剑石岩隧道裂隙密集带地段施工图变更设计

2015-08-15蔡尊玉福建华通路桥建设有限公司福建福州350005

江西建材 2015年6期

■蔡尊玉 ■福建华通路桥建设有限公司，福建福州 350005

1 工程概况

本隧道进出口段围岩以V 级为主，洞身围岩以IV～III 为主。隧道构造相对稳定，但隧址区发育一条竭力裂隙密集带、一组风化裂隙带及一条辉绿岩脉，皆仅影响隧道围岩级别;未见对本隧道的稳定性和围岩级别影响较大的构造带穿过，带内岩石较破碎，易形成排水通道，隧道洞身围岩受其影响。

2 施工前的分析探讨

(1)隧址区及其附近新构造运动不强烈，未见影响场地稳定的活动性锻炼，未见滑坡、泥石流、崩塌和岩溶崩陷等不良地质作用，未见规模较大、透水性较好的断裂构造发育。隧址区整体较稳定，适合隧道建设。

(2)隧址区地下水主要为进出口段坡积土层、风化岩层的空隙裂隙水，洞身节理裂隙密集带中、节理裂隙及基岩裂隙水，水量较丰富。估算出隧道单洞最大涌水量约为1100m3/d。

(3)根据钻孔及物探资料，石鸡灌溉池地表水与隧道洞身有水力联系，地表水可顺节理裂隙密集带f01 渗入洞身围岩，结合围岩本身的地下水给隧道围岩带来较大涌水量，因此应该采取相应的防护措施。

(4)根据地质分析，为防止洞顶灌溉池水流失，将来影响农耕灌溉、居民用水，确保隧道的结构安全，必须对f01 节理裂缝密集带进行止水封堵处理。

3 隧道裂隙岩体的渗流特性分析

裂隙水的母体是裂隙岩体，实际上岩体中裂隙的发育是不均一的，有些裂隙并不完全连通，裂隙岩体是多相的非连续介质，因为各种地质作用而被尺度、方向、性质各异的裂隙所切割，同时，赋存于裂隙中的地下水受到地质构造、地形及水文因素的影响，因此其透水性具有不均一性和强烈的方向性，渗流规律非常复杂。与孔隙渗流的土体相比，裂隙岩体的渗流具有其独有的特性，具体表现为以下几个方面。

(1)裂隙水的埋藏、分布不均匀，动力性质有其特殊性。裂隙水的含水层不规则，其分布规律决定于裂隙的发育规律。裂隙发育的不均一性也决定了裂隙水赋集的不均一性。同时，裂隙含水层的形态是多种多样的，基岩裂隙的大小、形状受地质构造条件和地貌条件的控制，这也说明裂隙水的埋藏、分布情况的复杂性。地质构造作用对裂隙水的控制作用明显。岩石中各种空隙的形成和分布，绝大多数都与地质构造作用有关。

(2)裂隙岩体渗透系数的非均匀性和各向异性明显。一方面组成岩体的岩块和裂隙之间的渗透性相差几个数量级造成非均匀性;另一方面因为裂隙大小、长度和产状等在空间上分布的差异也造成裂隙岩体渗透系数明显的非均匀性，甚至同一钻孔不同孔段的单位吸水率之间可能相差几个数量级。

(3)应力环境对岩体渗流场的影响显著。荷载作用下引发的岩体变形主要体现在裂隙变形方面，而渗流量与裂隙张开度的高次方成正比，较小的裂隙变形会引起较大渗透系数和渗流量的改变，渗流体积力也会发生重大变化，从而又反过来影响岩体的应力场。

(4)岩体渗透系数的影响因素复杂，影响因子难以确定。当空隙率或颗粒粒径给定后，土体的渗透系数就基本确定，而岩体裂隙渗流没有这么简单，影响其渗流系数因素异常复杂，除裂隙开度以外，还有裂隙的粗糙度、吻合度、渗径起伏度，是否有填充物以及填充物的材料特性、连通率等，对于岩体还包含裂隙的倾向倾角及其分布、张扭性或压扭性、裂隙之间的连通程度等因素，甚至水流流态对渗透系数的影响也不可忽略，一条光滑裂隙的渗透系数可能比相同隙宽的粗糙裂隙大几倍甚至几十倍。

4 施工图变更设计

正在施工的隧道穿过f01 接理裂隙密集带时地质发生了变化，裂隙带宽度由原来的43 米增加到147 米。根据本工程隧道工程地质勘察资料，洞顶的石鸡灌溉池的地表水与洞身附近的地下水存在水力联系，地表水可顺f01 节理裂隙密集带渗入隧道，因此为了避免或尽量减少对农耕灌溉、居民用水的影响以及确保隧道的结构和运营安全，必须进行处理。竭力f01 裂隙带隧道处理方案为:隧道周边采用小导管注浆止水封堵处理;二衬结构增强;洞身放排水环向塑料盲沟横向排水管间距加密。具体方案如下:

4.1 隧道周边采用小导管注浆止水封堵处理设计

根据施工单位、监理单位、业主和地质介绍，开挖后节理裂隙密集带地段没有较明显的渗漏水，这存在两个可能:一是超前双层小导管注浆基本堵住裂隙水的下渗;二是节理裂隙密集带的渗透能力较弱，上下水力联系不强。因此，同意采用小导管注浆止水封堵处理设计，具体措施如下:

V 级围岩:V 级围岩及延伸至VI 级围岩5 米范围采用全断面止水封堵。

VI 级围岩:当洞顶灌溉池蓄水达到1.5 米后，隧道每延米渗水量大于10L/min 时，采用径向小导管注浆处理裂隙漏水处理裂隙漏水。

V 级围岩和VI 级围岩注浆止水封堵处理后的防渗标准为:应将岩层土的渗透系数降低至10 -5cm/s 以下。注浆过程应进行注浆效果检查和评定，不合格者应补充钻孔注浆。

4.2 二次衬砌设计

鉴于f01 节理裂隙密集带地段增长，为确保隧道结构安全，该段IV级围岩采用Z4(c)型复合支护类型即设置仰拱，但IV 级围岩在边墙及以下较完整的微风化围岩情况下，不设置仰拱即Z4(d)性复合支护类型。带仰拱Z4(c)的复合支护应延伸近IV 级围岩边墙及以下较完整的微分化围岩情况下5 米。应根据施工现场实际地质情况，按上述要求给予实施。该段V 级围岩采用Z5 -1 型复合支护类型。

4.3 排水方案

为确保裂隙水的顺畅排泄，洞身防排水按对应的Z4 型支护进行施工，但环向塑料盲沟(直径5HDPE 单壁打孔塑料盲沟)、三通接头管和直径10cm 横向排水管、路面底MF12 塑料盲沟的间距由5～15m 加密至3m，洞底亦应设置相应的环向塑料盲沟。

5 施工的注意事项

(1)注浆机械:注浆泵2～3 台。

(2)小导管注浆孔位最大允许偏差为10cm，钻孔偏斜率最大允许偏差为1%。

(3)注浆前应将钻孔冲洗干净。

(4)注浆前，应进行压水实验，测定注浆吸水率和底层吸浆速度。

(5)围岩注浆施工顺序，应符合下列要求:沿隧道轴线由低到高，由下往上，从少水处到多水处。注浆的顺序应按跳孔间隔注浆方法进行。

(6)灌注浆液:一般选择普通水泥浆;特殊需要时，可考虑超细水泥或化学浆液等。水泥浆液水灰比暂按0.5∶1，以注浆试验为准。

(7)单孔注浆结束标准:设计注浆压力按注浆处静水压力加上3.5Mpa 进行。注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆10min 以上;进浆量一般为20～30L/min 以下;实际注浆量应与设计注浆量大致接近，最终注浆量以现场注浆试验为准;注浆前应进行注浆试验以调整注浆参数。

(8)注浆应分段进行。每段注浆段注浆孔全部注浆完成后，应进行注浆效果检查和评定，不者应补充钻孔注浆。其中检查方法有:对注浆过程中的各种记录资料综合分析，检查注浆压力和注浆量变化是否合理及是否达到设计要求;另外，要设检查孔，工作面每段设2～3 个检查孔，检查孔应取岩芯，观察浆液充填情况，并送试验室测定渗透系数。渗透系数应小于设计要求10 -5cm/s。并进行现场钻孔压水试验，在岩石地层中单位吸水量小于0.006L(m2.min)。