海底隧道过断层破碎带注浆防水施工方案

2017-05-18乔佳伟陈晓焕李仁壮

四川水泥 2017年5期

关键词：水孔出水量海底隧道

乔佳伟陈晓焕李仁壮

（山东科技大学交通学院青岛 266590）

海底隧道过断层破碎带注浆防水施工方案

乔佳伟陈晓焕李仁壮

（山东科技大学交通学院青岛 266590）

海底断层破碎带是海底隧道施工安全的重要威胁之一，其中破碎带裂隙的涌水问题又是穿过海底断层破碎带难易解决的问题。本文针对破碎带裂隙涌水问题，对隧道通过断层破碎带注浆施工方案进行探讨，对超前探孔、超前预注浆、注浆参数和注浆的施工工艺进行了详细阐述和探讨。为同类破碎带注浆施工提供了借鉴。

海底隧道；断层破碎带；注浆防水

0 引言：

近年来，我国很多沿海城市开展城市轨道交通项目，很多沿海城市主城区和副城区往往隔海相望，主城区和副城区通过海底隧道相连接是最便捷、有效的途径。海底隧道在穿过海底岩层时，往往会遇到多个断层破碎带，加之海水侵蚀，和海水压力作用会使隧道穿过破碎带时周围围岩极不稳定，施工风险增大。隧道注浆作为隧道开挖完成后，加固周围围岩，减少海水渗入的重要途径，可以保证隧道的稳定性和安全性。因此，对海底隧道穿过海底断层破碎带注浆施工方案进行探讨，具有重要意义。

1 海底隧道破碎带特点及危害：

隧道通过海域段最大水深多超过30米，覆盖层厚度较薄。海底隧道断层破碎带以压扭性和张性断层（裂）为主，岩体多呈碎裂-镶嵌碎裂结构，裂隙多为微张型。加之基岩构造中由辉绿岩、煌斑岩等易风化岩体引起的风化深槽及风化夹层的存在易在断层破碎带发生涌水、塌方等工程事故。而防止涌水最有效的途径就是采用全断面帷幂注浆止水措施，使破碎带的岩体处于固结封闭状态。所以对破碎带注浆工艺进行研究是很有必要的。

2 帷幂注浆前的准备工作：

2.1超前地质预报

2.1.1 超前探孔

断层破碎带在开挖前必须施作超前探孔，断层破碎带节理裂隙发育，为了保证施工安全，探孔机亦采用直径大于90，孔深约30m的探机进行探孔。这样可以有效探知破碎带基岩构造和节理裂隙发育情况，制定出安全、有效的施工方案。

超前探孔示意图见图1。

图 1 超前探孔示意图

图 2 超前探水示意图

2.1.2 涌水量及压力测试

涌水量及压力测试是超前探孔必不可少的准备工作，通过探水孔上安装的排水管或用混凝土止浆墙将开挖面封闭，在止浆墙上安装排水管，在排水管安装压力表和流量计两种方法。可以提前对破碎带涌水量和涌水压力进行预估，涌水量和涌水压力的大小可以为后续超前探孔施工方案提供依据。超前探水示意图见图2。

3 超前预注浆方案：

在对破碎带掌子面进行完涌水量和超前探孔工作之后，需要通过超前小导管对探孔周围裂隙进行预注浆工作，通过预注浆可以起到填充探孔周围裂隙，达到堵塞水流加固围岩的作用。一般情况下，当超前探水孔单孔出水量大于5L/min，或每循环所有超前探孔总出水量大于10L/min时需要对围岩进行超前预注浆。超前预注浆在不同的根据不同的出水量和孔压力又可以细分为全断面注浆、周边帷幂注浆、局部注浆和补充注浆等多种注浆方式。在进行超前预注浆时应根据不同的出水量和孔压力采取最合适的预注浆方案。

3.1全断面注浆：

适用条件：①根据超前地质预报结果判定，前方围岩破碎、断层岩体风化严重或存在断层泥；②Ⅴ级围岩地段；③超前探水孔单孔出水量大于60L/min；④探水孔水压≥0.6Mpa。当满足以上几种情况时说明隧道断层长度大于25米，所以必须采取全断面注浆。

3.2隧道周边帷幂注浆：

适用条件：①超前地质预报结果综合分析判定，前方围岩比较破碎，围岩风化较严重；②超前探水孔单孔出水量25L/min-60L/min；③探水孔水压0.3-0.6Mpa。以上情况说明断层长度小于25米，亦采用隧道周边帷幂注浆。

3.3局部断面超前注浆：

适用条件：①隧道局部断面围岩节理裂隙较发育或比较破碎，其余部位围岩比较完整；②超前探水孔出水量5L/min-25L/min；③探水孔水压≤0.3Mpa。此种裂隙掌子面前方水压低，出水量不大，可以采取局部超前注浆控制出水量。

3.4补充注浆：

当对隧道超前探孔注浆后仍未达到预期围岩改良目标，可以采用补充注浆方案对渗水部位进行封堵。①当出现对点状滴水可以采用堵漏剂逐点表面处理；②当出现对点状线流可以采取表面封堵为主，注浆处理为辅的原则处理；③对大面积淋水或股状涌水的部位，可以在集中出水部位周围不小于2m范围内布设注浆孔，在孔内安装止浆塞对漏水区域进行由四周向中间的注浆。

4 注浆参数设计：

注浆参数设计主要涉及主隧道注浆加固区范围的断层破碎带隧道轮廓线设计、每循环注浆段长度和注浆压力设计等问题。①注浆圈止水加固厚度主要应满足注浆堵水和施工安全要求。根据不同破碎带环境条件、力学模拟计算结合工程经验，注浆加固区范围基本控制在轮廓线外5m左右；②过断层破碎带帷幂注浆，主隧道每循环注浆段长度应基本控制在30m左右，同时应预留8m的下一循环止浆岩盘，为下一循环预留充足的施工空间；③根据类似工程经验，裂隙岩体地层注浆设计压力一般需要比静水压力大0.5-1.5Mpa；由于破碎带处于海底，考虑到裂隙发育和水压的影响，超前预注浆终压亦确定为P=3-4Mpa。局部径向补充注浆终压亦为1-1.5Mpa。

5 注浆工艺：

断层破碎带注浆帷幂注浆施工时，为了达到较好的注浆及堵水效果，注浆方式可采用分段前进式注浆或分段后退式注浆。一般情况下，当岩石裂隙发育、岩体很破碎且钻孔涌水量较大或者出现涌泥现象时，可以采取分段前进式注浆方式，钻一段注一段，注浆分段长度可按实际情况确定，一般情况≤5m。当岩石裂隙发育、钻孔涌水量较小时，可采取分段后退式注浆方式。分段超前预注浆流程图见图3。