共玉通天河隧道右線掌子面出水處理方案

1、通天河隧道右線掌子面（YK783+010）出水處理施工方案一、工程簡(jiǎn)介通天河隧道位于青海省玉樹州結(jié)古鎮(zhèn)前進(jìn)村三組村東南方向約500m處，為分離式隧道，左線K781+940-K783+500，長(zhǎng)1560m，設(shè)計(jì)縱坡2%-0.45%；右線YK781+940-YK783+500，長(zhǎng)1560m；設(shè)計(jì)縱坡2%-0.45%。洞身圍巖巖性為第四系全新統(tǒng)殘坡積粉質(zhì)黏土；第四系全新統(tǒng)坡積層破碎石；進(jìn)出口段坡積層下部分布第四系上更新統(tǒng)沖洪層粉質(zhì)黏土、粉砂、圓礫、卵石、漂石；下伏中生界上三疊統(tǒng)柯南群淺變質(zhì)碎屑巖，巖性為片巖。根據(jù)隧址區(qū)的地層巖性、地下水水動(dòng)力特征，地下水的賦存條件將地下水分為兩種類型：第四紀(jì)松散巖空

2、隙水和淺變質(zhì)巖裂隙水。第四紀(jì)松散巖空隙水分布于坡體及溝谷，賦存于碎石土、粉質(zhì)黏土中，與地下水聯(lián)系密切，補(bǔ)給源為大氣降水及地下水側(cè)向滲補(bǔ)。淺變質(zhì)巖裂隙水主要賦存于中生界三疊系上統(tǒng)之柯南群變質(zhì)巖風(fēng)化帶的裂隙中，受控于風(fēng)化層厚度變化，透水性及富水性較好。補(bǔ)給源為大氣降水，受季節(jié)影響，水量變化大。二、施工情況2012年7月25日，開挖至YK783+000里程時(shí)，掌子面左側(cè)邊墻高約1.5m位置處出現(xiàn)股狀水，呈噴涌狀，出水量約為75m3/h，且掌子面左側(cè)（尤其在滲水處）巖層走向?yàn)樗椒较?，?jié)理發(fā)育，并含有閃亮反光的煤矸石。掌子面右側(cè)巖層走向與水平面呈60夾角，不同于左側(cè)，與之前無(wú)較大的變化。2012年7月

3、26日，開挖至YK783+002里程時(shí)，掌子面新增3股出水，分別位于掌子面左側(cè)拱腰、左側(cè)仰拱頂3米、1.5米、2米處。水質(zhì)清，呈噴涌狀，出水量約為75m3/h。掌子面巖層走向與水平面呈60夾角，掌子面圍巖完整、自穩(wěn)性較好，無(wú)軟弱夾層。2012年7月29日，通天河隧道右線開挖至YK783+010里程時(shí)，掌子面揭露圍巖為中薄層片巖，巖體較破碎破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，在掌子面左側(cè)布設(shè)了4個(gè)50探孔，長(zhǎng)度為5m，鉆孔至1.5m2m時(shí)，4個(gè)孔均先后有股狀水流出，且噴至3m遠(yuǎn)，水量約150m3/h。當(dāng)天，參建各方討論了通天河隧道右線掌子面（YK783+010）出水情況處理初步方案。2012年8月6日，參建各方

4、討論了通天河隧道右線YK783+010YK783+045段注漿堵水施工方案。2012年8月12日，我部根據(jù)“通天河隧道右線掌子面（YK783+010）出水情況處理初步方案討論會(huì)會(huì)議紀(jì)要”要求與“共玉隧道咨詢組2012第B13號(hào)文件”精神完成了通天河隧道右線掌子面（YK783+010）5個(gè)超前探孔，探孔深度均為35m，結(jié)合鉆孔記錄分析，探孔出水存在連通現(xiàn)象，總出水量為340m3/h,實(shí)測(cè)水壓為0.49Mpa，前方圍巖較破碎，裂隙發(fā)育，存在軟弱夾層。2012年8月13日至2012年8月20日期間，我部按照2012年8月6日參建各方討論的通天河隧道右線YK783+010YK783+045段注漿堵水施

5、工方案要求。對(duì)現(xiàn)行掌子面進(jìn)行了止水處理。 三、施工方案1、編制原則（1）重視生態(tài)環(huán)境，在施工期間及竣工通車后保證不發(fā)生水土流失，不破壞三江源核心保護(hù)區(qū)植被與水系。保證現(xiàn)有隧道排水管能夠滿足要求，避免往前開挖后，出水量大于排水管最大排水量，保證隧道使用功能。（2）治水原則：結(jié)合高原高寒地區(qū)隧道病害特征，隧道出水“以堵為主、限量排放”的處治原則，采取切實(shí)可靠的設(shè)計(jì)、施工措施。注漿施工技術(shù)先進(jìn)、注漿方案可行、方法穩(wěn)妥可靠、高效、安全、不留后患。（3）堅(jiān)持實(shí)事求是的原則，求真務(wù)實(shí)，正確選擇注漿施工方案，合理安排施工順序，加快施工速度，做好人力、物力的綜合平衡，均衡生產(chǎn)。（4）以確保施工安全、質(zhì)量、工期

6、、環(huán)境保護(hù)和投資為目標(biāo)。（5）重視隧道的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，建立以地質(zhì)工作為先導(dǎo)、以量測(cè)為依據(jù)的信息化防排水施工管理體系。（6）嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)文件、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。2、編制依據(jù)（1）共和至玉樹（結(jié)古）公路兩階段施工圖設(shè)計(jì)。（2）踏勘工地，從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、采集、咨詢所獲取的資料。（3）我單位施工能力和類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)。（4）現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查所獲得的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、當(dāng)?shù)刭Y源及施工環(huán)境等調(diào)查資料。（5）我集團(tuán)公司所擁有的技術(shù)裝備力量、機(jī)械設(shè)備狀況、管理水平、工法及科技成果和多年積累的工程施工經(jīng)驗(yàn)。3、實(shí)施方案開挖前采用探孔注漿與周邊注漿并利用周邊注漿孔安裝長(zhǎng)管棚和開挖支護(hù)后徑

7、向補(bǔ)充注漿方案。針對(duì)目前5個(gè)探孔出水與鉆孔情況，總體思路是鉆孔、注漿、檢查相結(jié)合，即通過鉆孔檢測(cè)前方水文情況，同時(shí)通過鉆孔進(jìn)行堵水注漿。注漿孔采取全孔一次性注漿方式進(jìn)行，注漿順序?yàn)橄忍娇鬃{后周邊孔注漿，注漿采用普通水泥-水玻璃雙液漿，注漿采取定壓注漿，注漿壓力為:靜水壓力+(24)MPa。掌子面前方進(jìn)行注漿堵水的同時(shí)，為避免后方初期支護(hù)造成水流、漿液反竄，對(duì)后方初期支護(hù)背后巖體進(jìn)行加固注漿。隧道開挖支護(hù)后、二次襯砌施工前,若出水量不滿足隧道容許排水量要求,對(duì)開挖后的富水段進(jìn)行徑向注漿。3.1注漿堵水設(shè)計(jì)3.1.1 C30混凝土止?jié){墻（1）止?jié){墻設(shè)計(jì)根據(jù)煤礦部與鐵路工程圓梁山隧道、象山隧道帷幕

8、注漿施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本隧道水壓、注漿壓力,隧道開挖斷面與周邊水系情況，止?jié){墻厚度定為2m，混凝土強(qiáng)度為C30泵送混凝土，斷面為：距離掌子面1m（YK783+009+010）為開挖輪廓線，距離掌子面2m（YK783+009+008）為初支輪廓線，基礎(chǔ)深度至仰拱填充底面。（2）止?jié){墻錨固為有效錨固止?jié){墻，在止?jié){墻施做段YK783+009.5、YK783+008.5、里程部位沿開挖輪廓線（包括底板）徑向施作2排25中空注漿錨桿，排間距100cm，環(huán)向間距30cm，單根長(zhǎng)350cm，伸入止混凝土漿墻100cm；掌子面開挖輪廓線內(nèi)100cm范圍之外部位施作徑向25中空注漿錨桿，環(huán)、縱間距40cm，梅花型布

9、置，單根長(zhǎng)350cm（尾部焊接50cm25鋼筋成直角彎鉤），插入墻體150cm。中空注漿錨桿均注水泥水玻璃雙液漿，水灰比W：C=0.8:1，水玻璃濃度35Be,水泥漿、水玻璃體積比C:S=1:1，注漿壓力為0.5Mpa1.0 Mpa，見圖1（止?jié){墻施工圖）。（3）止?jié){墻施工在YK783+008里程部位支立模板，模板采用5cm厚松木板，工16工字鋼作為模板骨架，工字鋼焊接在初期支護(hù)鋼支撐上，地錨與斜撐加固模板，在關(guān)模之前將掌子面現(xiàn)有探孔用同材質(zhì)、同型號(hào)的鋼管引出模板之外約50cm作為注漿孔口；混凝土一次性灌注，振搗入模，2#拌和站供應(yīng)C30混凝土，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸混凝土，泵送入模。（4）止?jié){墻關(guān)

10、水試驗(yàn)止?jié){墻達(dá)到強(qiáng)度后，進(jìn)行關(guān)水試驗(yàn)，對(duì)止?jié){墻漏水的地方采用小導(dǎo)管進(jìn)行注漿處理，同時(shí)由于水壓上漲會(huì)使已經(jīng)開挖支護(hù)的地段水壓加大，同時(shí)將止?jié){墻后方48m實(shí)施徑向注漿，注漿里程為YK783+008YK782+960。3.1.2 超前探孔施工鉆孔順序?yàn)橄认潞笊希?#、5#、2#、4#、3#），開孔位布置如圖2示，終孔為開挖輪廓線外3米。圖2 前探孔開孔布置圖（1）鉆機(jī)就位后，先用150鉆頭施鉆2.0m后進(jìn)行孔口管安裝，孔口管孔口段（離法蘭盤約80cm120cm處）纏棉紗或麻絲封孔，人工就位，用挖機(jī)頂進(jìn)直徑150mm，長(zhǎng)度2.0m的孔口管。（2）孔口管周邊布設(shè)四根錨桿與外露孔口管焊接牢固；錨桿采用22

11、螺紋鋼制作，尾部加工成“L”型，長(zhǎng)2.5m，錨桿與孔口管焊接前必須先將焊接接觸面清理干凈，焊接接觸面不得有銹蝕、油漬、水漬、碴子等，焊接牢靠、穩(wěn)定，焊縫飽滿。（3）然后注雙液漿封堵（注漿壓力控制在0.81.0MPa）填充剩余管段與孔口管與孔壁之間的縫隙。（4）球狀高壓閘閥安裝，閘閥耐壓不得小于40Kg/cm2，配齊墊圈及螺栓，螺栓應(yīng)擰牢固。（5）更換90鉆頭，開啟閘閥繼續(xù)鉆孔，鉆孔深度為35m，過程中技術(shù)人員詳細(xì)記錄進(jìn)鉆情況（鉆桿速度及鉆桿跳動(dòng)現(xiàn)象），地層巖性（巖石顏色與沖洗液顏色、風(fēng)化程度、巖石硬度）、各種不同地質(zhì)情況（水量、水壓及水質(zhì)、軟弱面寬度及成分，破碎巖體的破碎程度及寬度）及對(duì)應(yīng)深度

12、等。3.1.3 超前探孔注漿（1）注漿工藝探孔注漿采取全孔一次性注漿工藝。采用90鉆頭鉆至35m（部分孔深37m）深孔后，關(guān)閉閘閥，連接注漿管路。進(jìn)行管路閉水試驗(yàn)，開啟注漿機(jī)，驗(yàn)證管路達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力是否漏水，管路連接是否牢固。注漿準(zhǔn)備到位，按照設(shè)計(jì)要求拌制漿液，注漿材料、設(shè)備、電力供應(yīng)可靠，確保注漿不間斷。注漿過程中有技術(shù)人員全過程旁站，詳細(xì)填寫注漿記錄。達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后停止注漿。（2）注漿參數(shù)表1 注漿參數(shù)表序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1注漿加固范圍開挖輪廓線外4m裂隙2縱向加固段長(zhǎng)35m3開挖長(zhǎng)度30m4注漿速度10300L/min5注漿終壓靜水壓+24MPa6注漿孔數(shù)量5個(gè)（3）注漿材料及配比

13、參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為0.8：11：1。（4）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為“雙控”，即注漿量與注漿壓力，注漿量按照公式Q=Vn(1+) 進(jìn)行計(jì)算為930.5 m3,V為注漿加固體積（m3），注漿加固體積按照全斷面4m加固圈、縱向35 m計(jì)算得出V =10338.5 m3；n為地層空隙率（裂隙度），取8%；為地層空隙或裂隙填充率，取90%；為漿液損失率,取25%。注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓時(shí)立即停止該孔注漿。3.1.4 周邊管棚鉆孔施工與注漿（1）管棚導(dǎo)向管在施工止?jié){

14、墻過程中預(yù)埋,導(dǎo)向管布置環(huán)向間距為40cm，共37根（如圖3），孔口用工16工字鋼環(huán)向固定,導(dǎo)向管采用直徑127mm，壁厚4mm鋼管加工，長(zhǎng)220cm，尾部帶法蘭盤。（2）球狀高壓閘閥安裝，閘閥耐壓不得小于40Kg/cm2，配齊墊圈及螺栓，螺栓應(yīng)擰牢固。（3）鉆機(jī)就位后，先用110mm鉆頭鉆進(jìn)37m后退出鉆桿，鉆孔過程中技術(shù)人員詳細(xì)記錄進(jìn)鉆情況，地層巖性、各種不同地質(zhì)、水文情況及對(duì)應(yīng)深度等。（4）注漿工藝管棚孔采用間隔注漿、單孔一次性注漿工藝。退出鉆桿后，關(guān)閉閘閥，連接注漿管路。進(jìn)行管路閉水試驗(yàn)，開啟注漿機(jī)，驗(yàn)證管路達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力是否漏水，管路連接是否牢固。注漿準(zhǔn)備到位，按照設(shè)計(jì)要求拌制漿液

15、，注漿材料、設(shè)備、電力供應(yīng)可靠，確保注漿不間斷。注漿過程中有技術(shù)人員全過程旁站，詳細(xì)填寫注漿記錄。達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后停止注漿。（2）注漿參數(shù)表2 注漿參數(shù)表序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1注漿加固范圍開挖輪廓線外4m裂隙2縱向加固段長(zhǎng)35m3注漿速度10300L/min5注漿終壓靜水壓+24MPa6注漿孔數(shù)量37個(gè)（3）注漿材料及配比參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為0.8：11：1。（4）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓時(shí)立即停止該孔注漿。（5）管棚安裝及注漿單根管棚長(zhǎng)37m，采

16、用外徑108mm，壁厚6mm無(wú)縫鋼管加工，管節(jié)長(zhǎng)為300cm、600cm兩種，除孔口450cm外剩余管段加工成鋼花管，益漿孔徑為15mm，間隔30cm梅花型布置，管棚采用絲扣連接，絲扣長(zhǎng)15cm，外徑114mm，壁厚6mm套絲鋼管連接，為了使鋼管接頭錯(cuò)開，編號(hào)為奇數(shù)孔位第一節(jié)管長(zhǎng)為3m, 編號(hào)為偶數(shù)孔位第一節(jié)管長(zhǎng)為6m,以后每節(jié)均為6m。管棚下孔前對(duì)注漿孔進(jìn)行掃孔。注漿材料及配比參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為1：1。注漿壓力達(dá)到0.5Mpa時(shí)立即停止該管棚注漿。圖3 管

17、棚開孔布置圖3.1.5 徑向補(bǔ)充注漿（1）注漿小導(dǎo)管徑向注漿小導(dǎo)管采用42mm，=3.5mm熱扎無(wú)縫鋼管加工，管長(zhǎng)5m，前端加工封閉成錐型，從管前端在管壁每隔30mm梅花型布置46mm溢漿孔。小導(dǎo)管加工示意圖如圖4所示。圖4 徑向注漿小導(dǎo)管加工示意圖（2）鉆孔施工徑向注漿采用風(fēng)鉆鉆孔，垂直于開挖輪廓線環(huán)向布設(shè)42注漿孔。注漿鉆孔呈梅花型布置，布孔環(huán)向間距為1.5m，縱向間距為1.5m，拱墻部位在原初期支護(hù)上施工，但隧底徑向鉆孔施工若在仰拱底部施做，后續(xù)在施工中央排水管時(shí)將會(huì)導(dǎo)致注漿加固圈的擾動(dòng)破壞，為了施工安全與注漿堵水效果，將隧底擴(kuò)挖加深，進(jìn)行網(wǎng)噴封閉（C25噴射混凝土20cm、鋪設(shè)6.5雙

18、層鋼筋網(wǎng)片）,在中央排水溝底部網(wǎng)噴封閉面上實(shí)施徑向注漿，之后在中央排水管管座兩側(cè)回填C15片石混凝土、安裝中央排水管、施做仰拱初期支護(hù)。布孔注漿見圖5。圖5 徑向注漿布孔注漿示意圖 （3）小導(dǎo)管注漿注漿工藝徑向注漿采用全孔一次性注漿方式進(jìn)行施工。注漿參數(shù)徑向注漿設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。表3 徑向注漿參數(shù)表序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1注漿加固范圍YK782+960YK783+008與YK783+010YK783+040段開挖支護(hù)結(jié)束后超出隧道容許排水量的段落環(huán)向4m加固圈2布孔間距環(huán)向開孔間距1.5m縱向開孔間距1.5m3漿液擴(kuò)散半徑1.0m4注漿速度1050L/min5注漿終壓12MPa6單孔注漿量按進(jìn)行計(jì)算

19、確定。式中：注漿量(m3)，擴(kuò)散半徑(m)，注漿段長(zhǎng)(m)，地層裂隙度或空隙率，漿液填充率，漿液損失率。注漿材料及配比參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為0.8：11：1。徑向注漿順序按照先拱墻后仰拱，隔孔鉆孔注漿的方式進(jìn)行。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)徑向注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為注漿壓力控制，注漿壓力達(dá)到2 Mpa時(shí)停止該孔注漿。3.1.6 總注漿量Q（m3）總注漿量Q=Q1+ Q2+ Q3控制在1500m3以內(nèi)，利用超前探孔注漿量Q1，沿拱圈環(huán)向周邊注漿Q2，徑向小導(dǎo)管注漿Q3。3.1.7 二次襯

20、砌施工前出水量控制標(biāo)準(zhǔn)兩階段施工圖設(shè)計(jì)第四冊(cè)總說(shuō)明明確全隧道涌水量為479.7m3/d，依據(jù)本隧道設(shè)計(jì)涌水量預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)通天河隧道進(jìn)口順坡排水容許涌水量為：479.730322000=328.3（m3/d）。為滿足隧道排水要求，結(jié)合隧道容許排水量要求，可推測(cè)隧道YK783+010YK783+500段每延米每天出水量控制標(biāo)準(zhǔn)為：328.3930=0.35（m3/m.d）。四、機(jī)械設(shè)備配置通天河隧道探孔注漿機(jī)械設(shè)備配套如表4所示。 表4 注漿機(jī)械設(shè)備配套表 序號(hào)設(shè)備名稱性能型號(hào)單位總計(jì)1鉆機(jī)平臺(tái)自制套12地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)能力大于100m臺(tái)43注漿機(jī)ZN8862-300/72.5-22型與GZJB型液

21、壓雙液注漿機(jī)臺(tái)24攪拌機(jī)自制臺(tái)25儲(chǔ)漿桶自制個(gè)2五、安全、質(zhì)量、環(huán)保措施1、安全保證措施（1）建立建全各種崗位安全責(zé)任制，并設(shè)立專職安全員，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)交接制度。（2）加強(qiáng)施工人員的安全意識(shí)，進(jìn)行崗前安全培訓(xùn)，進(jìn)場(chǎng)人員必須配備安全帽、防護(hù)鞋、防塵口罩等防護(hù)用品。（3）嚴(yán)格遵守鉆探注漿安全操作規(guī)程，杜絕野蠻施工；（4）各連接部件必須采用符合要求的高壓配件，安裝高壓管路和泵頭各部件時(shí)，各絲扣的連接必須牢固擰緊，注漿前必須對(duì)各連接部位進(jìn)行檢查，確保連接完好，防止高壓下脫開傷人。（5）注漿時(shí)，禁止現(xiàn)場(chǎng)人員在注漿孔附近停留，防止閥門破裂傷人。（6）注漿開始時(shí)，先開進(jìn)漿閥，再關(guān)閉泄?jié){閥；注漿結(jié)束時(shí)，先打開泄?jié){閥，再關(guān)閉進(jìn)漿閥。應(yīng)避免兩個(gè)閥門同時(shí)關(guān)閉，防止因此造成壓力突然升高產(chǎn)生危險(xiǎn)，同樣，拆卸注漿管必須待降壓后才能進(jìn)行。（7）注漿時(shí)不能隨意停水停電，必要時(shí)須提前通知。（8）注漿施工期間，必須配