浅析突发性涌水坍方的处理措施

邢 野

(贵阳交通工程监理站)

1 涌水、坍方处理方案

由于坍方量大，坍体堆积高，顶部情况不明不宜将坍体全部清除，再进行空腔回填，渗水量大，也不宜采用小导管注浆，决定采用上半断面正面封堵，深孔预注浆止

水加固的方案，通过注入的水泥──水玻璃双液浆的高压渗透和快速凝固达到止水的目的，通过双液注浆在拱圈开挖轮廓线以外形成一个具有一定强度、一定厚度的加固区，然后采用管棚支护以顺利通过坍方地段。

2 注浆材料、参数、配合比的确定

2.1 注浆材料

(1)水泥:425号普通硅酸盐水泥。

(2)水玻璃:建材用Ⅲ型水玻璃，模数2.4～2.8，玻美度Be＇42°～45°

(3)水:经过水质检验符合要求的天然水。

2.2 注浆参数

(1)注浆压力

根据坍体的松散程度，使浆液高渗透、广扩散，考虑到注浆孔的深度及注浆阻力，初始压力定为0.4～1MPa，终压压力3～4MPa。

(2)注浆扩散范围:按扩散半径2m结算。

(3)注浆孔深:采用一次压入式注浆，注浆孔有效深度定为12m。

2.3 配合比的确定

(1)水灰比:W/C=1∶1～1∶0.6

(2)水玻璃浓度的调整

水玻璃浓度通常用玻美度表示，厂家提供的水玻璃玻美度为42°～45°，而施工中适合的浓度为25°～35°，故应对水玻璃的浓度进行调整。

水玻璃是硅酸盐溶合物的水溶液，系由深质水玻璃与溶剂水所组成，因此，改变水玻璃浓度只需改变溶剂水的量。

(3)浆液体积比

水泥浆液∶水玻璃浆液=1∶0.7

此种配合比配制的浆液凝胶时间约2min左右，适合于深孔注浆。

3 施工工艺

3.1 施工准备

(1)掌子面的正面封堵:深孔注浆压力大、渗透力强需要封堵掌子面以防坍和提高工效，我们采用1.0m厚的C20混凝土止浆墙，止浆墙的周边尺寸与隧道开挖轮廓线一致，基础嵌入地面以下0.3m。

(2)孔口管的制作和埋设:孔口管采用Φ100mm，长1.5m的钢管，在钢管一端焊接法兰盘，与注浆管相连。孔口管在灌筑止浆墙时预埋入墙内，孔口管带法兰盘一端露出止浆墙面0.2m，埋设位置准确到5cm，角度误差≤0.5°。

(3)三通混合器的制作:三通混合器是联接两根进浆管与出浆管的三通管路设有闸阀配套。双液注浆时，将两个闸阀均打开，双液进入混合器后通过出浆口注入孔内。若只注单液浆时，将另一闸阀关闭即可。

(4)作业面布置:由于隧道内作业净空狭小，钻孔与注浆作业交替进行，各种机具设备布置要妥善规划，便于作业人员的操作。

3.2 钻孔

(1)钻机就位:根据止浆墙上已预埋好的孔口管位置，将钻机就位后，调整好导轨角度，将导轨顶紧在止浆墙上，以防止过大震动而影响施钻精度。

(2)钻孔:钻孔采用Φ65mm钻头，开孔时钻速宜低，钻进20cm后即可转入正常钻进。第一节钻杆钻入至尾部距导轨端头20cm处停止钻进，人工用大扳手卡紧钻杆，然后钻机低速反转，通过扳手卡在导轨上产生的扭矩使钻杆与钻机脱开，钻机沿导轨退回原位，装上第二节钻杆，并在钻杆前端安装联接套，钻机低速正转送至第一节钻杆尾部，使两节钻杆连成一体。依次接杆，直至钻到设计深度。

钻孔至设计深度后，钻机沿导轨后退带出钻杆，用扳手卡紧钻杆，钻机反转后退，即拆下一节钻杆，依次将全部钻杆拆完。

3.3 注浆

(1)试压:成孔后，用注浆泵先压水试压，当压力达到0.5MPa时，稳压2min，以此冲刷坍体孔隙，扩大浆液通路。

(2)压浆:先将单液水泥浆压入，再开另一台注浆泵压入水玻璃。初始压力0.4～1MPa，终压压力控制在3～4MPa。压浆过程中注意记录注浆时间、压力及注浆量。压浆结束时，打开减压阀排浆，关闭闸阀2及水玻璃泵，然后再关闭压水泥浆的注浆泵。压浆顺序为自下而上，先两边后中间。为避免浆液将已钻好的孔充填，钻孔和压浆作业交替进行，钻完一孔即压一孔，压完一孔再钻第二孔。为节约水玻璃，第一次压浆压入双液浆，达到止水效果后，可根据浆液渗漏情况，压单液浆或间歇地压双液浆。

(3)注浆过程中双液浆配合比的控制

BW-250型注浆泵的排量有两档:250 L/min、175 L/min，两台同一型号的注浆泵，压水泥浆的一台开大250 L/min档位上，压水玻璃的一台开在175 L/min档位上，这样，他们的出浆量之比为175/250=0.7，与设计配合比吻合。

3.4 注浆过程中异常现象的处理

(1)注浆过程中，如发生串浆，即浆液从其它孔口流出，宜稍加停顿再压或者将串浆孔堵塞。

(2)压双液浆时，若压力长时间升不起来，说明有跑浆，即因为水量太大，或遇连续通道，浆液被水冲稀或流走，此时，应加大水玻璃浆的压入量，缩短双液浆的凝胶时间，或停机再注浆，使浆液在坍体中有相对停留时间，以便凝胶，但停机时间不能超过管内混合浆的凝胶时间。

(3)压双液浆时，压力突然升高，则关停闸阀2及水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。

(4)注浆中，注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是:初始阶段压力较低，注入量大;正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较平稳，压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高。若坍体空隙率大，局部有空洞，常遇到吃浆量很大而注浆压力上不去的情况，对此，以控制注浆量为主，一般达到设计注浆量后，稍施稳压即可停止注浆。

3.5 注浆效果检查

(1)全部钻孔注浆完毕后，在止浆墙底部左、中、右各钻一个排水孔，以疏干坍体内残留水，若排水孔无水或水量很小，则证明达到了止水效果。

(2)钻孔检查:在拱顶位置钻一个检查孔，斜向上18°，孔深12m，通过钻孔时的压力，钻进速度，钻碴等检查坍体固结情况。

(3)开挖检查:在止浆墙拆除后，掌子面干燥无水，止水率达到100％，浆液充填率达到50％，原坍体松散砂粘土得到固结。

3.6 开挖

由于开挖后显示注浆效果尚好，故决定采用Φ50管棚不注浆支护。

(1)止浆墙拆除后，在衬砌外缘以上20cm打一环超前钢管，直径Φ50mm，长度L=4.0m，环向间距0.3m，钢管沿隧道开挖轮廓线布置向外倾斜，外插角X=10°～15°。

(2)超前钢管打好后，在钢管端头架设Ⅰ16型钢架抬住钢管，端头与之焊接牢固。

(3)开挖:由于围岩软弱，自稳能力差，采用预留核心土的环形开挖方法。每开挖出0.8m后，先喷混凝土5cm。架立型钢支架焊接Ф22纵向拉杆，拉杆环向间距一米随即挂网喷混凝土至15cm。型钢支架就位后加厚喷层以包裹钢架。

在开挖至3.2m，打下一环钢管，安装第四榀型钢支架时，此榀钢拱架即作为支承下一环钢管端头的拱架。

3.7 衬砌

拱部衬砌设计为Ⅰ类加强衬砌，厚度1.30m，分两次施作。第一次施作外缘80cm拱圈(以下简称护拱)，采取随挖随衬砌，以缩短围岩暴露时间，一般开挖1.5m，即衬砌1.5m，若支护稳固，可加大衬砌环节长度。护拱内缘设四边形格栅钢架，间距0.8m，与Ⅰ16型钢钢架交错设置。拱部内缘50cm厚衬砌待第一次开挖衬砌全部完成后施作。

4 结束语

已注浆加固地层中的开挖打入φ50钢管作为超前支护钢管可以不作注浆孔填以及深孔超前预注浆法处理隧道涌水、坍方是可行的。更好的施工方法有待在以后施工中不断探索。