帷幕注浆在隧道突涌水问题中的应用探讨

王忠文

（沈阳铁路局沈阳工程建设指挥部，辽宁 沈阳 110002）

帷幕注浆在隧道突涌水问题中的应用探讨

王忠文

（沈阳铁路局沈阳工程建设指挥部，辽宁 沈阳 110002）

针对地下水发育的隧道，应当考虑其突涌水情况，采取“以堵为主，限量排放”的原则处理。本文通过结合摩天岭隧道工程实例，针对该工程地下水发育、具有较强富水性的以下断层及其影响带。鉴于此，采取“以堵为主，限量排放”的原则，采用超前预注浆或径向注浆等手段，降低围岩渗透系数，控制地下水流失。

隧道施工；帷幕注浆；突涌水

1.工程概况

摩天岭隧道设计为单线隧道，进口位于本溪市东营房乡洋湖村小东沟组村东约400m，出口位于本溪市怀仁县八里甸子镇马鹿泡龙爪沟组村西侧约1km。隧道全长8620m，最大埋深398m。隧道纵坡设计为人字坡，进口段纵坡6.0‰，出口段纵坡-5.0‰。隧道进口段370m处于R=1200m的左偏曲线上，其余均位于直线段。本隧道线下按弹性支撑块式整体道床设计。

某标段位于长白山南麓，辽东山区，辽河流域南部，鸭绿江流域西部，沿线经过中低山及丘陵地区，地形陡峭，冲沟发育。勘测区域内地表水系较发育，进口有河沟，钻探发现地下水，水位埋深0.5-21.7m，水位高程584.69-830.79m降雨时会有较大水量流经此处。在钻孔10-ZD-2094、10-ZD-2097、10-ZD-2099号孔处进行提水试验，根据水文地质试验，结核本工点路基挖方段范围内地层等特性，该隧道及其影响范围内地层的渗透系数推荐为K=0.00877m／d～0.0698 m／d。隧道最大涌水量预计为1000m3/d。

2.隧道突涌水处理原则

针对本工程隧道突涌水情况，本工程地下水发育、具有较强富水性的以下断层及其影响带。鉴于此，采取“以堵为主，限量排放”的原则，采用超前预注浆或径向注浆等手段，降低围岩渗透系数，控制地下水流失。结合本隧道中洞壁围岩的出水情况，本隧道主要表现出高压集中涌水、线状渗水以及渗滴水情况，结合工程实践经验，可采取超前周边注浆、径向注浆、定点注浆等不同方式进行处理。对于本隧道中不同的用水形式，均为溶蚀裂隙涌水，因此本工程对隧道出现的涌水情况均采取充填(塞)式注浆。具体处理原则见表1所示。

表1 本隧道涌水处理方案汇总

3.帷幕注浆施工技术

（1）本工程针对突涌水情况，注浆方式主要是采取开挖后径向注浆、补注浆、超前帷幕注浆以及局部注浆相结合。针对不同的注浆方式采取不同的注浆方案，结合本工程情况，笔者总结出四种注浆方案如下：1）针对于洞身开挖后径向注浆，应当首先对注浆周围采取固结处理，求固结范围针对于正洞为开挖轮廓线外5m。2）针对于超前帷幕注浆应当控制其循环长度不大于27m，而且对于其固结范围应当针对于正洞为开挖轮廓线外5m。3）针对于局部注浆处理方案，结合本工程超前预报情况，对本隧道中的局部岩溶实际分布采取局部超前注浆，对于洞身开挖后出现的地下水渗流则采取开挖后局部注浆方案。4）针对于补注浆处理方案，则应当是对以上注浆方案处理后，如果仍未达到设计要求时，则采取上述注浆方案进行补充注浆。

（2）注浆施工流程见图1所示。在进行注浆施工前，本隧道结合超前预测报告后，结合围岩级别、渗透系数以及涌水量等进行综合评估，选取合适的注浆方式再进行注浆施工。

图1 帷幕注浆工艺流程图

进行突水、突泥危害性评判，当全断面可能产生突水、突泥灾害时，进行全断面超前帷幕注浆，当局部范围可能产生突水、突泥灾害时，进行局部注浆。大面积注浆施工前，还应当采取施帷幕或超前局部注浆。注浆完成后应当评判注浆效果，针对于预测开挖后不会发生突水、突泥等灾害时，则可以采取土方开挖，否则应当采取超前补注浆处理。开挖后进行岩壁稳定性评判，若岩壁稳定，则注浆结束，否则进行开挖后径向补注浆。

（3）注浆施工技术措施。在正式注浆施工前，应当根据本工程地质情况的岩层中采取注浆试验，根据注浆试验结果从而合理地确定出注浆量、浆液配合比等相关施工参数，从而有效地提高注浆施工质量。另外，还应当准确地定位出孔口位置，确保注浆孔口设计位置与实际施工位置偏差不大于5cm，而且还应当确保偏角的准确性。钻孔施工时应当采取钻进一段就检查一段，这样可以能及时地对其采取纠偏处理，确保钻孔质量。

注浆孔按浆液扩散半径2.5m，环向孔底间距按4m布设，每一循环共设6环注浆孔，共设61注浆孔。为了进一步确保注浆终孔位置的准确性，应当结合出水特点以及出水孔位置对终孔采取适当调整。为了确保帷幕注浆孔施工质量，应当严格控制好注浆孔开孔直径。结合工程实践经验，要求开孔直径不小于108mm，终孔直径不小于90mm，径向注浆孔开孔直径不小于56mm，终孔直径不小于50mm。钻孔和注浆顺序应由外向内，同一圈孔间隔施工。针对于本工程中的地质情况存在岩层破碎情况，这较易造成坍孔事故，本工程采取前进式注浆。对于钻孔施工中出现涌水而造成卡钻时，则应当停止钻孔，对其采取注浆，然后扫孔再钻孔处理。帷幕注浆孔口设3mmφ108注浆管，径向注浆孔口设1mmφ56注浆管，埋设牢固，并有良好的止浆设施。一个孔段的注浆作业一般应连续进行到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。对于因实行间歇注浆，制止串浆冒浆等而有意中断，应先将钻孔清理至原深度以后再行复注。施工中根据探水情况决定采用堵水注浆的形式，严禁在探水满足预注浆堵水标准的条件下继续掘进。施工中可根据自身机械配置、施工方便等对开孔位置进行调整，但应保证钻孔的终孔位置。

4.隧道突涌水施工技术措施

为了能进一步提高隧道突涌水防止效果，本工程采取一系列的控制技术措施如下：

（1）通过采用TSP203地质预报、地质雷达探测、红外线探水仪预测、不良地质段超前水平钻孔等措施。及时了解和掌握前方地下水情况，并根据地下水含量制定相应的处理措施。

（2）超前钻孔一旦钻到地下水，立即停钻，并实施灌浆，按照注一段钻一段的前进式注浆方式实施，直至钻到设计深度，将超前钻孔与超前预注浆浆纳入同一个工序来实施。前后两次超前探孔保证有最小5m的搭接长度，后一次钻孔至少前5m在前一次的注浆岩盘内。在水压、水量较大的情况下，坚持采用分层泄水减压、分层注浆的方式，即下层管注浆、中层管放水和中层管注浆、上层管放水，逐层抬水把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外。做好注浆效果的检查工作，按规定实施检查孔，做到先检查再开挖。

（3）为提高注浆效果，在浆液中加入特种灌浆材料。

（4）超前地质预报出涌水量不大，可能是渗滴型出水情况时，先开挖通过后再进行灌浆止水。对于部分涌水点，隧道开挖后起初涌水量不大，但若不采取措施封堵，会逐渐增大涌水量甚至转化成突水灾害而影响正常的施工生产，因此，对达不到规定的涌水点及时进行补充灌浆封堵是防突水的重要措施之一。

（5）当隧道揭露线状渗水时，因其水压力并不高，单点出水量也有限，一般情况下考虑周边钻孔水泥单浆液封堵。当出现高压集中涌水时，外水压力较大，流速较快，采用“分流卸压”方案。在地下水补给区与涌水点之间实施分流，水量较小时设置分流钻孔，以减小高压集中涌水的外水压力，再调整浆液胶结时间对渗水点实施灌浆，最后采用“关闸”形式封堵。

（6）当揭露出水量相对较小的高压集中涌时水，采用钻孔的方式分流泄压，根据涌水量大小决定钻孔孔径及数量，采用管棚钻机钻孔，孔口安装导流管和阀门，便于控制。分流导管安装完成后，截取部分岩溶或裂隙水从导流管排出，使原涌水点水量减小，然后再实施注浆。

5.结语

文章通过结合摩天岭隧道工程，针对本工程隧道突涌水情况，注浆方式采用局部注浆、帷幕注浆、开挖后径向注浆、补注浆结合方式。进行突水、突泥危害性评判，当全断面可能产生突水、突泥灾害时，进行全断面超前帷幕注浆，当局部范围可能产生突水、突泥灾害时，进行局部注浆，同时总结出注浆施工控制技术措施，为同行提供参考借鉴。

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[3]王玉成．岩溶隧道突涌水灾害注浆治理技术研究?[J]．建材与装饰(下旬刊)，2011，（07）：35-36.

[4]卓越;孙国庆．齐岳山隧道F11高压富水断层带注浆施工技术[J]．中国工程科学，2009，（12）：78-82.

编辑：冯惟榘

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：2095-7327（2015）-06-053-03

王忠文（1969-），男，辽宁昌图人，高级工程师，从事铁路建设管理工作。