隧道突涌水（精选6篇）
隧道突涌水 篇1
1 工程概况
2009年10月17日上午10点, 平阳隧道右洞掌子面YK39+391拱顶发生突泥地质灾害, 涌出的黄泥和风化石从YK39+391向大里程方向推至YK39+630 (239m) , YK39+630～+750 (120m) 段的路面被溢出的泥浆 (均厚5cm～30cm) 覆盖;向小里程方向推至YK39+295 (96m) , 被该处的二衬台车和装载机挡住, 同时小里程方向的3#行车横洞也被突泥淤满, 但未向左洞溢出。预估总突泥量约4万方, 突泥灾害影响范围约455m。
2 突泥涌水原因
突泥涌水发生的地段位于平阳盖向斜核部, 处于两层水平岩溶管道富水区, 隧道顶部岩溶发育, 与地表岩溶洼地、落水洞相连通, 在静水压力和长期浸润软化下, 拱顶上方形成了强径流的岩溶破碎带, 由于掌子面拱部的溶腔不断扩大, 顶部的岩溶破碎带逐渐失稳, 在自重的影响下发生了垮塌, 是导致隧道发生突泥灾害的原因。
3 处治范围
突泥涌水处治范围为YK39+319.6～YK39+460, 总长140.4m。共分三段进行处治, 对YK39+319.6～+360.8段为70+45cm双层钢筋砼衬砌;YK39+360.8～YK39+405段为70+45cm双层钢筋砼衬砌;但填充物发育的坍塌段YK39+384～YK39+405段采用Φ127*8mm大管棚预注浆作为超前支护措施;YK39+405～YK39++460段由于突泥影响导致隧道二次衬砌开裂, 该段拆除原二衬素混凝土衬砌, 重新施做钢筋混凝土二衬。
4 总体处治原则
采用:“堵排结合, 注意环境保护, 避免次生灾害”的设计原则进行处治。
1) 进行YK39+379～YK39+415段Φ127mm超前大管棚的施工, 拆除套拱部位的衬砌, 施作临时套拱, 然后施作管棚并注浆加固溶洞充填物;在施工管棚的同时, 及时对YK39+319.6～+360.8加宽段的初支拆除, 扩挖后重新支护, 并施做仰拱、一衬及二衬, 并对YK39+460向小里程方向的围岩进行径向注浆加固, 拆除此段的二衬, 施做仰拱, 绑扎此段的衬砌钢筋;
2) 待管棚施工完成后, 对YK39+360.8～YK39+405段进行开挖支护, 径向注浆完毕后, 施工仰拱、一衬及二衬砼;
3) 待溶洞段顺利贯通后再浇筑YK39+405-YK39+460段的二衬及3#车行横洞及溶洞段的路面、电缆沟及边沟等附属工程。
5 超前跟管管棚施工
超前大管棚采用Φ127mm, 壁厚8mm无缝跟管管棚, 钢管长度36m, 环向间距35cm, 共57根, 总长度为2052m;外插角为5°, 断面呈180°辐射坍塌体, 钢管材质为R780钢管。钢管内安装钢筋笼, 注入M30水泥砂浆充填。
管棚注浆过程中, 钢管按照设计要求钻好注浆孔, 但露出开挖线以外的部分不能钻孔。施工前, 不得提前将所有的管棚全部钻好注浆孔, 边跟管, 边根据现场情况, 确定是接有孔的钢管还是无孔的钢管。技术人员必须全过程监控。管棚施打完毕后, 按设计要求, 放入钢筋笼。管棚的端头封死, 在管棚端头的上端焊一个注浆阀门管, 所有的注浆从注浆阀门管注入。注浆材料采用M30水泥砂浆。注浆压力达到设计的压力值和压力时间后, 关上注浆阀门, 拔开注浆管, 继续下一根管棚的注浆。管棚注浆随着管棚施打的过程同步进行, 管棚注浆量尽量多注, 注的越多, 以后开挖时就更安全。
6 突泥坍塌段开挖及支护
6.1 采用三台阶法开挖并预留核心土
6.2 开挖工序说明
1) (1) 利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф32超前自进式锚杆。 (2) 人工开挖 (1) 部及整修。 (3) 施作 (1) 部初期支护, 即初喷4cm厚混凝土, 架立I22b工字钢拱架并在基础垫设型钢大拱脚。 (4) 施作锁脚锚杆后复喷混凝土至设计厚度;
2) (1) 在滞后于 (1) 部约3m距离后机械开挖 (2) 部, 并在该部位核心土上打入一定数量的螺纹钢筋 (视核心土稳定情况而定) 。 (2) 人工开挖 (3) 部及整修, 初喷4cm厚混凝土。 (3) 接长型钢钢架, 基础垫设型钢并设锁脚锚杆。 (4) 复喷混凝土至设计厚度;
3) (1) 在滞后于 (2) 部约3m距离后, 机械开挖 (4) 部, 并在该部位核心土上打入一定数量的螺纹钢筋 (视核心土稳定情况而定) 。 (2) 人工开挖 (5) 部及整修, 初喷4cm厚混凝土。 (3) 接长型钢钢架, 钢架基础垫设型钢并设锁脚锚杆。 (4) 复喷混凝土至设计厚度;
4) 在滞后于 (4) 部约3m距离后, 机械开挖 (6) 部;
5) 开挖隧底剩余部分 (7) 部 (仰拱) 。
7 洞身注浆加固止水
根据突泥涌水段岩溶的发育状态, 在隧道拱部和底部均设置Φ51壁厚8mm的小导管径向加固止水注浆, 其中拱部及边墙部注浆管长度取10m, 隧道仰拱部取5m, 加固止水注浆采用425普通硅酸盐水泥浆, 浆液采用425水泥, 水灰比1:1, 注浆压力控制在0.5MPa～0.8MPa。
8 一次衬砌施工
一次衬砌采用先拱后墙的方法分段进行, 支护一段衬砌一段 (一般为5-6m) ;塌体段上半断面初期支护统一支护到设计圆心O1以下2.27m位置, 而一次衬砌浇筑到设计圆心O1以下1.9m位置, 下半断面的直墙采用马口跳槽开挖支护及时封闭, 待一段支护完成后再进行仰拱混凝土的浇注, 使衬砌完全闭合成环。
9 施工注意事项
1) 对塌体要进行注浆固结, 要求拱脚部分要进行重点固结。拱脚采用大拱脚, 每个节点处要设四根锁脚锚杆, 并与钢拱架进行焊接;
2) 对初期支护进行监控量测, 密切注意支护变形动态, 发现异常立即采取应急加固措施, 避免危险发生和确保人员、设备、财产安全;
3) 队测量班开挖过程中应严格测量放线, 控制好开挖轮廓, 不得出现大面积超欠挖;
4) 突泥段开挖前, 必须要做好超前探孔, 超前探孔不少于3个, 深度不得低于6m, 对探孔的情况进行记录, 比如探孔的出水情况、水量大小、含泥沙情况以及钻孔前方的地质情况。遇到特殊情况立即上报项目部, 项目部根据以上情况及时调整施工方案, 避免意外情况发生;
5) 拱架加工时要精确放线, 控制好拱架的弧度。施工前应先加工一榀完整的拱架, 在平地上组装完检测合格后, 再大批量加工, 防止出现返工现象。工字钢下料时在节约材料的同时, 尽量减少接头数量, 且尽量将接头安置在仰拱部分和边墙部分, 拱部和拱腰不得出现接头。对接头的处理采用钢板连接, 如果要采用焊接, 不允许对焊, 必须采用钢板双面帮焊。
1 0 结论
采用“超前跟管管棚、掌子面预注浆、分台阶开挖”的处治方案, 平阳隧道涌水突泥段顺利通过。给今后其他隧道岩溶发育段的处治及治理提供了有力的参考。
摘要：在平阳隧道突泥涌水段处治过程中, 对突泥及涌水情况做分析, 采用堵排结合, 径向注浆, 台阶法开挖, 一次衬砌紧跟, 顺利通过此段, 有效的治理该段的涌水, 对今后同类问题的处理具有借鉴作用。
关键词：隧道,突泥涌水,处治技术
隧道突涌水 篇2
1 工程概况
三都隧道进口位于贵州省都匀市王司镇, 出口位于三都水族自治县普安镇, 隧道全长14637米, 二项目部负责进口DK124+943~DK129+400段和一号平导工程, 三项目部负责DK129+400~DK133+525段及一号横洞、二号平导和竖井工程, 四项目部负责出口DK133+525~DK139+580段及二号横洞工程。该区域山高坡陡土地贫瘠, 工农业落后, 村寨分布, 植被发育。进口距都匀约30公里, 出口距三都水族自治县城约25公里, 一号横洞距都匀55公里。
2 断层破碎带涌水突泥
隧道区断裂构造走向基本与隧道轴线呈大角度相交, 由于暂无隧道深孔资料, 本次主要采用地面调查并结合“三都隧道可控源音频大地电磁法勘探”判释结果进行综合初步分析, 划分围岩级别。
营盘寨正断层:为区域性断层, 于隧道进口右侧通过, 地表形成一顺直的沟槽, 断层走向平面上弯曲, 区域上断层线呈一近东西向, 中部向北凸起的弧状线型, 断层上下盘均为地层, 隧道进口位于其下盘, 距断层约50~100m, 当隧道出口开挖掘进200m左右至设计桩号K14+030时, 开挖面出现大量渗水, 由于该段设计为围岩, 施工中加强了抽水及安全措施后继续掘进至设计桩号K14+030时, 围岩发生了明显变化, 裂隙发育, 节理张开, 岩石呈碎块状, 大量地下水从裂隙中涌出, 涌水量约3500m3/d。同时, 洞顶地表上一水池很快干涸, 地表径流逐渐消失。经有关单位多次踏勘, 根据水文地质资料分析, 该段属F4断裂带范围, 岩体积压破碎, 断层破碎带内构造复杂, 节理发育, 岩石裂隙水丰富, 地表水与地下水连通性好, 地貌为低谷带, 汇水面积大, 地下水位高。隧洞开挖后, 造成阻水构造破穿, 原有受力平衡体系被打破, 造成沿构造面产生密集线状高压股水涌出。
3 断层破碎带涌水突泥的预防和治理
3.1 隧道内的突泥固结清理
泥石流体作为是一种流动性很强的饱水岩土体, 在清除泥石流体之前, 首先应该去掉它的流动性, 应配备专业人员完成向泥石流体中压注水泥和双液浆以此来确保泥石流体更加牢固。在清洁泥石流体固结之后方可开始清理工作。
3.2 断面的深孔注浆施工
1) 当泥石流体清理完掌子面, 将混凝土浇注止浆墙。使用C30混凝土作为原材料, 其厚度约为4.5m。以掏槽嵌入的方式进行施工, 当止浆墙厚度之内的施工工字形钢架为止每隔一榀即拆去一榀, 其旁边最深可嵌入围岩1.3m。2) 注浆孔排列。在开挖轮廓界线以外9 m处实施注浆加固, 注浆长度为36 m, 孔的布置是从工作面伸向开挖方向, 大多呈现伞形辐射状, 注浆钻孔布置为8圈, 从内圈到外圈以梅花形状排列, 长短孔相间, 确保充分注浆, 做到不留死角。3) 注浆顺序与注浆方式。以由外至内、由上至下的顺序进行注浆, 达到控域注浆、浆液紧密加固的目的。注浆方式以分段前进式最佳, 采用单孔注浆, 浆液注入的分段长度为3.5m到4.5m之间。
3.3 加强支护措施
3.3.1 钢纤维喷射混凝土
具体要求如下:喷射所用混凝土为厚度为24cm, 材料为C25的钢纤维混凝土。要求钢纤维的相关几何参数如下:长度为18 mm~36m m, 直径或者等效直径为0.4 m m~0.9 m m, 长径比应在42到58之间;钢纤维掺量表示如下:最小的钢纤维体积率约为0.9%;配合比如下:单位水泥耗量360kg~420kg, 沙子石头和水泥的质量比应为1∶2.5~1∶3.5, 砂子含量不得少于60%, 水泥和石灰的质量比应为0.4~0.45, 添加的速凝剂量应为24 L/m 3, 硅粉和水泥的质量比应为0.09~0.12。钢纤维的强度应在400 MPa以上, 根据钢纤维的长度选择合适的基体混凝土骨架颗粒, 应保证钢纤维的长度高于骨料粒径一倍半。最粗的骨料粒径也要小于16mm。
3.3.2 防排水措施
考虑到此断层破碎比较严重, 承压水区的纵向伸展较长, 尽管对此区域施加了全断面深孔注浆的预处理, 但是应尽量降低地下水对隧道造成的危害以及确保富水区的二衬构造的经济效益, 需要在之前的设计上进行改动, 在一开始的支护后, 背面打小雨100米的放水孔, 相隔2.5 m设置一个断面, 在每个断面的起拱线之下对称地打下两个孔, 保证孔深到开挖轮廓线12米开外, 此外, 初期支护和岩面间环向安装<100HDPE的管盲沟, 在其两旁衬砌边墙脚的位置安装<100HDPE的管盲沟, 沿着隧道的两边全长安装, 纵向与环绕的盲沟相连接。
3.3.3 二衬
二参数如下:选择C30的可防水混凝土, 厚度为85 cm, 环向和纵向主筋应分别直径25、20和直径18、25 (两层) , 箍筋则使用直径8、25;在各项注浆完成后围岩的渗水量应不高于6m 3/m 2·d, 这样可以确保衬砌背后的水压不高于0.6MPa, 倘若涌水量还不能满足要求, 应该采取后压浆的方式降低和避免对衬砌造成的危害。
4 总结
针对三都隧道特殊的隧道断层破碎带, 我们采用科学施工方案, 严格的按照科学的施工方法, 清理隧道内的突泥, 进行断面深孔的注浆, 再进行一系列严谨的加强支护技术。经管我们工作人员辛苦的工作, 一定可以顺利的完成三都隧道破碎带涌水突泥的工作, 为以后的工作打下良好的基础。合理的施工方案和努力的劳动是保障工作顺利完成的关键因素和前提。
摘要：文本首先详细地介绍了三都隧道的工程概况和断层破碎带的构造, 介绍了处理三都隧道产生的特大突泥、涌水地质灾害的施工技术, 制定科学、合理施工技术和方案, 使得三都隧道能够安全顺利地施工, 顺利的穿越地质条件非常复杂的断层破碎带。
关键词：隧道,断层破碎带,涌水,突泥
参考文献
[1]曾宝亭.注浆加固技术在过断层掘进冒顶处理中的应[J].煤炭工程, 2011.
新麒麟隧道进口涌水治理措施 篇3
关键词：隧道涌水,危害,治理,施工
涌水是隧道隧洞施工中仅次于塌方的最常见的地质病害之一, 特别是在我国降雨量较大地区隧道隧洞施工中更为常见。如何处理好在隧道施工过程中出现的涌水问题, 也越来越引起我们的关注。
1 新麒麟隧道涌水情况概述
新建襄渝二线铁路新麒麟隧道DZK207+575～DZK213+492, 位于陕西省安康市白河县冷水镇麻虎乡境内。隧道全长5 917 m, 里程为DZK207+575～DZK213+492, 最小埋深约25 m, 最大埋深约550 m;地面高程一般为200 m～800 m, 相对高差100 m～600 m。隧道进口为王家沟, 主要经过魏家沟、刘家沟、东沟、麒麟沟, 穿越较大型河谷为川河, 出口段为下冷水河, 各沟谷河流直接汇入汉江, 该隧道全部位于直线上, 线路以0.4%, 0.3%的上坡通过隧道。进口段为单线隧道, 出口为双线车站隧道。地层岩性以云母石英片岩、石英云母片岩为主, 岩性比较单一。
2006年6月21日22时, 新麒麟隧道进口DZK209+390处发生涌水。涌水点距洞口815 m, 涌水地层岩性为石英云母片岩及少量石英岩, 节理裂隙发育, 岩石强度较高。实测日涌水量约为12 000 m3/d, 水质清澈。
涌水量估算采用浮标法进行估测, 即带有识别标志的漂浮体, 以10 m长度为测定范围, 记录所用时间, 通过观察计算由此可得到:
每小时流量为:Q=0.141×3 600=507.6 m3/h。
每天流量为:Q=507.6×24=12 182.4 m3/d。
2 涌水处理方案及施工方法
处理原则:以堵为主、适量排放, 有效保护和利用涌水资源。采取对涌水地段超前小导管注浆辅助施工, 将坑道周围岩体预先加固及封闭岩体裂隙, 起到超前预支护围岩的作用, 暂时将水汇集到隧道下部集中, 引管将水引流至集水坑内, 排出洞外。根据围岩变化情况, 加强初期支护。涌水段仰拱施工是施工中的一个难点, 在施工准备阶段要充分考虑困难, 做好准备工作, 采取了拦坝截水、钢管引水、抽水泵配合抽水等措施, 保证仰拱正常施工。
2.1 涌水地段超前小导管注浆
采用钻机分别在拱顶及最大跨位置进行钻孔, 探测前方水位水量及地质情况, 注浆孔布置由工作面向开挖方向呈伞形辐射状, 钻孔布置成数圈, 梅花形排列, 以达到注浆充分, 不留死角的目的。
施工步骤:测量放线, 精确定出钻孔的位置、数量并进行现场交底→注浆材料的准备, 严把材料关→机具设备准备, 保证施工过程中机具的正常运转→进行室内浆液凝固试验, 并进行现场试注→用钻机钻孔 (ϕ50) →注浆, 按先外圈后内圈, 先上后下的顺序进行, 反复几次→将水汇集成股状, 然后引入临时排水系统中→注浆加固涌水段围岩, 施工结束。
配比:注浆材料选用水泥—水玻璃浆液。参数如下:水泥∶水玻璃 (体积比) =1∶ (0.6～1.0) ;水泥浆水灰比:0.8∶1～1∶1;水玻璃模数:2.6～2.8, 水玻璃浓度35 Be。
2.2 隧道涌水段开挖支护及防水措施
2.2.1 开挖
隧道开挖炮眼布置仍按原爆破设计图进行钻眼, 如遇个别炮眼水量较大时, 在该炮眼附近另行钻眼。炸药全部采用乳化炸药以非电毫秒雷管进行起爆。
2.2.2 支护
1) DZK208+390段设计围岩级别为Ⅲ级。考虑该段围岩强度较好, 有一定的自稳能力, 在采用ϕ6.5 mm, ϕ8 mm钢筋网配合锚杆施作的基础上, 局部发育段采用ϕ22 mm螺纹钢纵环向编网处理。网格尺寸在20 cm～50 cm之间, 牢固焊接于锚杆之上, 替代了钢架、锚杆、钢筋网作为主要初期支护的通常做法。这样一方面使工序衔接紧凑且平稳地渡过了涌水段, 另一方面又节省了人力、财力。
2) 采用C20混凝土喷射, 在有水地段, 增加水泥用量;先喷干混合料, 待其与涌水融合后, 再逐渐加水喷射, 喷射时由远及近, 逐渐向涌水点逼近, 然后在涌水点安设PVC管将水引出, 再在导管附近喷射。涌水范围较大时, 设树枝状排水盲沟再喷射;涌水严重时, 可设置泄水孔, 边排水边喷射。
3) 仰拱施作是涌水段的一个难点。隧道进口以4‰上坡通过隧道, 给涌水的自然引流提供了一个有利的条件。但如何解决该段排水问题保证混凝土的质量仍是我们所面临的一个困难。在具体的施工中, 施工时在仰拱里程段前形成一个拦水坝进行渡水, 水坝采用沙袋垛码, 背后采用弃碴回填密实, 减小流水对沙袋的压力。在拦坝预埋两排ϕ150 mm钢管在隧道右侧布置将水引至已做仰拱临时排水沟内排出洞外, 开挖仰拱长度以50 m为宜 (主要考虑作业人员、机械施作时间不要太长, 同时由于ϕ150钢管管数量的限制) , 并在仰拱局部设置集水坑, 3台抽水泵配合100 mm软管排水 (见图1) 。
2.2.3防排水、衬砌
在富水段防水板双层铺设, 第一层作为挡水之用, 尽量与围岩密贴, 第二层作为防水之用, 预留一定的缓冲。接缝应采用常规法, 采用充气法和真空法检查, 确保严密可靠。环向50 mm盲管由原设计的6 m改为3 m, 在涌水点安设PVC管将水引出, 涌水范围较大时, 设树枝状排水盲沟进行引排。二次衬砌根据监控量测结果确定施作时间, 形成封闭整体。同时加强隧道内临时排水, 并设专人看管抽水设备运转情况。
3涌水段施工的几点体会
1) 涌水不利方面给施工带来了很大的困难, 如人员身体状况、机械损耗、车辆磨损, 有利方面改善了隧道内施工作业环境, 做到了防尘的效果。
2) 涌水情况较为复杂, 没有固定模式。一般原则为:对开挖完毕后的围岩尽量不去扰动, 加强支护, 提高混凝土强度, 通过即可。
3) 对于地下水与地表水有直接水力联系的隧道, 由于地下水量及水压随雨量变化, 施工中应尽快将围岩自身承载力、初期支护和二次衬砌有机的结合起来, 共同抵御水压, 避免各工序间隔时间太长, 造成单一支护抵抗水压的情况。此外, 当二次衬砌不能紧跟时, 应考虑提高初期支护强度。
4) 设计衬砌标准断面的结构时, 也应把外水荷载考虑进去。根据有关资料显示:只要保证外水荷载有效高度在100 m的范围内, 是不会对隧道的衬砌结构造成大压力的。
参考文献
[1]铁道部第二工程局.隧道 (上册、下册) ——铁路工程施工技术手册[M].北京:中国铁道出版社, 2000.
[2]TB10204-2002, J163-2002, 铁路隧道施工规范[S].
隧道突涌水 篇4
关键词：隧道涌水,塌方,地质扫描,监测方法,超前地质预报
1 工程概况
成武高速CW17武都西隧道位于武都区黑坝里北侧上没水山山体内，该隧道设计为分离式岩质隧道，属于深埋隧道。隧址区地表水为北峪河河水、白龙江江水，北峪河常年流水，最大洪峰流量580 m3/s，一般流量0.1 m3/s～0.2 m3/s，最小流量0.01 m3/s;白龙江多年平均流量141.2 m3/s，最小流量为30.5 m3/s，最大实测洪峰流量1 890 m3/s，一般为250 m3/s。隧址区地下水主要为孔隙潜水、基岩裂隙水及断层裂隙水，水位、水量受大气降水影响而变化。武都西隧道右线施工至YK84+435标段时，围岩突然坍塌，导致塌方及初期支护破坏。经现场勘察，该处掌子面围岩以中风化灰岩为主，深灰色，隐晶质结构，厚层状构造，节理裂隙极发育，且该段受断层带影响，富水性较好，掌子面拱顶及两侧拱腰均有不同程度的股状涌水，岩体较破碎，围岩稳定性较差。涌水水流对掌子面附近已施作完成的初期支护背后围岩均有不同程度冲刷，导致不同程度的混凝土掉块以及初期支护背后空腔。
2 监测方法概述
2.1 监控量测
1)地质和支护状况观察:掌子面、洞壁围岩和支护状况观察主要采用目测观察，辅以地质罗盘，及时对岩性、结构面产状及支护裂缝进行观察描述。2)拱顶下沉量测:采用托普康公司的AT-G2精密水准仪，仪器精度0.1 mm。3)周边收敛量测:采用JSS30A型数显收敛计，仪器精度0.01 mm。
2.2 地质雷达检测
通过采用SIR-3000地质雷达仪器对武都西隧道右线YK84+435掌子面前方进行如下检测工作:超前地质预报:通过对地质情况及掌子面的观察、分析，结合地质雷达所测资料，综合评价预测段洞室开挖岩土工程地质条件。天线中心频率为100 MHz，本次采用了连续测试及点测试方法。对掌子面前方坍穴的长度及高度作预估计:天线中心频率为100 MHz，采用连续测试方法，测线位置选择为掌子面上方拱顶、掌子面上侧水平线共两条测线。检测涌水对掌子面附近初期支护密实程度的影响:天线中心频率为900 MHz。测线为距掌子面10 m范围内初支左、右拱腰处。
3 测试结果及分析
3.1 监控量测资料
由图1可见，在连续降雨数日之后隧道塌方之前，拱顶下沉曲线和周边收敛曲线均出现一次明显的拐点。可见地下裂隙水量增加对隧道围岩稳定性以及初期支护均有较大影响。
注：拱沉位移速度与时间关系曲线周边位移速度与时间变化曲线注：
3.2 超前地质预报
根据该掌子面前方雷达探测点测及线测结果来看(测试结果见图2，图3):距掌子面5 m～30 m(即YK84+440～YK84+475)范围内雷达电磁波反射较强，波幅不规则，说明距掌子面前方35 m范围内围岩岩体极破碎且裂隙水丰富，稳定性极差。
3.3 坍穴规模预估
根据该掌子面顶部前方雷达探测结果来看(如图4所示)，掌子面顶部水平前方约5 m～6 m范围内显示为围岩松弛区或节理裂隙极发育的破碎带。
根据掌子面拱顶上方及斜上方探测结果(如图5所示)，拱顶上方约3 m范围内显示为围岩松弛区或节理裂隙极发育的破碎带。
根据该段落围岩岩体构造及产状，结合雷达探测结果，坍穴位置位于掌子面拱顶处斜上方。
3.4 初支检测
通过对距掌子面10 m范围内左、右拱腰的初支检测结果来看，由于受基岩裂隙水的影响，初支背后约30 cm～80 cm范围内围岩呈现较松散状态(如图6，图7所示)。可见裂隙水对初支背后围岩的冲刷携带作用导致了初支背后空腔和围岩松散，围岩稳定性下降，围岩压力增大，隧道结构所承受荷载随之增大，从而影响到隧道结构的安全性。
3.5 结果分析与讨论
通过对以上数据的分析判断，加之发生坍塌前7日武都区均有不同程度的连续降雨，从而导致隧道地下裂隙水量激增，且该处围岩以中风化—强风化灰岩为主，易受水的侵蚀作用而风化破碎导致失稳，由于在隧道施工前未能及时做好封堵防排水措施，在地下裂隙水的作用下导致了该处水压力变化、渗透变形、围岩松弛难以控制，围岩泥化、软化，围岩强度及稳定性急剧下降，最终造成掌子面拱顶部位失稳坍塌以及掌子面前方岩体沿节理面的坍塌。
4 结论及建议
富水地层中的隧道设计及施工，对地下水的处理是非常重要的一个环节。
1)在隧道施工前，要进行必要的地形地貌、工程地质、水文地质以及气象灾害等资料的收集工作，在隧道地表，及时对洞顶低洼区进行整平、回填以及修砌防排水工程(排水沟、截水沟)，对洞顶存在的塌腔裂缝等进行填充封闭，从而降低地下水的来源补给。
2)隧道施工开挖时，对围岩破碎带、断层破碎带等地段要采取注浆加固，封堵裂隙，隔离水源，减小水压力，注浆范围尽可能覆盖围岩松动区，以减小地下水向隧道的渗流;打孔排水，施作排导结构，合理优化排水孔的布置;加强超前支护以及超前锚杆的打设，提高围岩的整体性和稳定性。
3)隧道开挖过程中，尽量减少开挖对围岩的扰动，可以有效的降低地下水活动对围岩稳定性的影响。
4)隧道开挖后，采用喷射防水混凝土以封闭围岩表面，为隧道防排水工程打下坚实的基础;在初期支护和二次衬砌之间布设防排水板、止水条等隧道防排水设施;合理布置环向排水、纵向排水、横向排水以及中心排水管道。
参考文献
[1]朱汉华,孙红月,杨建辉.公路隧道围岩稳定与支护技术[M].北京:科学出版社,2007.
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[5]曹江敏.高速公路长大隧道施工动态监测与数值模拟研究[J].铁道建筑,2007(4):15-16.
朱家岩隧道涌水处理施工技术 篇5
1 涌水对隧道工程的影响
在山岭隧道的修建过程中, 涌水为隧道施工中的常见地质灾害。在隧道开挖工程中, 因对开挖工作面前方地质情况预报不准确造成的涌水事故, 将发生施工人员伤亡并造成较大的经济损失。
在隧道衬砌施工完以后, 因涌水处理不彻底, 而使衬砌渗漏水, 造成隧道侵蚀破坏, 特别是在渗漏水具有侵蚀性的情况下, 对衬砌和隧道设备的腐蚀性更严重, 路面积水环境恶化, 降低了路面与轮胎的摩擦力。寒冷地区反复的冻融循环, 造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏;衬砌与围岩之间, 由于冻胀引起拱圈变形、破坏。隧道路面层因涌水而使路面冒水, 在寒冷地区从而形成冰坡, 冰锥, 是行车安全得不到保障。隧道内的各种附属设施和设备对于绝缘与防锈都有严格要求, 隧道不渗水是其正常工作的必要条件, 因此搞好隧道的涌水处理, 保证隧道不渗不漏, 是保证隧道行车安全和长期使用的重要条件。
2 工程概况
朱家岩隧道右线是沪蓉西高速公路宜昌至恩施段上的一座两车道长隧道, 隧道起点桩号为YK51+841~YK53+127, 全长1286米。建筑界限总宽为9.75m, 净高为5.0m, 纵坡为+2805%。由于隧道进口端无进洞条件, 因此隧道施工由出口端往进口端施工。
朱家岩隧道地层多为可溶性碳酸类岩石地下水极其发育, 主要有孔隙水、基岩隙水和岩溶洞隙水, 补给源为大气降水, 这种地质条件施工极易出现涌水等地质灾害。
3 涌水情况及处理方法
3.1 涌水情况描述
当隧道开挖至YK52+164时, 通过超前探孔揭露前方围岩裂隙发育, 并有涌水现象, 根据现场实际情况, 通过对涌水量的测定, 并不需要通过帷幕来进行堵水, 并揭示前方并无溶洞发育。确定采用“排、堵、防排结合”的方案处理涌水。通过加强初期支护的方法先进行开挖, 开挖后采用压住水泥浆进行堵水, 最后采用加强防水层, 加大和加密涌水段环向透水管盲沟及横向泄水管来加强排水。
3.2 初期支护
根据现场实际地质情况, 将原设计的S5复合式衬砌, 支护参数为:L=2.5m, 局部Φ22药卷锚杆、C20喷射混凝土厚6cm、C25防水衬砌混凝土厚30cm;变更为S3复合式衬砌, 支护参数为:双层Φ6钢筋网, 间距为20×20cm、L=3.5m, Φ22药卷锚杆梅花型布置, 间距1.0m (环) ×1.0m (纵) 、Φ22格栅钢架纵向间距为1.0m、C20防水喷射混凝土厚22cm C25防水衬砌混凝土厚40cm, 仰拱采用40cm厚C25防水衬砌混凝土。洞身开挖前采用超前锚杆进行预支护, 超前锚杆采用L=3.5mΦ22药卷锚杆, 环向间距40cm, 纵向每2.0米设一环, 外插角10~20°, 根据实际岩体节理面产状确定锚杆的最佳方向。超前锚杆应保持不小于1.0m的水平搭接长度, 为加强共同支护作用, 将超前锚杆尾端与格栅钢架主筋焊接在一起。隧道洞身开挖遵循“短进尺、弱爆破、紧支护、勤监测”的原则施工, 每掘进一循环, 都要对前方地质进行超前短探孔预报, 对涌水量进行测量。因涌水段离洞口较远, 高差较大, 用高扬程水泵三次井点降水进行排水。对涌水集中点采用透水软管引流到积水井, 以防止漫流, 影响施工。涌水段开挖一定长度后, 及时进行仰拱的开挖和仰拱混凝土及仰拱填充的施工, 使断面尽早形成环向封闭。洞身开挖后应及时进行监控量测, 提高观测频率, 随时注意变化。
3.3 注浆堵水
涌水段顺利开挖和初期支护后, 经过一段时间的观察和监控量测, YK52+160~YK52+080段存在几股集中的涌水以外, 其余均为渗水, 只是喷射混凝土表面有少量水流出。涌水集中处的水量与地表降水有关系, 地表雨量大, 涌水的水量也大。
按照施工方案, 采用压注M30水泥浆进行堵水。注浆管采用L=3.5m, Φ42钢花管, 间距为1.0m (纵向) ×1.0m (环向) , 梅花型布置, 钢花管前部钻注浆孔, 孔径6~8mm, 孔间距10~20cm, 梅花型布置, 钢花管前端加工成锥型, 尾部预留不少于30cm的止浆段。钻孔完成后, 所有孔都用压力水从孔底进行清洗, 并穿入钢花管, 尾端用砂浆进行锚固。水泥浆液水灰比采用0.75, 水泥采用325普通硅酸盐水泥, 注浆压力为1.0~2.0MPa。在注浆施工前应对注浆系统的设备运行进行调试, 以提高注浆的施工质量。注浆过程中, 水泥浆液要连续搅拌, 因为水泥是颗粒性材料不搅拌就会离析沉淀, 甚至结块造成材料的浪费。注浆施工在压力达到最大压力时持续注浆, 直至相邻的注浆管都有浆液溢出时才停止注浆, 进行下一个注浆施工。注浆施工完以后, 通过几次降雨的观察, 原来几股集中有水涌出的地方, 现在水量明显减小, 只是有少量水流出, 整个涌水段只有三个地方小范围的有水渗出现象, 压注水泥浆基本达到了堵水效果。
3.4 防排水
在注浆结束后, 通过监控量测数据反映此段已变形稳定, 可以进行二次衬砌的施工。隧道拱墙部布设防水层, 防水层采用1.2mm厚的PVC防水板和双层300/m2的土工布配合使用。在施工防水层之前, 应对所有的注浆管和锚杆尾端多余部分割除, 并用砂浆抹平, 以防止扎破防水板, 影响防水层质量。为尽快疏导防水层背后的积水, 在防水层与初期支护之间环向设置TR加劲型软式透水管盲沟, 将原设计的Φ50透水管每10m布置一环, 变更为Φ100透水管每5m布置一环;两侧初期支护边墙脚处设置Φ100 TR加劲型软式透水管纵向盲沟, 且沿隧道两侧全长设置, 并于环向盲沟相连;纵向盲沟通过边墙Φ100PVC泄水孔与隧道内排水沟连接, 泄水孔2.5m布设一处;对单个涌水点, 用Φ50 TR加劲型软式透水管直接引排至边墙泄水孔。在施工缝和沉降缝位置, 都设置XZ-322-30型中埋式橡胶止水带进行防水。衬砌混凝土采用防水混凝土, 抗渗标号不低于P8, 防水混凝土外加剂采用FS型防水剂, 掺量按每立方米25kg计算, 可以等量取代水泥。二次衬砌施工采用经济、快速有效的全液压钢模衬砌台车整体浇筑。
4 结论
朱家岩隧道右线涌水段, 在施工中通过上述处理后, 经过几次降雨的观察, 衬砌表面干燥无渗水现象。实践证明, 在山岭隧道涌水段施工中, 只要我们认真针对现场实际情况选择合适的处理方案, 并且加强防排水设计及其施工质量, 涌水段二衬混凝土表面渗漏水现象是完全可以防止的。
摘要：简要介绍隧道涌水对隧道工程的影响, 结合朱家岩隧道右线涌水段处理实例, 对其处理施工方法和技术措施进行了详细陈述, 为相类似工程提供一定的参考。
关键词：隧道:涌水施工,处理方法
参考文献
[1]公路隧道施工技术规范JTJ042-94[S].北京:人民交通出版社.[1]公路隧道施工技术规范JTJ042-94[S].北京:人民交通出版社.
[2]公路隧道设计规范JTGD70-2004[S].北京:人民交通出版社.[2]公路隧道设计规范JTGD70-2004[S].北京:人民交通出版社.
[3]南晓宇.大路梁子隧道涌水处理施工技术[J].山西建筑, 2008 (1) :290-291.[3]南晓宇.大路梁子隧道涌水处理施工技术[J].山西建筑, 2008 (1) :290-291.
[4]郑晋文, 张小文.关于隧道涌水处理的研究[J].科技情报开发与经济, 2004 (1) :134-135.[4]郑晋文, 张小文.关于隧道涌水处理的研究[J].科技情报开发与经济, 2004 (1) :134-135.
隧道突涌水 篇6
渗透系数K不仅是水文地质勘察中的一个重要参数，也是公路隧道工程勘察中常要求测定的一个参数。公路隧道工程勘察中，常常需要布置一定数量的抽水试验工作。其目的为:
1)确定抽水钻孔的特性曲线和实际涌水量，评价含水层的富水性，推断和计算钻孔最大涌水量和单位涌水量。
2)确定含水层的渗透系数，用以预测隧道开挖涌水量，为隧道疏干排水方案提供依据。
抽水试验的方法有多种，可结合工程特点、试验目的、对水文地质参数的精度要求等等因素综合选择。公路隧道工程勘察中，为了较准确地测得围岩的渗透系数，常常采用三次降深法单孔抽水试验。
2 某公路隧道工程概况及工程地质条件简述
2.1 工程概况
某公路隧道按分离式设计，由左线、右线两支隧道组成，其中左线中心桩号为ZK2+815，起讫桩号ZK2+580～ZK3+030，长450 m;右线中心桩号YK2+895，起讫桩号YK2+616～YK3+190，长574 m。隧道内净宽为11.30 m，净高为7.03 m。隧道内轮廓采用圆弧连接，洞门均采用削竹式洞门。隧道路面设计标高50.90 m～58.60 m。
2.2 区域地质概述
隧道垂直通过呈东西走向的新安里—凤凰山背斜轴部，其中背斜南翼为下古生界泥盆系中统老虎坳组下段(D2l1)，岩性组合为灰绿、灰白、紫灰色石英砂岩、粉砂岩、粉砂质页岩，地层倾向南，倾角40°;北翼为下古生界泥盆系中统老虎坳组上段(D2l2)，岩性组合为浅灰、深灰、灰白色石英砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩，地层倾向北，倾角30°～40°。
2.3 地层岩性
选定钻孔ZK3作为抽水试验钻孔，该钻孔位于南坡隧道左线里程ZK2+730处。据勘察资料显示，该钻孔地层岩性见表1。
由表1可知，场地基岩强风化带及中风化带岩石厚度大，裂隙发育，岩芯破碎，具有一定透水性，含基岩裂隙水。
3 抽水孔成井结构设计
钻孔ZK3静止水位为23.60 m，含水段为孔深23.60 m～75.50 m，成井设计结构:孔深0.00 m～23.60 m下127 mm无缝钢管井壁管，孔深23.60 m～75.50 m下127 mm割缝滤水钢管，孔深75.50 m～82.70 m为完整基岩，不下管，作为沉渣段。成井结构见图1。
4 抽水试验资料整理及水文地质参数计算
4.1 资料整理
采用额定流量8 m3/h的深井泵，按三次水位降深由大至小(即S3,S2,S1)进行反向正式抽水试验。抽水前稳定水位埋深为27.80 m，含水层位置为孔深27.80 m～75.50 m，厚度H=47.70 m，抽水孔直径为127 mm。
三次降深抽水试验成果如下:
第一次降深(最大降深S3)，水位降深S1=21.77 m，日涌水量Q=102.99 m3/d，单位涌水量q=4.73 m3/(d·m)。
第二次降深(S2)，水位降深S1=14.25 m，日涌水量Q=90.37 m3/d，单位涌水量q=6.34 m3/(d·m)。
第三次降深(S1)，水位降深S1=7.24 m，日涌水量Q=61.95 m3/d，单位涌水量q=8.56 m3/(d·m)。
钻孔ZK3三次降深试验涌水量Q—降深S关系曲线见图2，单位涌水量q—降深S关系曲线见图3。
4.2 水文地质参数计算
按单孔潜水完整井计算，根据《水文地质手册》中公式:
式中:k———渗透系数，m/d;
H———抽水前潜水层厚度，m;
Sw———水位降深，m;
R———影响半径，m;
rw———抽水孔半径，m;
Q———涌水量，m3/d。计算结果详见表2。
Q———涌水量，m3/d。计算结果详见表2。
钻孔ZK3三次降深试验渗透系数K—降深S关系曲线见图4。
5 隧道开挖涌水量预测
隧道开挖涌水量预测主要包括井点降水单井涌水量的预测和隧道开挖水平巷道的涌水量预测。井点降水是当隧道采用降低地下水位法施工，超前钻孔成井抽水降低地下水位，以保证基坑内形成施工的干作业面;后者是隧道开挖时基坑采用洞口自然排放地下水或在基坑内设排水沟和集水井进行抽排地下水。
5.1 单井涌水量预测
单井涌水量预测是依据钻孔ZK3抽水试验成果Q—S曲线关系，从中找出Q—S关系表达式，建立Q=f(S)方程式，再根据设计的水位降深值(S)预测相应的涌水量。
根据曲线Q=f(S)的曲率n:
在大降深段n>2，所以ZK3的Q=f(S)曲线适合于对数曲线型。经过拟合误差分析，即可建立Q—S关系式:Q=-11.2+86.1lg S。根据隧道底板设计标高，式中S=47.70 m，推算Q=133.32 m3/d，单位涌水量q=2.79 m3/(d·m)。根据潜水完整井公式，计算K=0.154 m/d，Rv=258.50 m。
需要说明的是，这里的单井涌水量预测是基于抽水试验孔的成井结构，即取井径=127 mm，未来设计如采用大井法降水，单井涌水量应根据设计井径进行换算。
5.2 水平巷道涌水量预测
根据《水文地质手册》潜水完整式水平坑道涌水量计算公式:
潜水非完整式水平坑道涌水量计算公式:
其中，Q为涌水量，m3/d;B为集水巷道长度，m;本工程隧道开挖，部分地段隧道顶板为微风化基岩(相对隔水层)，考虑其隔水效果，建议隔水顶板厚度不小于2.00 m，在此前提下，B取值可约定为隧道开挖后，隔水顶板厚度小于2.00 m的集水巷道的长度;K为渗透系数，m/d;H,H1,H2均为含水层厚度，m;h0,T均为降水漏斗底至含水层底板距离，h0=(H-S)，m;h1=(H1-T)，h2=(H2-T)，m;R，R1，R2均为影响半径，m;b为坑底宽度，b=11.3 m。
南坡段隧道左支:综合地质剖面图可知，含水层下部微风化隔水底板与水平线夹角较小，故近似考虑微风化隔水底板为水平，并取集水巷道的中点即里程ZK2+682处为计算断面，计算参数为:B=130.00 m,H1=H2=41.15 m,T=5.25 m,K=0.154 m/d，R1=R2=180.75 m，根据潜水非完整式水平坑道涌水量计算公式，计算隧道开挖涌水量Q=185.49 m3/d。
南坡段隧道右支:综合地质剖面图可知，含水层下部微风化隔水底板与水平线夹角较小，故近似考虑微风化隔水底板为水平，并取集水巷道的中点即里程YK2+741处为计算断面，计算参数为:B=250.00 m,H1=H2=29.90 m,T=4.10 m,K=0.154 m/d，R1=R2=55.36 m，根据潜水非完整式水平坑道涌水量计算公式，计算隧道开挖涌水量Q=307.59 m3/d。
6 结语
利用抽水试验客观、准确地获得隧道围岩的渗透系数，是工程勘察过程中非常重要的一环，其数值的大小，直接关系到设计、施工所采取的排水措施。因此，抽水试验是隧道涌水量计算的关键一环。
隧道涌水量的计算关系到作用于衬砌结构的水压力和周边生态环境的安全，是隧道防排水设计的重要参考指标。一般来讲，隧道涌水量随围岩渗透系数的增大线性增大，随地下水位高度的升高存在一个先减小后增大的过程。
摘要：结合某公路隧道的工程概况及地质条件,介绍了抽水孔成井结构设计的方法,并对该隧道工程进行了抽水试验,通过整理资料及水文地质参数计算,准确测定了该隧道围岩的渗透系数。
关键词：隧道围岩,抽水试验,渗透系数
参考文献
[1]中国地质调查局.水文地质手册[M].第2版.北京:地质出版社,2012.
[2]常士骠,张苏民.工程地质手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2007.