浅谈飞仙关隧道9.20特大涌突水处治方案

孙 密

(四川路航建设工程有限责任公司 四川成都 610000)

浅谈飞仙关隧道9.20特大涌突水处治方案

孙 密

(四川路航建设工程有限责任公司 四川成都 610000)

飞仙关隧道特大涌突水发生后，超前预报单位分别超前钻探法对飞仙关隧道掌子面前方的地质情况进行了探测。本次涌水为初步判断为高压、裂隙管道水，需采取措施进行处治。经评测，为确保施工及结构安全，一方面应对隧道周边的裂隙管道进行封堵，保护地下水环境，同时加固隧道周边危岩体，提高隧道衬砌的抗水压能力；另一方面，随着地下水的积聚，水压力加大，为确保隧道结构的长期安全，应设置排水通道，对地下水进行排放，减少水压力。因此确定的涌水处治原则为“排堵结合，限量排放”。

涌突水；隧道；涌水处置

引言

飞仙关隧道分为两个合同段，分界桩号为K22+800（左线ZK22+800）。C6合同隧道工程为飞仙关隧道雅安段；C7合同隧道工程为飞仙关隧道康定段。隧址区属构造剥蚀中低山地貌，区内沟谷纵横，山峦起伏，地形切割较强烈。隧道所穿越的山体最高点海拔标高约1516.9m，隧道洞口外溪沟海拔约610.0m，相对高差约906.90m。隧道开挖掌子面岩性主要为细砂岩：灰白、肉红色，矿物成分主要为长石，石英等，钙质胶结，细粒结构，中～厚厚层构造，岩质较坚硬，偶夹砾岩。隧址区地下水类型主要为基岩裂隙孔隙水。基岩裂隙孔隙水主要赋存于基岩裂隙及砂岩孔隙中，因场地岩性较多，破碎程度不一，不同岩性的富水性、透水性差异较大，主要接受大气降水的补给，向坡下沟河谷内排泄。其中砂岩、粉砂岩透水性较好，泥岩透水性较差，为相对隔水层。断层上盘主要为夹关组、天马组砂岩，为相对含水层，在断裂带周围，裂隙发育，局部存在富水段的可能，因此，施工中应注意及时采取相应的防范措施。

1、施工情况介绍

1.1涌水量监测

2015年9月20日凌晨0：40左右，右洞完成K23+709-K23+708段开挖及支护工作后，在准备下循环开挖工作过程中发现掌子面开挖台车出现上浮现象，大约30分钟后，已上浮1m多高，发现异常情况，隧道现场管理人员立即启动应急预案组织人员撤离施工现场，当工人撤离至右线洞口时，洞内涌水夹杂着碎石土从隧道路面涌至洞口。涌水在隧道内路面漫流，漫流水深10～20cm。涌水发生后，施工单位委托天全水文站对右洞掌子面涌水水量进行实测，涌水流速为1.77m3/s，即涌水量为152928m³/d，水温11℃。通过对涌水量进行连续监测，截至2016年2月22日，涌水量衰减至31780 m³/d。本次涌水为高压涌突水，来水方向为底板，水压力造成底板隆起，掌子面开挖台车随底板一起上移，台车顶面顶至拱顶，由于水压力过大，底板继续隆起，造成开挖台车立柱弯曲变形，底板最初隆起约1m，此后随着水压力增大，底板继续隆起，经测量底板隆起约2.1m。

1.2涌水带来的后果

涌水发生后，右洞掌子面K23+708发生了坍塌，坍塌体掩埋了开挖台车。台车段K23+708～+716初支右边墙出现了内移开裂约60cm，拱顶钢架发生了弯曲变形。右洞K23+716～+740段初期支护表面开裂，局部拱顶钢拱架变形扭曲，右拱肩发生内移变形，最大变形量达350mm，已侵占二衬界限，需进行拆除换拱处治。由于涌水夹杂碎石土及细颗粒泥质物质，造成中央排水沟淤积，排水不畅。

2、本次涌水处治方案

2.1应急处理措施

左洞掌子面进一步反压回填，防止掌子面进一步发生坍塌，要求反压回填至掌子面拱顶，并对反压回填渣体喷C20砼封闭，厚15cm。对左、右洞掌子面附近进行临时加固，加固段落初步确定为：ZK23+735～ZK23+715、K23+744～K23+714。加固参数为：I18拱架@80cm，钢架连接钢筋Φ22钢筋@100cm，Φ25锁脚锚杆每榀布置4根，临时钢架背后及附近喷C20混凝土，确保钢架受力良好，要求钢拱架从洞口方向掌子面方向加固，并尽可能贴近掌子面，加固过程中应注意观察洞内状况，保证加固人员施工安全。

掌子面附近施作超前钻孔3个。左、右洞掌子面附近30m范围内，加密布设量测断面，间距5m/个。对左、右洞出水水量及出水情况进行监测，每天实测水量不少于1次，记录水质、水量变化情况。对右洞掌子面涌水取水样3～4组进行全分析，水样应间隔2～3天取样或水质发生明显变化时取样。

2.2超前预报

涌突水发生后，超前预报单位分别超前钻探法对飞仙关隧道掌子面前方的地质情况进行了探测。

2.2.1 右线K23+730断面斜向60°钻孔

布孔位置于隧道上导坑落底面隧道轴线附近，方向为与水平方向成60度夹角斜向下，钻探深度35m，0～0.8m围岩地质完整性较差，岩体较破碎；0.8～17m围岩地质完整性一般，强度一般，在17m（垂直距离深度14.7m）处有地下水流出，17～35m围岩整体地质完整性较好，强度一般，局部岩体较破碎，局部含薄层软泥夹层，地下水流出量未见增大。

2.2.2 右线K23+721断面斜向30°钻孔

布孔位置于隧道上导坑落底面距右侧拱腰2m，方向为与水平方向成30度夹角斜向下，钻探深度35m，0～3.2m围岩地质完整性较差，岩体较破碎；3.2～12.8m围岩地质完整性一般，强度一般，在12.8m（垂直距离深度6.4m）处有地下水顺钻杆呈细股状流出；12.8～28m围岩地质完整性一般，强度一般，局部含薄层软泥夹层；28～35m围岩整体地质完整性较好，呈层状结构，局部岩体较破碎，局部含有薄层软泥夹层，地下水流出量未见增大。

2.2.3 右线K23+720断面竖向钻孔

布孔位置于隧道上导坑落底面距右侧拱腰1.5m，方向为垂直向下，钻探深度30m，0～1m围岩地质完整性较差，岩体较破碎；1～11.5m围岩地质完整性一般，强度一般，11.5m处有地下水顺钻杆呈股状流出；11.5～16m围岩地质完整性一般，强度一般，局部含薄层软泥夹层；16～30m围岩整体地质完整性较好，强度一般，孔内返渣主要为颗粒状粉砂岩，偶有泥浆，局部含薄层泥夹层，地下水流出量未见增大。

3、右洞涌突水处治方案

3.1排水方案

在K23+716设置C20砼拦水墙，K23+716～+795设置临时排水沟，将掌子面涌水集中引排至中央排水沟。拦水墙高1.0m，宽0.6m。涌水造成中央排水沟淤积，应进行清理，右洞中央排水沟已施工至K23+795，需对整个隧道中央排水沟及停车带检查井进行清理，左洞中央排水沟已施工至ZK23+750，需对ZK23+750～+950（停车带检查井）段进行清理。隧道路面已施工基层，清理中央排水沟需机械破损基层，电缆沟盖板需重新施作。

3.2超前管棚

掌子面退后10m，在K23+718处施作φ127超前大管棚，拱部150°布设，环向间距30cm，单根长30m，外插角5～10°。在管棚尾端K23+698～+688增加单层小导管超前支护。

3.3注浆加固

由于涌水冲刷，变形台车底部纵向梁部分悬空，采用C20砼浇筑加固基础。保留受力框架，切割其余构件，为处治提供操作空间。对涌水段，从洞外方向逐榀增加临时钢架加固，并进行开挖后周边注浆加固，确保该段不发生垮塌，尽快到达掌子面，形成工作面，后期根据出水情况或涌水量大幅减小后，对该段进行换拱处理。隧道开挖轮廓线外4.5m，注浆孔孔口环向间距1.5m，纵向间距1.5m，梅花型布置，注浆孔孔径φ46，孔口设0.5m长φ54热轧无缝钢管作为孔口管，为了使钻孔穿过不同的岩层界面便于浆液扩散，注浆孔与隧道轴线呈90°，孔深4.0m。

灌浆以堵水和集中排水的方式为主，其中堵水灌浆采用CS浆，C：S=1：(0.4～0.6)(体积比），水泥浆水灰比0.8：1～1：1，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数2.8，水玻璃浓度35Be/；以加固围岩为主采用纯水泥浆。对于一个注浆段，从两边到中间，分两序隔排施作，对于同一排孔按由上到下的顺序进行。一般情况下均采用全孔一次注浆，当成孔性差时应分两段采用前进式注浆。注浆压力1.0MPa，采用纯压式灌浆，压力表应安装在孔口进浆管路上。压力读数读压力表指针摆动的中值，压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%，摆动幅度宜做记录。第一序孔按注浆量进行控制，注浆量达到或接近预估注浆量可结束本孔注浆；第二序孔按注浆压力进行控制，注浆压力达到设计压力，注浆量逐渐减少，最终小于1L/min·m，并维持10min以上，可结束本孔注浆。注浆效果检查应在注浆结束7d后进行，采用单点压水试验,检查孔数量应不少于注浆孔数量的2%,要求透水率不大于2Lu，孔段合格率应在80%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%，且不集中，灌浆质量可认为合格，否则应加密钻孔注浆。

4、结束语

在施工的过程中，不仅各项工艺要严格把关，还要注意对安全作业的把控。对洞外水沟设置护栏，临时照明，防止意外发生。洞内应急施工作业、监控量测、超前钻孔等工作在施作过程中应有专职安全员值守确保安全。在发现异常情况时必须立即撤出，洞内严禁其它作业及无关人员进入洞内。所有进入洞内人员必须穿救生衣，并在作业区旁放置救生筏备用。进一步加强隧道进洞管理，严格控制进洞人员数量。

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