隧道突泥突水专项处理技术
2018-01-26陈彬
陈彬
一 工程概况
荆西隧道位于福建省三明市市郊，进口里程DK91+070，出口里程DK94+709.54。隧道全长3639.54m，隧道最大埋深约230m，隧道中部为128m长明洞。隧道DK93+650附近发育1条侵入接触带，为花岗岩与变质砂岩不整合接触带。
二 DK93+715涌泥及处理情况
1.第一次涌泥
（1）涌泥情况
2016年2月26日凌晨，掌子面（DK93+715）正在进行管棚施工时，发现右侧拱顶有小股涌水。涌水由清变浊，随即有泥流涌出。约20分钟后掌子面右侧突然出现坍塌，坍塌体为土夹碎石，形态呈硬塑状，较为松散，含水量较小。坍塌方量约700m3。
（2）处理情况
项目部及时向相关单位进行了汇报，随即业主单位组织参建四方进行了会勘，根据现场情况制定了反压回填、设置止浆墙、径向与超前注浆及四步CD法开挖等的处理方案，现场依据处理方案进行了组织实施。具体实施情况如下：
①坍塌体封闭及反压回填
清理坍塌体到DK93+707处，喷20cm厚C25混凝土进行了封闭，后采用石质洞碴和砂袋对坍塌体及初期支护段进行反压回填，回填高度至上台阶。
②施做止浆墙
在距掌子面12m位置（DK93+703处）上台阶施做了2m厚止浆墙，并对止浆墙背后泵送回填了C20混凝土。
③初期支护加固处理
对DK93+694～DK93+703段初期支护进行了径向注浆加固。
④超前地质预报
3月13日至15日在拱顶下方约2m位置进行超前水平地质钻芯取样，探测长度55米，根据芯样判断为全风化石英砂岩夹粉砂岩，黄褐色，呈砂土状，完整性较差，富含水，但探孔内未见水流。
2.第二次突水突泥
（1）涌水、突泥及地表调查情况
2016年3月19日，现场在左侧拱角处进行超前钻探，钻孔至22m时，发生了大规模突水突泥。涌水初时水压较大，突水时峰值涌水量约3000 m3/时，4小时后涌水压力减小，涌水由喷射变为自然流水状态，渐趋稳定，约100 m3/时。3月22日大量涌水转为间歇性涌水。该次突泥总量约5000 m3，淤积隧道长度约260米，掌子面后方衬砌台车和台架被淹埋。
（2）处理情况
第二次涌水、突泥处理措施：
地表塌陷处理措施
①地表陷坑采用彩条布覆盖，防止地表水进入陷坑。
②对坍陷区以外20m、40m处设置2道C20混凝土截水沟。
③对陷坑四周及坑底浇筑 C20混凝土进行临时封闭。
④在陷坑四周设置警戒绳、彩旗、警示标牌，并派人员驻守，防止人员进入陷坑周边。
三 突水突泥总体施工方案
总体施工方案
1.对地表采取地表警戒及监测、地表陷坑回填及周边裂缝封闭、设置截排水沟引排地表水等措施。本措施已经形成施工方案并实施。
2.正洞暂定为DK93+694～+734段长40m超前预注浆加固、衬砌加强等。
3.新增迂回导坑及支洞，利用迂回导坑设置支洞对正洞突泥溃口进行注浆封堵：迂回导坑里程YDK0+000～+382（对应正洞里程DK93+560～+910段）。
四 具体施工方案
1.地表处理
为防止地表降雨大量下渗恶化洞内工程地质条件，地表处理采取的主要措施为地表警戒及监测、地表陷坑回填及周边裂缝封闭、设置截排水沟引排地表水等。
2.迂回导坑、支导坑对正洞排水及加固
（1）迂回导坑总体方案
迂回导坑接近突泥处设置2处20m长支洞用于提前对突泥进行注浆加固处理，支洞向迂回导坑方向设置3‰的排水坡。
（2）迂回导坑处理突泥及施工完毕后处理
正洞与迂回导坑连接处施工完毕后采用C20混凝土封闭，厚5m，并设置5根φ100mmPVC排水盲管。
勘探开发一体化是精细勘探有别于常规勘探思路的一个重要方面，井位部署中必须以此为原则，统一考虑探井和开发井的位置，为下一步开发做准备。通过反复论证，将探井、开发井和水井纳入同一个井网系统。根据低渗油田的开发经验，参考临区开发方案，本区井网方式采用五点法不规则面积注水井网。探井和开发准备井采用放大的五点法，即800×566m井距，两口相邻探井、两口相邻的开发准备井之间井距为800m，探井和开发准备井之间井距为566m。根据上述部署方案，试验区内共部署探井9口，开发准备井6口。初步预测成熟区内下步开发总井数为50口，其中油井35口，注水井15口，利用老井7口，新钻井43口。
（3）利用迂回导坑支洞对正洞突泥溃口进行排水降压
为减少施工期间地下水压对开挖及注浆加固的影响，保障正洞清理淤泥施工安全，需利用迂回导坑支洞侧向钻孔进行排水降压。
①钻孔布置：在支洞内纵向布置2排钻孔进行排水，每排3孔，排水孔孔深至隧道开挖轮廓线以外不小于10m。
②排水孔直径130mm，孔内置直径100的打孔波纹管。
③所有排水孔孔口均安装3m长孔口管、法兰盘及阀门。
④排水孔施工中可根据泄水孔揭示地质及出水情况对泄水孔位置及数量进行调整。
⑤注浆施工期间应经常对排水孔进行扫孔，防止排水孔堵塞造成水压上升。
（4）利用迂回导坑支洞对正洞突泥溃口进行侧向注浆加固处理
迂回导坑迂回至对应正洞里程D K 9 3+7 0 0、DK93+715隧道右侧时，垂直于迂回导坑向正洞方向设置20m长的支洞，通过支洞对正洞内突泥溃口进行侧向注浆加固处理。
3.正洞施工措施
（1）正洞清理淤泥
通过支洞对溃口处突泥进行注浆加固、注浆经钻孔检验合格，地表监测沉降稳定情况下，逐步清除洞内淤泥至DK93+697里程，清理过程中下台阶应至少保留不小于15m的石质弃砟进行反压回填。
（2）正洞止浆墙
清理突泥至DK93+697里程后，先采用网喷混凝土对上台阶突泥面进行封闭处理；采用5m长的φ42钢花管对掌子面及DK93+694～+697段隧道周边进行注浆加固处理。
加固稳定后及时浇筑C20混凝土止浆墙。
（3）超前预注浆
①设置排水孔
正洞止浆墙施工完毕后，在止浆墙上部钻设2排长30m的排水孔进行排水，每排5孔，孔内埋设φ100打孔波纹管（孔口设置不小于3m长φ108孔口管，并设置法兰盘及阀门）。
②超前预注浆
超前预注浆注浆孔按扩散半径2m考虑，注浆孔按孔底间距3m布置，注浆加固圈固结范围为开挖轮廓线外8m,每一循环共设8环169个注浆孔。每一循环超前预注浆施工完毕后再采用φ25玻璃纤维锚杆对掌子面进行注浆加固处理，保障正洞开挖掌子面的稳定。
（4）突泥段衬砌加强
考虑突泥后围岩压力较大，为保障施工及运营安全，DK93+694～+724突泥段采用特殊加强衬砌结构，衬砌由三层支护构成。
初期支护（2层）：喷C30纤维砼，每层层度30m，设置全环H200型钢钢架加强支护，间距60cm，每次安装钢架底部均设置混凝土垫块。
二次衬砌：作为主要受力结构，厚80cm，采用C35钢筋砼。
（5）隧道突泥段施工方法
考虑下一循环注浆需要，DK93+694～+734突泥段采用特殊加强的三台阶临时仰拱法进行施工（隧道中部设置中隔墙），为保障施工安全，仰拱二次衬砌及仰拱填充完成之前不得随意拆除隧道临时支护。
（6）隧道突泥段超前支护
DK93+694～+734段隧道采用用洞身长管棚+超前小导管作为超前预支护。设置范围：管棚为隧道拱墙，小导管为隧道拱部。
① 管棚
a.管棚施工前5m将初期支护逐渐加宽，至管棚工作面时加宽形成管棚工作洞室，管棚工作洞室的支护结构与初期支护相同，在管棚工作面上下安装2榀型钢钢架。
b.钢管规格：热扎无缝钢管及钢花管，外径89mm，壁厚5mm。每节钢管两端均预加工成外丝扣，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%。
② 超前小导管
Ⅱ型超前小导管配合型钢钢架使用，其纵向搭接长度应不小于1m。
a.小导管施工要求
成孔后，将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出，外露一部分支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。
小导管安设好后，用水泥浆封堵孔口及周围裂隙。
注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时可结束注浆，注浆完毕后管内灌注M10水泥砂浆。
b.注浆异常现象处理
注浆时及时堵塞串浆孔。
泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。
