隧道岩溶涌水治理（通用3篇）
隧道岩溶涌水治理 篇1
1 工程概况
渝怀铁路某隧道位于乌江北岸,起讫里程D2K188+684～D2K198+102,全长9418m,为我国单线隧道第三长隧道,工程地质、水文地质条件十分复杂,是渝怀铁路的重点控制工程之一。隧道按Ⅰ级电气化单线铁路设计,净高6.65 m,净宽4.9 m。
2 工程地质与水文地质条件
2.1 地形地貌及地层岩性
隧道地处乌江北岸,乌江位于线路右侧,总体西高东低,西部属中低山地貌,地表植被差,基岩大部裸露,主要为碳酸盐岩地层;东部属低山地貌,地表植被较发育,基岩零星出露,主要为碎屑岩地层。
隧道不良地质主要有岩溶及岩溶水、煤层瓦斯、滑坡、堆积体等。隧道溶洞内有裸露基岩,充填黏土、碎石、块石及卵石等。
2.2 水文地质条件
全隧道枯水季节涌水量预计约80338m3/d,雨季期隧道涌水量成倍增长。地下水最低潜水位大致为乌江水面,低于隧道设计标高65m,地下水赋存主要受地形岩性的控制。
隧道位于乌江右岸岸坡坡脚处,距乌江边1000m左右。该段乌江为峡谷地段,两岸多为陡崖。陡崖顶上线路左侧见两级岩溶平台,第一级岩溶平台高程在1100m～1400m之间,平台面积为42km2;第二级岩溶平台高程在1600m～1800m之间,平台面积为77km2,其上分布有众多的岩溶洼地、漏斗、落水洞等,是岩溶水的主要补给区。
第一级岩溶平台的岩溶水主要向两个方向排泄:向西北方向排至桥子溪内,最后排至乌江;向西南方与第二级岩溶平台之间的斜坡地段为页岩,为隔水层,第二级岩溶平台上的岩溶水多在可溶岩和非可溶岩的界线上以暗河、岩溶泉的形式出露,成为地表水,排泄点的高程多在1600m～1800m之间,流至第一级岩溶平台后通过落水洞再次成为地下水。
隧道位于第一级岩溶平台向乌江排泄的排泄区附近,隧道高程与地下水高程相近,因此隧道揭露多处暗河、充填溶洞,雨季时隧道涌水量较大。
3 岩溶、暗河概况
隧道穿越3条岩溶暗河,各条暗河的概况如下:
(1)D2K192+280～+287正洞揭示1#岩溶暗河。暗河宽约7m,水面宽2m,水深3m,水位高程222.6m,低于路肩设计高程约2.5m。暗河与线路中线近于正交,实测平时暗河流量7×104m3/d,洪水期流量26×104m3/d。
(2)D2K193+185～+210正洞揭穿2#岩溶暗河。该暗河平面上呈“T”形分布,沿隧道纵向长约18m,在D2K193+205向隧道左侧发育延伸约16m。暗河溶腔最高约18m,线路右侧暗河及坍塌体宽24m,再向外岩溶管道形态呈裂隙状,未见较明显暗河通道。暗河底堆积卵石及粗砂,呈半胶结状,经钻探揭示暗河下部充填碎块石土厚5m～7m,其下为一层0m～3m黏土。该暗河平时流量较稳定约1000m3/d,雨季时流量较大,水质清澈。
(3)D2K193+320～+370右侧揭示3#暗河。溶洞基本发育于隧道右侧边墙外,在平面上呈矩形,长约50m,宽8m～18m,高4m～17m。洞壁基岩较完整,其下发育暗河,暗河在D2K193+340～+375横穿线路,暗河水位高程216.6m,较路肩设计高程低11.6m,雨季时地下水流量较大,因暗河下游过水能力有限,水位上升至路肩高程,大量地下水涌入隧道内向外排泄。2#、3#暗河存在水力联系。
(4)D2K193+176～+351隧道位于充填溶洞内,充填物为碎、块石夹卵石和砾石,隧道底充填物厚6m～8m,D2K193+318～+330为充填暗河,资料显示最深达22m,其充填物上部为碎石土,下部为卵石土。
岩溶暗河平面示意图如图1所示。
该岩溶暗河存在涌水量巨大和溶洞分布范围广的特点。
(1)涌水量巨大。该隧道最大特点是岩溶暗河涌水量巨大,因此岩溶暗河水的治理是该隧道施工的难点。如何对隧道地质进行超前预报、引排岩溶暗河水、充填溶洞中开挖支护注浆加固等关系到施工成败。
(2)溶洞范围广。施工揭示D2K193+170～+380长210m范围均为溶洞,溶洞与隧道的关系复杂,同时溶洞内充填物范围变化较大,如何做好溶洞段的加固处理,确保施工安全是工程的难点。
4 暗河地段涌水的治理方案
4.1 隧道涌水情况
横洞工区于2002年雨洪季节发生三次较大规模涌水。
(1)5月13日,D2K193+290～+330充填溶洞段于正洞底及边墙发生涌水,实测流速1.5m/s,最大流量达25.7×104m3/d。涌水一小时后水流迅速覆盖了整个隧道底面,几分钟后掌子面水深便达0.5m左右,且水势还在增大。
(2)6月20日,D2K193+325～+335发生涌水。经实测洞内水位,最大涌水量达138×104m3/d,D2K193+325～+335见主要流水痕迹,隧底可听见较大的流水声,分析为本次涌水的主要出水点。D2K193+325～+353右侧的隧道底部可见两处岩溶水涌出。涌水造成D2K193+284～+290拱顶及左侧边墙塌方,D2K193+325～+335左侧支护发生变形。
(3)8月12日,该段再次发生涌水,涌水量达21×104m3/d。
4.2 方案确定
隧道岩溶水的处理一般可采用疏导和堵截两种方法。针对该隧道短时间内涌水量巨大,并且有其季节性和突发性的特点,拟采用疏导法,特制订了如下的治理方案:
4.2.1 在线路左侧修建集水廊道及横通道
为集中引排2#、3#岩溶暗河水,于D2K193+206～+353段线路左侧设置集水廊道,汇集、截排岩溶水。集水廊道与线路平行,距线路中线20m,长141m,净空断面3.5m×3.65m。
根据该段在雨洪期间出水点位置,结合集水廊道施工组织,分别在D2K193+138.4、D2K193+206等处设置6个横通道。其中,1#横通道作为集水廊道的施工通道,其与集水廊道平面交角为162°;2#横通道为2#岩溶暗河与行洪通道的连接通道;3#、4#、5#三个横通道根据历次涌水洞内出水点位置设置,以汇集引排岩溶水;6#横通道为集水廊道与3#岩溶暗河的连接通道;横通道断面同集水廊道;1#、3#、4#、5#横通道与隧道相接处2m范围采用C15混凝土回填。
集水廊道与横通道衬砌采用钢筋混凝土,且拱墙及底板均应留出集水孔,孔中心间距0.8m～1m,孔径10cm,梅花形布置。施工中需根据出水点涌水情况,在其位置设置集水钻孔,钻孔孔径108mm,孔长5m～10m,并在孔内安装塑料硬管。
4.2.2 在线路右侧修建行洪道
根据岩溶水补充资料及2002年6月20日出现的涌水情况,为加大排水能力,有效引排2#～3#岩溶暗河水,确保隧道结构安全,在线路右侧设置行洪道。由于该段平导在施工中实际位置调整至距线路中线40m(从PDK1+340起),因此行洪道与线路中线平行,距离线路中线20m。行洪道长145m,最后汇入3#溶腔内。行洪道采用钢筋混凝土衬砌,断面同集水廊道,且衬砌及底板上须预留φ100泄水孔。为保证行洪道施工,在平导内设置过渡连接段,过渡连接段长63m,坡度为71.6‰。同时该连接段兼作运营期间的检修通道。
4.2.3 集水廊道、行洪道与3#溶腔的连接
集水廊道通过2#横通道与右侧的行洪道连接,该横通道设于D2K193+206处,与线路中线正交,下穿隧道部分采用1孔3.5m钢筋混凝土拱形涵洞断面,泄水面距内轨顶面5.5m;其余部分断面同集水廊道采用混凝土衬砌。
集水廊道通过设置的6#横通道与3#溶腔连接。该横通道设于D2K193+348处,与线路中线正交。下穿隧道部分采用1孔3.5m钢筋混凝土拱形涵洞断面,泄水面距内轨顶面5.86m;其余部分断面同集水廊道采用混凝土衬砌。集水廊道、行洪道以及隧道的平面关系如图2所示。
5 实施效果
疏导方案实施后,2004年又发生较大涌水2次,但均未对隧道衬砌结构造成大的危害。
5.1 2004年5月30日涌水情况
2004年5月29日夜间至30日晨,武隆地区普降大雨,降雨量为71mm。该隧道泄水洞于上午11点左右即发生涌水。此次涌水具有来水快、流速急的特点,在涌水3h～4h即达到最大涌水量434×104m3/d。本次涌水现场观察的情况表明原隧道底部暗河及其他水道排水较通畅,未对隧道衬砌结构造成危害。
5.2 2004年7月17日涌水情况
5.2.1 泄水洞
此次泄水洞洞内涌水水位线达到1.8m,日涌水量较上次(5月30日)多出近180×104m3/d。泄水洞里程RXIK1+940～953段混凝土铺底曾呈拱起状,铺底混凝土中间有近2cm的裂缝,拱起达20cm左右。此次经凿除铺底混凝土后,未见底部涌水冲出的豁口,表明此次该处涌水得到了较好的疏散。
5.2.2 集水廊道
(1)本次涌水206涵原2#溶腔接老山体水道涌水过程中带出大量砂及卵石、块石。卵石磨圆度极好,整个集水廊道底部积砂达50cm厚。四处接正洞斜通道流水痕迹十分明显,经观察底部及环向PVC管均出水,且底板冲刷干净;施工缝处水流痕迹十分明显。4#斜通道内侧腔体冲刷干净,深不见底,水流呈喷涌状,于斜通道起拱线处留有明显痕迹。
(2)集水廊道对应正洞里程D2K193+327处留方井(1.5m×1.5m)涌水由井底向上涌出,经本次涌水底部掏空范围进一步扩大,大体积块石堆积在井口以下,减缓部分水量。此处水压及涌水量十分大,大量砂卵石在此处堆积,造成此段过水痕迹高度在集水廊道起拱线以上,较大程度地影响了集水廊道的自然过水能力。
6 结语
针对该隧道的岩溶涌水问题,有针对性地采取了疏导的治理方法。雨季的涌水观测结果显示,较之未采取治理方法前,隧道内的涌水问题得到了较好的改善,涌水量得到了及时的疏排,暂时未对隧道结构产生严重破坏。但观察同时表明部分通道排水不畅,巨大的水压将充填物带出基底,久而久之可能会导致局部坍塌,危及衬砌结构安全。因此,还应继续对该方案进行改善,确保排水通道畅通,保证隧道的施工安全。
参考文献
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[2]毛华荣,杨新红,王元吉.白鹤隧道涌漏水处理[J].公路,2008(10):254-258.
[3]徐爱民,蒋鹏飞,甘建国.邵怀高速公路隧道防排水技术与施工[J].湖南交通科技,2005(3):101-104.
隧道岩溶涌水治理 篇2
统景隧道位处统景风景区以南。进口位于统景镇感应洞村枷担湾, 出口位于统景镇御临村冲老湾。统景隧道为单洞双向行驶二车道公路隧道, 洞身平面上呈直线形。呈北西--南东向展布, 隧道轴线地面标高与设计路面标高最大高差193m。相关参数详见表1.1。设计隧道限界宽10m, 高5m。
2 K11+300~K11+120隧道段涌水
2009年6月20日凌晨1点, 在K11+300~K11+270段, 高压的地下水将二次衬砌混凝土挤破约10m2, 喷涌而出, 挤破处前后的混凝土出现多处裂缝;同时在K11+150~K11+120段地下水从隧道底部混凝土的施工缝处喷涌而出, 形成多处水柱, 水柱高一般为15-30厘米, 水柱涌起最高处约50厘米。
由于涌水量太大, 整个隧道从涌水点到隧道出口全部被水淹没, 地下水溢出两侧排水沟, 涌向路面, 隧道内路面上的地下水有10cm深。整个涌水历时51小时, 最大流量达6602.4m3/h。
注:猴子洞口流量为2843.1m3/h, 流速为1.35m/s, 流量没有包括在上表中
此三次涌水相隔时间较短, 流量、压力巨大, 持续时间长, 对隧道的结构稳定及以后的运营安全构成了极大的威胁。
3 K11+300~K11+120隧道段简况
统景隧道K11+300~K11+270段、K11+150~K11+120段原设计为IV级围岩, 采用IV级围岩衬砌, 隧道覆盖层厚165米到140米, 基本上处于铜锣峡背斜轴部位置, 岩性为层状灰岩。整个开挖过程和衬砌过程未出现过明显大流量的地下水。
4 K11+300~K11+120隧道段涌水调查及分析
涌水段地处铜锣峡背斜轴部, 通过对隧道地表进行调查, 发现隧道涌水与猴子洞涌水相关联的可能性很大。
4.1 位置关系
铜锣峡背斜横穿隧道, 背斜轴部与隧道交汇处为涌水段, 沿着背斜轴部方向往北到温塘河边有一天然溶洞, 名称为猴子洞, 猴子洞长约2000米, 洞走向基本同背斜走向。
在距隧道南西1300米左右的渝北统景镇御临村九社 (大塘) 溶蚀洼地调查了解到:大塘溶蚀洼地最大洪水位高出洼地2.0米多 (1968年及1978年两次) , 均因水量大、落水洞排水不畅造成;汇水面积约1平方公里, 负地形中部有两处落水洞, 具五处主要水源, 其中三处水源来自三叠系上统须家河组地层;两处水源来自三叠系下统嘉陵江组地层, 调查时水量均小于30立方米/日, 其中一处嘉陵江组地层水源只在雨季时才出露。洼地具两处落水洞, 洼地中部一处, 见粘性土充填, 靠施工隧道侧落水洞, 洞口不规则, 深度达50米左右, 下为暗河, 水深5米以上, 暗河沿岩层走向发育, 排泄于南侧温塘河, 由重庆市渝北区草坪至统景二级公路工程地质详勘统景隧道水文地质图1:50000分析:由大塘沿NNE~SSW向至统景镇天坪村的唐家山, 溶蚀洼地、溶洞发育, 大塘暗河水源与之存在一定联系。往东南方向也有一处负地形, 名称为朱家槽, 汇水面积约1平方公里, 中部也有落水洞。具体见下图:
涌水段隧道路面标高为290.3m, 猴子洞洞口标高为355.21m, 大塘负地形底部标高为348.3m, 朱家槽负地形底部标高为431.1m, 猴子洞标高高于统景隧道, 两处负地形标高高于猴子洞洞口。
4.2 猴子洞涌水与负地形
6月20日和6月29日隧道出现涌水时, 大塘和朱家槽两处负地形均出现被水淹没, 负地形中的落水洞无法及时排走地表水, 整个负地形底部被水淹没1m多深。
猴子洞沿背斜方向延伸2000多米, 从位置看, 猴子洞比负地形落水洞低, 彼此的水系相通, 平常猴子洞基本无水, 可供游人观光, 但下暴雨后, 猴子洞便出现涌水, 涌出的洪水沿着猴子洞往洞口方向流, 流到离洞口500多米处, 洞内底部有一处落水洞, 涌出的洪水便汇入落水洞, 流入地下。负地形出现被水淹没后, 猴子洞便会出现涌水, 涌水的水源补给主要应为负地形地表水。
4.3 隧道涌水与猴子洞涌水
猴子洞与隧道在平面上相交, 且高于隧道。2009年6月20日和6月29日及8月3日三次涌水, 猴子洞内开始涌水后马上隧道便出现涌水, 猴子洞涌水结束后隧道涌水也紧跟着结束。从涌水的流量、颜色来看, 猴子洞与隧道内基本相似。另据了解, 往年猴子洞内的涌水均能从落水洞内流走, 只有1989年特大暴雨时, 猴子洞出现涌水不能从落水洞内及时排走, 猴子洞被淹没, 今年两次下暴雨相比1989年不算大, 但两次猴子洞均被淹没, 隧道涌水与猴子洞涌水明显关联。
4.4 隧道涌水特征及原因分析
根据隧道施工期间的洞内情况分析, 隧道应位于岩溶水垂直循环带 (补给通道) , 而垂直循环带的岩溶水接受大气降水补给, 经漏斗、洼地汇集后向暗河或岩溶管道集中, 顺岩层走向径流, 通过下部水平循环带 (排泄通道) 的岩溶通道排泄, 地下水交替循环剧烈。垂直循环带岩溶水补给面积大, 集中径流管道化, 流速大, 无压或局部承压。
据地面调查、物探资料及勘察资料分析, 隧道在穿越背斜轴部段 (K11+100~K11+300) 应存在垂直循环带与下部水平循环带相联通的岩溶管道, 而隧道施工对已有岩溶管道的破坏很大, 堵塞已有岩溶管道的可能性很大。
根据隧道施工期间的洞内情况及6.20~6.22、6.29~6.30、8.4~8.6隧道三次涌水观测, 隧道涌水与否与降雨量大小有关联。
隧道在K11+100~K11+300段施工期间, 由于该期间无大暴雨发生, 隧道并未在雨后出现涌水, 经分析推测, 小量的大气降水应经由其它的岩溶管道流向下部水平循环带 (排泄通道) , 而当出现6.20~6.22、6.29~6.30、8.4~8.6这样的大暴雨时, 大量的大气降水便要通过被隧道阻断的岩溶管道向下部水平循环带 (排泄通道) 径流, 而隧道又堵塞了岩溶管道, 于是便发生了隧道二衬挤破及大量涌水。根据隧道三次涌水的观测, 隧道涌水与大暴雨间存在一定的滞后性, 大致是在大暴雨开始约6~8小时后隧道方出现大量涌水。
4.5 隧道涌水水源
猴子洞洞口标高为355.21m, 猴子洞与隧道在平面位置相交处分别位于隧道K11+250一带及猴子洞进洞约500m一带, 隧道在该段路面标高为290.3m左右, 与猴子洞之间高差约60m。据猴子洞管理人员杨达明讲:统景隧道施工至该对应段期间, 在猴子洞内500m一带的落水洞处可听到下方有隧道施工的噪音以及工作人员的喊话声, 推测隧道与猴子洞存在相联通的岩溶管道的可能性很大。
据杨达明讲:6.20~6.22大暴雨时, 在隧道二衬未被挤破时, 猴子洞被淹至进洞约300m处, 在隧道二衬被挤破后, 猴子洞内淹水也逐渐消退;6.29~6.30大暴雨时, 隧道再次出现大量涌水, 经调查, 猴子洞内深处有大量涌水, 据杨达明讲, 该出水处位于猴子洞进洞约800m一带, 流经猴子洞至猴子洞进洞约500m一带的落水洞 (与隧道相交处附近) 处消水下漏, 平常大暴雨时猴子洞内才有来水, 也滞后约6~7小时左右, 基本全由该落水洞排泄, 只有82年特大暴雨时才将猴子洞淹没, 据观测, 猴子洞内涌水的流量、颜色等与隧道内涌水基本一致;2009年8月3日暴雨袭重庆, 统景隧道在穿越背斜轴部段 (K11+120~K11+150、K11+300~K11+270) 于8月4日早上五点又再次出现地下水喷涌, 无水期时在猴子洞内500m一带落水洞处投放的漂浮物, 8月4日在统景隧道K11+300~K11+270段地下水喷涌处已可见, 从而进一步证实统景隧道涌水与猴子洞来水相联通。并且, 隧道三次涌水中涌水量最大的8.4~8.6涌水, 猴子洞全洞被淹没, 洞口还有流量约3000m3/h涌水流出。
以上现象充分表明, 隧道涌水水源大多来于猴子洞内。
在1:50000的水文地质图上量得:竹林湾-地堂村溶蚀槽谷地带的汇水面积约7.49平方公里;大塘-龙洞湾溶蚀槽谷地带的汇水面积约11.99平方公里。
根据隧道区岩溶及岩溶水的发育特征及规律 (沿构造线方向发育分布) 、猴子洞的位置及发育方向等综合分析推测, 隧道涌水段的岩溶水补给来自于竹林湾-地堂村溶蚀槽谷地带的大气降水。
4.6 隧道涌水量预测
通过综合分析判断, 已知隧道涌水与降雨量有极大关联, 隧道涌水量预测主要依据2009.6.20~6.22、2009.6.29~6.30、2009.8.4~8.6观测到的三次隧道涌水量 (Q) 与当时的日降雨量 (A, 6.20、6.29、8.5的日降雨量分别为57.6mm、75.3mm、120.7mm) 及在1:50000的水文地质图上量得的本段岩溶水的汇水面积 (F) , 反推出隧道涌水段相对应的降雨渗入系数 (α) , 然后按当地最大日降雨量 (Amax) 推算出隧道涌水段的最大涌水量 (Qmax) 。
2009.6.20~6.22隧道涌水
α=Q/F·A=148608/7.49×106×0.0576=0.344
2009.6.29~6.30隧道涌水
α=Q/F·A=192326/7.49×106×0.0753=0.341
2009.8.4~8.6隧道涌水
α=Q/F·A=316483/ (7.49×106×0.1207) =0.35
由以上反推计算结果, 隧道涌水段相对应的降雨渗入系数 (α) 为0.341~0.35, 建议取0.35。
当地最大日降雨量 (Amax) 取重庆主城百年一遇特大暴雨降雨量266.6mm, 隧道涌水段的最大涌水量 (Qmax) 推算如下:
Qmax=α·F·Amax=0.35×7.49×106×0.2666=698892m3/d
隧道涌水段的预测最大涌水量推算为698892m3/d。
4.7 涌水治理
方案一:通过与统景风景区管理委员会达成协议, 在猴子洞内修建一条排洪沟, 此方案排洪可以大大缓减统景隧道目前涌水段水对隧道K10+460~K11+860段侧壁的水压作用。
方案二:在统景隧道K11+300~K11+270
段地下水喷涌处, 修建一条排洪沟, 达到导流功效。
摘要：渝北区草坪至统景二级公路经草坪与渝邻高速公路相衔接。统景隧道为该二级公路的重要工点之一。统景隧道在竣工后不久出现隧道岩溶段涌水, 作者对隧道岩溶段涌水进行了调查及分析, 并且提出了治理措施。
关键词：统景隧道,涌水,治理措施
参考文献
[1]1977年四川省地质局南江水文地质工程地质队完成的1:20万《区域水文地质普查报告》 (重庆幅)
地铁隧道穿越岩溶区的综合治理 篇3
隧道底板及以下岩溶发育,地下水极为丰富,连通性极强,洞身及顶部以上基本为粉质粘土层,遇水软化,当土层压力小于岩溶水压力时,易被击穿发生突水现象。
岩溶类型有溶沟、溶斗、溶洞。基岩顶面表现为溶沟和溶斗;浅部基岩存在数十个规模不大、洞高0.2 m～2 m的小溶洞,溶蚀缝、蜂窝状溶蚀现象非常发育;深部基岩存在数个规模较大的大型溶洞,最大洞高3 m～9 m,施工区域内平面延伸7 m～30 m。地下水主要为岩溶水,溶洞涌水的稳定流量最大可达105.25 m3/h。
2 总体方案
2.1 设计概况
本次方案为广州地铁二号线三元里折返线隧道后续段工程,里程为ZDK18+175.898～ZDK18+260.5,总长84.602 m。其中里程ZDK18+175.898～ZDK18+200.5为暗挖隧道,里程ZDK18+200.5～ZDK18+260.5为明挖隧道。
2.2 溶洞处理
2.2.1 溶洞处理方案
溶洞填充要求:1)溶洞填充采用地面注浆或混凝土进行填充。2)对于浅部基岩的溶洞,由于无填充物,为减少水泥浆用量,填充时可先灌注中粗砂再安装注浆管,然后再采用压浆办法填充孔隙。3)注浆材料宜通过现场试验确定选用水泥砂浆或混凝土。4)岩层中会存在宽窄不同的裂隙,开始压浆时可采用稀浆灌注,以防细裂隙被浓浆堵塞,然后根据具体情况逐步提高灌浆压力、浆液浓度,实现逐步填充空隙和封闭残余的微细裂隙。5)对于溶斗,由于均有充填物,对其处理主要是进行地层加固处理,地层处理时可使用高压劈裂灌浆办法。
2.2.2 明挖隧道的基底处理
1)基坑范围以内的基底处理采用旋喷法工艺,在土体中形成一道水平止水帷幕,止水帷幕的厚度为2.5 m。旋喷桩桩径取1 m左右。2)喷桩的施工待基坑开挖至±0.000高程处开始进行施作。旋喷桩不仅要求实现互相咬合,而且其抗压强度要求达到5 MPa(见图1)。
2.2.3 暗挖隧道的止水帷幕的施工
1)在ZDK18+200.5处打设超前注浆孔进行注浆止水,注浆采用袖阀管分段注浆法。其位置可根据钻机的情况作调整,注浆管长度24 m。2)孔注浆施工工艺要求。a.注浆管间距原则上按环向1.5 m考虑,现场可根据实际情况进行调整。b.袖阀管与钻孔壁之间用套壳料置换孔内泥浆,以防止注浆过程中孔口浆液溢出。c.注浆压力:1 MPa～3 MPa,水泥浆:水灰比按0.6～1.1考虑,具体参数应根据现场情况进行调节和控制。d.在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录,对钻孔进行地质描述,从而指导下一步的隧道施工。
在暗挖隧道的止水帷幕和明挖隧道的基底处理的施工之前,应提供溶洞填充处理的注浆成果统计结果及其分析报告,以便于决定基底处理措施和超前注浆措施的取舍或调整有关技术措施,如旋喷桩的长度、桩径等。
3 填充溶洞、溶沟溶斗处理的方法与参数
3.1 溶洞填充
在溶洞填充之前,先进行溶洞放样,然后按照孔间距1.5 m布置钻孔,钻孔直径130 mm;当钻孔至设计位置后,下导管,灌注砂浆。采用混凝土输送泵泵送入孔,输送泵与导管之间采用变径连接。溶洞填充的方法如图2所示。1)钻孔。a.浅层小溶洞钻孔。对于延伸不超过5 m的小溶洞钻设两个或三个钻孔,当一个孔灌注时,其他孔作为出气、出水孔,同时也作为检测砂浆填满程度的检测孔;对于延伸大于5 m的浅层小溶洞,布置多个钻孔。b.深层溶洞的钻孔。溶洞并不是一个完整的空腔,而是有很多的溶蚀缝和蜂窝状溶蚀。为防止钻孔间距过大造成漏填和填充不饱满,孔间距1.5 m,梅花形布置。采取跳孔施钻,把其中一孔作为填充孔,其他钻孔作为出气孔和观测孔;而后视所填砂浆流动半径及填充高度确定加密孔距及孔深。2)灌注砂浆。a.施工方法。当钻孔达到设计深度后,停止钻进;清孔后下导管,准备就绪后灌注砂浆,分段提升导管直至溶洞口;当砂浆返浆至地面时停止灌浆,抽出导管,埋设注浆袖阀管,并用套壳料封孔。b.工艺参数。砂浆灰砂比3∶8,水灰比0.5～0.8。为防止砂浆泵送时离析,适当掺入膨润土或粉煤灰;套壳料选用水泥、膨润土混合浆。3)袖阀管注浆。为确保填充密实,待填充砂浆达到一定强度后进行袖阀管注浆。
3.2 抽取岩芯
溶洞处理完毕后进行抽芯取样,抽查填充溶洞的填充状况。抽芯的位置选在溶洞顶的最高点处。根据抽芯的质量情况来决定下一步是否需要进行进一步的压浆处理。
3.3 溶斗的处理
溶斗处理的方法是袖阀管高压劈裂注浆。
1)钻孔。坚持一孔多用的原则,尽量利用溶洞填充时的钻孔,钻孔平面位置位于溶斗范围内,深度按物探结果进行控制。2)注浆施工工艺。通过钻杆灌入封闭泥浆(套壳料)→插入袖阀管→插入芯管→开环注浆→冲洗袖阀管和芯管。套壳料要求粘度达到80 Pa·s～90 Pa·s,7 d抗压强度达到0.3 MPa～0.5 MPa,套壳料的制作以膨润土为主,水泥为辅,要求脆性高,收缩性小。套壳料凝固3 d～5 d后可开环注浆。袖阀管和芯管应清洗以便重复注浆。注浆材料选用425号普通硅酸盐水泥,水泥浆液水灰比取0.8～1。注浆终压取3 MPa～4 MPa,开环压力稍大于初压。注浆压力逐步升高,达到设计终压并稳压30 min,进浆量一般小于0.4 L/min以下。3)封口。当溶洞填充、袖阀管注浆完毕,应将所有钻孔全部封口,封口采用单液浆泵泵送水泥浆封口。
3.4 抽水试验
溶洞、溶斗处理完毕后进行抽水试验,根据抽水试验的结果来判断溶斗处理的效果。
4 结语
三元里折返线后续段施工,成功的运用了充填法、旋喷桩、灌注桩、注浆等技术处理岩溶发育地层,使隧道沉降及今后地铁运营的危害得到解决,使穿越岩溶区的城市地铁隧道能够安全、稳妥的实施,降低了工程成本,实用性强。
参考文献
[1]杜嘉鸿.地下建筑注浆工程简明手册[M].北京:科学出版社,1998.
[2]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.