，其機(jī)械設(shè)備配置如表3所示，人員配置如表4所示。

4 安全保證措施

（1）把安全生產(chǎn)放在首位，加大組織力度，從行政組織上加以重視。

（2）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，嚴(yán)格按照量測(cè)間距及量測(cè)頻率對(duì)斷層地段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，實(shí)時(shí)撐握圍巖變形情況，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工方案。

（3）每項(xiàng)工序開始前均應(yīng)對(duì)工班進(jìn)行安全交底，每班上班前領(lǐng)工員、班長(zhǎng)均應(yīng)進(jìn)行班前講話，使每位工人均能按照安全要求、技術(shù)要求進(jìn)行操作。設(shè)專職安全員隨時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視，即時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患。

（4）加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的管、用、養(yǎng)、修制度，確保機(jī)況正常，嚴(yán)禁開病車、開快車等違章操作，非專職人員不得動(dòng)用各種機(jī)械設(shè)備；特種作業(yè)人員必須持證上崗。

（5）重視個(gè)人自我防護(hù)，凡進(jìn)入工地按規(guī)定佩戴安全帽。

（6）所有人員上班前4 h不得飲酒，特種作業(yè)人員上班前12 h不得服用有催眠作用的藥物。

（7）各工作面、施工路段均應(yīng)設(shè)立明顯的安全警示標(biāo)志和交通指示標(biāo)志，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)專人看守、指揮。

（8）在注漿作業(yè)開始前，應(yīng)仔細(xì)檢察圍巖及初支穩(wěn)定情況，防止因坍塌危及作業(yè)人員和機(jī)械安全事故；并派專人仔細(xì)檢查電線管路、接頭等，防止注漿過程中發(fā)生因管線破損、接頭斷開等引發(fā)事故。

（9）進(jìn)行注漿及噴漿作業(yè)時(shí)，必須配帶防護(hù)用具（安全帽、膠皮手套、雨衣褲、長(zhǎng)統(tǒng)膠靴等）。

（10）注漿時(shí)設(shè)專人注意壓力表，防止在發(fā)生管路堵塞時(shí)未及時(shí)停機(jī)引起管路壓力過高破裂或擺動(dòng)而引起的危害。在轉(zhuǎn)移注漿管時(shí)，必須首先關(guān)閉注漿機(jī)，管咀不得對(duì)準(zhǔn)人。

5 注漿加固效果

該段采用帷幕注漿加固以后，采用了超長(zhǎng)管棚進(jìn)行加固，開挖支護(hù)類型采用了0.5 MPa抗水壓襯砌進(jìn)行，即采用I18型鋼拱架全環(huán)錨噴支護(hù)，全包防水設(shè)計(jì)，抗水壓鋼筋混凝土襯砌。在開挖過程中加強(qiáng)了地質(zhì)描述和圍巖及支護(hù)體系的變形監(jiān)測(cè)工作，原松散坍塌體及前方破碎圍巖在注漿加固過程中膠結(jié)良好，裂隙充填密實(shí)，開挖過程中自穩(wěn)性良好，無掉碴掉塊現(xiàn)象。在采用臺(tái)階法施工及仰拱全環(huán)土封閉后，圍巖變形迅速收斂形成自穩(wěn)，目前該斷層破碎帶已安全通過。

6 結(jié)語

采用帷幕注漿加固斷層破碎和涌水地段是整個(gè)青云山隧道施工中的首次應(yīng)用，注漿工藝采用全斷面布孔，先外環(huán)后內(nèi)環(huán)，自下而上的注漿方式，并采用分段前進(jìn)式注漿工藝，有效防止塌孔卡鉆現(xiàn)象，并通過縮短分段長(zhǎng)度減少了其壓力損失，確保了注漿壓力的有效性。在注漿過程中全部采用高壓水先行洗孔，確保漿液的有效擴(kuò)散半徑，漿液采用單液、雙液、單雙液綜合式，并根據(jù)P-Q-T關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，達(dá)到了預(yù)期注漿效果，為青云山隧道其它斷層施工提供了一定的經(jīng)驗(yàn)積累。

參考文獻(xiàn)

[1] 卓越，孫國(guó)慶.齊岳山隧道F11高壓富水?dāng)鄬訋ё{施工技術(shù)[J].中國(guó)工程科學(xué)，2009（11）.endprint

根據(jù)擴(kuò)散半徑及設(shè)計(jì)終孔間距3～4 m的要求，終孔布置均按照隧道輪廓線外8 m并與之同心的圓環(huán)進(jìn)行布置，計(jì)算孔口與孔底坐標(biāo)，并以此為依據(jù)計(jì)算其鉆孔時(shí)隧道軸向水平偏角與立角。鉆孔布置縱斷面圖如圖3所示，孔底如圖4所示。

由于采用半斷面布置開孔，加之鉆孔數(shù)量相對(duì)較大，為了保證每一鉆孔的孔口與孔底坐標(biāo)控制，采用精確測(cè)量孔口坐標(biāo)，準(zhǔn)確控制鉆孔水平偏角和立角的措施，對(duì)各個(gè)鉆孔坐標(biāo)及角度進(jìn)行了計(jì)算。

2.2.3 鉆孔注漿工藝流程

（1）鉆孔注漿工藝流程

（2）鉆孔

①止?jié){墻采用C30素混凝土，首先鉆進(jìn)φ130孔并安裝孔口管。

②調(diào)整鉆桿的仰角和水平角，移動(dòng)鉆機(jī)，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔口管方向。

③利用多功能鉆機(jī)角度控制器對(duì)鉆桿角度進(jìn)行調(diào)整。

④采取分段前進(jìn)式注漿，每段長(zhǎng)度為5～10 m，并根據(jù)鉆孔揭示地質(zhì)圍巖狀狀進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)在鉆孔過程中發(fā)生高壓突水等復(fù)雜地質(zhì)情況時(shí)，立即暫停止鉆進(jìn)，并采用微型攝像頭探錄已鉆孔孔壁地質(zhì)情況，并根據(jù)探明的情況調(diào)整鉆孔參數(shù)，采取注漿封孔，然后再鉆下一段的方式進(jìn)行，直至設(shè)計(jì)孔深。

⑤鉆孔按先外圈，后內(nèi)圈，先下部后上部，由近到遠(yuǎn)的順序進(jìn)行。外圈孔，可先鉆底層孔，之后鉆上層孔，內(nèi)圈鉆孔與外圈孔一樣先下后上。后序孔可檢查前序孔的注漿效果。逐步加密注漿。一方面可根據(jù)鉆孔的情況，調(diào)整注漿參數(shù)；另一方面如果鉆孔情況證明注漿效果已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即可進(jìn)行下一圈孔的鉆進(jìn)，減少鉆孔的工作量，加快施工進(jìn)度。

⑥鉆機(jī)開鉆時(shí)，開孔要低壓低速鉆進(jìn)，成孔后壓力可逐步上升。遇破碎帶和溶腔充填體時(shí)，改為低壓鉆進(jìn)，謹(jǐn)防卡鉆。

（3）注漿

根據(jù)青云山隧道溶腔的性質(zhì)，注漿的原則是：1）在巖層破碎帶以填充滲透注漿為主。2）在溶腔充填物中以先填充注漿、后高壓劈裂注漿、再以滲透注漿為主。正式注漿前，先進(jìn)行注漿試驗(yàn)，以掌握漿液填充率、注漿量、漿液配比、漿液凝結(jié)時(shí)間、漿液的擴(kuò)散半徑、注漿終壓等參數(shù)，為后續(xù)注漿提供科學(xué)依據(jù)，確保注漿質(zhì)量。

2.3 徑向注漿施工措施

針對(duì)該斷層地段，若在開挖后仍有巖面出現(xiàn)較大滲水需要堵水的情況下，采用3 m徑向注漿進(jìn)行圍巖固結(jié)，注漿孔環(huán)向間距1.8 m，縱向間距2.6 m，注漿擴(kuò)散半徑為2 m，孔口管采用Φ50無縫鋼管（δ=3.5 mm）長(zhǎng)度為1 m，孔口采用閘閥作為止?jié){措施，注漿漿液采用水泥漿液，漿液水灰比根據(jù)試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)確定，注漿壓力為0.5～1.0 MPa。徑向注漿布置如圖6所示。

2.3.1 注漿原則

針對(duì)漏水影響段的滲漏水情況，并結(jié)合節(jié)理裂隙發(fā)育情況，合理選擇漿液配比，以確保灌入漿液有效的擴(kuò)散半徑，擴(kuò)散半徑控制在3 m以內(nèi)，混合漿液初凝時(shí)間控制在2 min以內(nèi)。注漿孔位布置應(yīng)遵循“分段，分批，逐步加密”的原則，針對(duì)不同的滲漏情況布設(shè)中深、淺孔，中深孔排水降壓，淺孔注漿；注漿時(shí)應(yīng)遵循“先外后內(nèi)、先稀后濃”的原則，即施工先從影響區(qū)邊緣向中心逐段逼近，灌注漿液濃度應(yīng)由稀逐漸變濃。

2.3.2 注漿工藝

（1）作業(yè)方式：注漿方式采用全孔一次性壓入或間歇式壓入進(jìn)行，便于漿液控制，必須采用雙液注漿機(jī)進(jìn)行注漿，不得采用兩臺(tái)單液注漿機(jī)替代。

（2）注漿壓力：采用“分級(jí)升壓法”進(jìn)行注漿壓力控制，開始注漿時(shí)，不宜將壓力升至過高，而應(yīng)由低到高逐漸提高，注漿壓力一般控制出水點(diǎn)壓力的2～3倍范圍內(nèi)，根據(jù)對(duì)滲水段的水頭壓力的估計(jì)值為0.7 MPa，因此，注漿壓力可取1.5～2.0 MPa范圍內(nèi)，其具體值還應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)注漿量進(jìn)行調(diào)整。

3 機(jī)械設(shè)備及人員配置

由于該段已發(fā)生大涌水，且在隧道周邊形成較大空腔體，鉆孔和注漿堵水難度較大，注漿施工按照“技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備精良、人員熟練”的原則進(jìn)行，并考慮充足的富裕度，確保注漿工作的順利進(jìn)行，其機(jī)械設(shè)備配置如表3所示，人員配置如表4所示。

4 安全保證措施

（1）把安全生產(chǎn)放在首位，加大組織力度，從行政組織上加以重視。

（2）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，嚴(yán)格按照量測(cè)間距及量測(cè)頻率對(duì)斷層地段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，實(shí)時(shí)撐握圍巖變形情況，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工方案。

（3）每項(xiàng)工序開始前均應(yīng)對(duì)工班進(jìn)行安全交底，每班上班前領(lǐng)工員、班長(zhǎng)均應(yīng)進(jìn)行班前講話，使每位工人均能按照安全要求、技術(shù)要求進(jìn)行操作。設(shè)專職安全員隨時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視，即時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患。

（4）加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的管、用、養(yǎng)、修制度，確保機(jī)況正常，嚴(yán)禁開病車、開快車等違章操作，非專職人員不得動(dòng)用各種機(jī)械設(shè)備；特種作業(yè)人員必須持證上崗。

（5）重視個(gè)人自我防護(hù)，凡進(jìn)入工地按規(guī)定佩戴安全帽。

（6）所有人員上班前4 h不得飲酒，特種作業(yè)人員上班前12 h不得服用有催眠作用的藥物。

（7）各工作面、施工路段均應(yīng)設(shè)立明顯的安全警示標(biāo)志和交通指示標(biāo)志，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)專人看守、指揮。

（8）在注漿作業(yè)開始前，應(yīng)仔細(xì)檢察圍巖及初支穩(wěn)定情況，防止因坍塌危及作業(yè)人員和機(jī)械安全事故；并派專人仔細(xì)檢查電線管路、接頭等，防止注漿過程中發(fā)生因管線破損、接頭斷開等引發(fā)事故。

（9）進(jìn)行注漿及噴漿作業(yè)時(shí)，必須配帶防護(hù)用具（安全帽、膠皮手套、雨衣褲、長(zhǎng)統(tǒng)膠靴等）。

（10）注漿時(shí)設(shè)專人注意壓力表，防止在發(fā)生管路堵塞時(shí)未及時(shí)停機(jī)引起管路壓力過高破裂或擺動(dòng)而引起的危害。在轉(zhuǎn)移注漿管時(shí)，必須首先關(guān)閉注漿機(jī)，管咀不得對(duì)準(zhǔn)人。

5 注漿加固效果

該段采用帷幕注漿加固以后，采用了超長(zhǎng)管棚進(jìn)行加固，開挖支護(hù)類型采用了0.5 MPa抗水壓襯砌進(jìn)行，即采用I18型鋼拱架全環(huán)錨噴支護(hù)，全包防水設(shè)計(jì)，抗水壓鋼筋混凝土襯砌。在開挖過程中加強(qiáng)了地質(zhì)描述和圍巖及支護(hù)體系的變形監(jiān)測(cè)工作，原松散坍塌體及前方破碎圍巖在注漿加固過程中膠結(jié)良好，裂隙充填密實(shí)，開挖過程中自穩(wěn)性良好，無掉碴掉塊現(xiàn)象。在采用臺(tái)階法施工及仰拱全環(huán)土封閉后，圍巖變形迅速收斂形成自穩(wěn)，目前該斷層破碎帶已安全通過。

6 結(jié)語

采用帷幕注漿加固斷層破碎和涌水地段是整個(gè)青云山隧道施工中的首次應(yīng)用，注漿工藝采用全斷面布孔，先外環(huán)后內(nèi)環(huán)，自下而上的注漿方式，并采用分段前進(jìn)式注漿工藝，有效防止塌孔卡鉆現(xiàn)象，并通過縮短分段長(zhǎng)度減少了其壓力損失，確保了注漿壓力的有效性。在注漿過程中全部采用高壓水先行洗孔，確保漿液的有效擴(kuò)散半徑，漿液采用單液、雙液、單雙液綜合式，并根據(jù)P-Q-T關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，達(dá)到了預(yù)期注漿效果，為青云山隧道其它斷層施工提供了一定的經(jīng)驗(yàn)積累。

參考文獻(xiàn)

[1] 卓越，孫國(guó)慶.齊岳山隧道F11高壓富水?dāng)鄬訋ё{施工技術(shù)[J].中國(guó)工程科學(xué)，2009（11）.endprint