隧洞灌浆封堵施工技术研究

2011-08-15李润成蔡金丽

山西水利 2011年10期

李润成，蔡金丽

（1.山西省水利建筑工程局，山西太原 030006；2.太原市水利勘测设计院，山西太原 030002）

1 工程水文地质条件

工程处于青藏、滇缅巨型构造带与川滇经向构造带复合部位的松潘—甘孜地槽褶皱带东南部。从展布的地质构造形迹看，该工程受近东西向（NWW—SEE）应力场控制，形成一系列近南北向展布的紧密复式褶皱和高倾角的压性走向断裂，受NNE向主构造线与横向（NWW—SEE）扭—张性断裂交叉网络的影响，构成了河间地块地下水的集水和导水网络。

洞线从西向东揭露的地层依次为T3—T2Z—T1—T2Z—T3—T2d等，为非可溶岩与可溶岩地层相间分布。按设计岩溶层组类型划分：T2Z为纯—不纯间层型中等岩溶化区，T2b为纯连续型较强岩溶化区；按含水层（组）划分：T2Z属中等—弱富水性，T2b为强富水性，T3属很弱富水（亦称相对隔水层）。按岩溶水文地质单元划分：T2Z为西部溶隙—裂隙散流型Ⅳ水文地质单元，T2b为中部管道—裂隙汇流型Ⅰ水文地质单元。

本隧洞属强富水性地层，根据开挖洞段T2b和T2Z地层地下水出露特点分析，所揭露的地下水主要以渗滴水、线状渗水、岩溶裂隙与管道（溶洞）集中涌水、高压喷水等多种形式出现。大都从岩体结构面、溶蚀破碎带及断层、管道与溶洞中喷出。

上述水文地质现象表明：开挖掌子面逐渐远离向斜轴部和相对隔水层；由于前期富水段贮水已大量排泄，该构造单元潜水位大幅下降；大气降水补给量低于排放量。

通过观测隧洞开挖段发现，可溶岩地层富水性、岩溶水文地质单元的划分与设计预测有较大差异：一是T2Z地层由于紧靠火山岩T1地层，有不纯大理岩间层，岩相变化较大，但纯连型岩溶化层厚度一般大于100 m。揭露的岩溶发育程度和岩溶水富水性不亚于T2b地层。二是T2b地层总涌水量为2.90 m3/s，但揭露时T2Z地层看，两处瞬间涌水量是目前总量的3～6倍。三是按设计岩溶水文地质特征划分，T2Z和T2b应同属管道—裂隙汇流型水文地质单元。由于二者处于各自特有的自然地理背景，导致岩溶地下水富集类型的差异明显。

2 灌浆堵水施工方案

地下水被揭露后予以封堵灌浆，其工程实例不多，也没可供参考的规范，尤其是在高压、大流量环境下钻孔灌浆，目前隧洞工程施工中遇到的较少，给灌浆工艺的把握及灌浆质量与验收标准控制带来极大难度，因此在隧洞灌浆施工过程中，尽量吸取成熟的灌浆经验，参考有代表性的质量控制标准。

根据洞内所揭露出的个别地段存在普遍渗漏水，出水形式众多的特点，拟采用以堵为主、堵排结合的总体方案进行处理。一般富水区、富水区、强富水区的线状渗水、贯穿大裂隙出水，拟先对局部集中渗漏岩体结构面出水进行封堵，以保证出碴和下一道工序施工，减小施工安全隐患。待施工条件具备时再对全洞段进行高压固结灌浆施工。特强富水区的较大渗水拟采用引排封堵法，岩溶管道（溶洞）集中涌水段拟采用模袋灌浆封堵技术、索囊灌浆封堵技术、特种灌浆材料封堵技术对岩溶管道（溶洞）进行封堵，并最终进行隧洞高压固结灌浆。底板两侧及底板出水拟采用局部集中封堵，在边沟开挖至设计高程后，根据出水情况进行针对性的封堵。

封堵灌浆所用的材料主要以水泥为主，当涌突水部位封堵难度较大时，视情况分别采用特种浆材和化学浆材。灌浆封堵最大压力按钻孔揭露水压力加上2.5 MPa进行控制。

通过灌浆封堵使出水洞段形成一个环状防渗固结体，既防止了高压水的浸入，又提高了出水洞段围岩的承载能力，保证了隧洞安全。