宝林隧洞突水突泥抢险注浆治理措施

2020-03-21占康武

江西建材 2020年2期

占康武，徐蒙

中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙 410083

1 引言

突水突泥是隧洞施工中常见的地质灾害，分析历年突水突泥案例可以发现，断层是隧洞建设主要的地质灾害源之一［1］。发生突水突泥后，若不及时处理断层带，后续施工安全无法得到保证，而且可能引起地表塌陷等次生地质灾害，影响地表的生态环境［2］。因此灾害发生后，断层带的加固治理尤为重要。

2 工程概况

宝林输水隧洞（244+650～258+490）长13.84km，进口位于湖北省广水市宝林乡下彭家湾村北侧，出口位于广水市武胜关镇余家沟。隧洞线路桩号247+400 附近与宝林F31 断层相交，该处隧洞走向100°，底板高程为100m，横断面为城门洞型，净宽4.2m，直墙高3.96m，城门洞顶拱中心角120°。

2.1 突水突泥过程

2018 年6 月11 日，宝林隧洞进口段钻爆施工掘进至桩号247+395 处，临近前期勘测的F31 断层，掌子面前洞渣出水，出水量较大（经估算前两天突水量约5200m3）。6 月21 日上午，发生突水突泥（经估算涌泥量约1500m3）。7 月14 日0 点30 分，再一次发生突水突泥，6 名施工人员失去联系。经过三次突水突泥，共计涌出渣体松方约8100m3（自然方约6900m3）。

2.2 工程地质条件

F31 为平推断层，成灾区（桩号247+400 附近）断层面产状130°∠75°，走向40°，与隧洞走向交角60°。上下盘岩性均为太古界桐柏山群新店组（Arx）混合片麻岩，上盘岩体风化程度较下盘高，呈全～中风化；下盘呈强～未风化，隧洞揭露该层岩性坚硬，较完整，透水性弱，为Ⅲ类围岩。断层带地表出露宽度20～35m 左右，高程286～295m，高于洞顶180 余米。断层带内主要为角砾岩，呈全～中风化，主要为硅质胶结，裂隙极发育，与下盘交界位置受地下水侵蚀严重，过水通道极发育，岩体软化、泥化。隧洞沿走向穿越地层依次为混合片麻岩（下盘）、角砾岩、混合片麻岩（上盘）。

2.3 水文地质条件

成灾区位于古井庵附近地形垭口（地表分水岭）的南西侧冲沟中，断层发育冲沟地表有池塘，常年有水，断层附近未发现集中泉水出露点，冲沟下游有地表水汇流，流量受大气降水控制。

断层带两侧主要为相对隔水的混合片麻岩，F31 断层带主要发育基岩裂隙水，水位高程约230m，其补给来源主要为：①大气降水汇聚沟谷（古井庵冲沟）入渗补给；②断层带（古井庵冲沟）两侧（北西侧、南东侧）岸坡岩体浅层风化裂隙水侧向补给。排泄途径主要为：①沿断层带走向向地势低洼处排泄；②向宝林隧洞洞内排泄，是F31 断层带主要排泄途径，2018 年11 月隧洞洞内观测排泄量约200～300m3/d。F31 断层带岩体总体透水较大，透水率大于10Lu，局部较完整段位小于5Lu，透水性不均一、无规律。

3 断层带加固措施

针对断层带的加固处理，主要有注浆法和冷冻法等施工方法［3］。由于工程场地电力容量小，难以满足冷冻法的施工要求，且冷冻法相对安全可靠性较低、成本较高。综合比选，采用注浆法进行断层带加固。

本工程针对注浆加固处理，主要有两种方案：①洞顶地面注浆加固；②从洞内设两条注浆旁洞进行加固。由于旁洞注浆需两次穿越断层带，施工安全风险性较大；洞顶钻孔注浆可进一步探明断层带情况，安全性较高，且预计工期及投资均较小。综合比选，选用洞顶地面注浆作为F31 断层带加固方案。

设计加固区域对应桩号为247+390～247+430，在地表设置8 环（由内而外R0～R7）共126 个固结注浆孔，呈梅花形布置，除R7 环孔注浆孔间、排距5m 外，其余注浆孔孔距5m，排距2.5m，设计注浆高程为130m～85m。注浆顺序按照由外向内的顺序依次施工，首先施工周边孔形成封闭边界，然后在内部间隔注浆施工。为防止注浆施工串浆干扰，每环注浆孔分两序，依次间隔进行注浆施工。

钻孔结构自上而下分为三种孔径：地表～高程165m，使用潜孔钻机不取芯钻进，孔径185mm，采用Φ127 钢管护壁，之后为地质钻机钻进；高程165m～108m，孔径110mm，采用Φ89 钢花管护壁；高程108m～孔底，孔径75mm。