水石流對(duì)隧道工程施工的危害及處治方法

1、水石流對(duì)隧道工程施工的危害及處治方法第二工程有限公司隧道二隊(duì)程曙光內(nèi)容提要：本文結(jié)合工程實(shí)際，著重闡述了隧道施工中水石流的產(chǎn)生、危害以及預(yù) 防和治理措施，為以后類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：水石流危害治理、前言在地下洞室工程施工中，經(jīng)常出現(xiàn)由地下水挾帶大量大小不等的石塊、砂粒、圍巖 風(fēng)化產(chǎn)物等固體物質(zhì)的突發(fā)涌水，這種現(xiàn)彖類似山區(qū)出現(xiàn)的泥石流，因其組成物質(zhì)以地 下水及石塊為主故稱為水石流。它因地下洞室開挖造成隔水圍巖較薄而在地下水水壓力 作用下使隔水層破壞或開挖時(shí)挖穿了隔水層造成地下水突流，它多發(fā)生于地下洞室開挖 斷面的上部。水石流來勢(shì)兇猛、暴發(fā)突然、極具破壞力，對(duì)地下洞室施工危害極大。二、水石流

2、產(chǎn)生的條件1、不滲水軟質(zhì)巖層與滲水巖層分界部位；2、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。有斷裂或擠壓破碎帶，圍巖風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙極發(fā)育，碎塊石 豐富，不滲水軟質(zhì)巖在分界處遇水軟化、泥化。3、滲水巖內(nèi)裂隙水豐富，破碎帶內(nèi)形成較大水囊，垂直高差較大，地下水壓力大， 或水囊直接與地表徑流連通；當(dāng)以上條件全部具備時(shí)，因不滲水巖層的隔水使破碎帶內(nèi)富水形成較大的水囊，破 碎帶碎塊石在地下水作用下，使碎塊石間磨擦力減小。一旦在洞室開挖中打破原有的平 衡狀態(tài)，碎塊石便在重力及地下水作用下突涌而出，發(fā)生水石流災(zāi)害。三、危害水石流產(chǎn)生時(shí)會(huì)沖擊已施工好的支護(hù)結(jié)構(gòu)及開挖成型的洞壁，會(huì)造成結(jié)構(gòu)破壞，洞 壁失穩(wěn)坍塌，產(chǎn)生更大的塌方。同時(shí)水石

3、流發(fā)生后，因碎石塊面附有軟化層，在地下水 沖擊及碎塊石自重作用下，洞壁很難形成自然拱白穩(wěn)下來，一般情況上部破碎帶內(nèi)碎石 會(huì)全部涌下來，破碎帶內(nèi)形成較大的空穴，空穴壁巖體因原有受力平衡被破壞，會(huì)松動(dòng) 變形，在地下水沖擊劈裂作用下向空穴內(nèi)塌坍，為水石流補(bǔ)充碎塊石來源。并且空穴壁 塌坍時(shí)的沖擊力會(huì)造成施工好的支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，引發(fā)更大的塌方。由此可見水石流發(fā)生 時(shí)常伴大量涌水和大塌方，破壞力非常大。四、水石流的治理施工中因各種原因而發(fā)生水石流時(shí)，應(yīng)分析水石流成因、規(guī)模，可考慮以下治理方 案：1、穩(wěn)定水石流。若水沖著石塊不斷向外涌流且破碎帶高度、水量難以確定時(shí)，可用 砂袋或隧道棄硝進(jìn)行反壓，避免水石流沿洞

4、室向外涌流造成破碎帶內(nèi)空穴過大而引起大 塌方。砂袋厚度及高度以使水石流穩(wěn)定下來為宜。2、加強(qiáng)未塌區(qū)支護(hù)。在水石流穩(wěn)定住，不再沿隧道向外涌流時(shí)，對(duì)于水石流發(fā)生的 臨近段，必須在支護(hù)結(jié)構(gòu)外用方木立柱或工字鋼拱架加強(qiáng)，鋼架間距可按60cm布設(shè)，并 用鋼筋或鋼管將鋼架連接在一起。3、穿越水石流塌方區(qū)(1) 、若探險(xiǎn)明水石流已停止，洞室輪廓線外塌磴不多，可按處理小塌方的施工方 法處理，即抓緊時(shí)間噴射c20混凝土封閉坍穴壁及掌子面，根據(jù)圍巖情況，可用工字鋼 支槨坍穴壁，確保坍穴壁穩(wěn)定，然后清運(yùn)流磴，施作初期支護(hù)，在空穴處掛模板，向空 穴內(nèi)泵送混凝土、填石頭塞滿空穴并打孔注水泥漿，封閉坍穴后，迅速穿過破碎帶

5、。(2) 、若水石流并未停止，洞室輪廓線外堆磴厚度、碎磴補(bǔ)充數(shù)量不能確定時(shí)，可 采用管棚法通過破碎帶。即用輕型鋼軌或較大型號(hào)的工字鋼將一頭削尖，側(cè)壁焊上花管， 錘擊或機(jī)械頂推至前方穩(wěn)定巖體內(nèi)，間距按30cm布設(shè)，然后由花管向塌磴內(nèi)注水泥、水 玻璃漿。若涌水過大，注漿無法凝固可加密鋼軌或在施作好的棚架內(nèi)圈梅花形再打設(shè)一 圈棚架，確保開挖時(shí)塌輕不再下流。(3) 、管棚施作好后，從圍巖穩(wěn)定區(qū)進(jìn)行清磴開挖，嚴(yán)格按“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”原 則施工，清理出一段后及時(shí)支立半邊鋼架，噴射混凝土封閉，然后開挖塌坍側(cè)，并及時(shí) 將拱架順接下來，使鋼架整體受力。塌坍側(cè)能噴上混凝土?xí)r及時(shí)噴射混凝土封閉圍巖， 若涌水過大，無

6、法噴射混凝土?xí)r，可在鋼架腳部無涌水地段打設(shè)鎖腳錨桿，固定鋼架， 然后重復(fù)上述開挖順序盡快通過塌坍區(qū)。4、涌水處治。采用“排、堵”結(jié)合方案，在水石流塌坍部位初期支護(hù)作好后，視情 況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行涌水處治。用鋼管加工的花管在涌水集中部位徑向打入水石流堆詹內(nèi)引水， 并設(shè)盲溝或管子將涌水沿洞壁引下，然后向頂部磴體內(nèi)打設(shè)比引水花管短的注漿管，由 洞室下部注漿管依次向上注水泥水玻璃漿堵水，膠結(jié)松磴，加強(qiáng)圉巖自穩(wěn)能力。根據(jù)圍 巖破碎情況，確定注漿管長(zhǎng)度，但注漿管長(zhǎng)度不應(yīng)短于3. 5米。5、支護(hù)施作。涌水處治好后應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，在確認(rèn)圍巖及初護(hù)初步穩(wěn)定后，應(yīng)及時(shí)施 作設(shè)計(jì)的永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。五、水石流的預(yù)防1、地下洞室盡

7、量避免設(shè)計(jì)在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)朵、地質(zhì)活動(dòng)頻繁、地震活動(dòng)頻繁區(qū)域內(nèi)；2、地下洞室難于避開以上災(zāi)害地質(zhì)段落時(shí)，在施工中應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，增 加預(yù)報(bào)頻率和長(zhǎng)度，詳實(shí)的探明前方1020米開挖段地質(zhì)情況，并預(yù)報(bào)前方50米的地 質(zhì)狀況，根據(jù)前方圉巖情況制訂切實(shí)的施工方案和必要的搶險(xiǎn)材料。3.在施工屮若超前預(yù)報(bào)顯示前方有破碎帶和地下水豐富時(shí)，應(yīng)結(jié)合鉆孔深探，查明前方地質(zhì)狀況。若有可能存在水石流產(chǎn)生的條件時(shí)，停止掘進(jìn)，封閉掌子面，打深孔排 水，縱向幅射打6108注漿管注漿，注漿管長(zhǎng)40米，并注水泥、水玻璃漿液改善圍巖結(jié) 構(gòu)，加強(qiáng)圍巖自穩(wěn)能力，然后用超前管棚法施工，最后再開挖，及時(shí)施作初期支護(hù)，盡 快使初期支護(hù)

8、封閉成環(huán)，并加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，確保能承受破碎帶圍巖壓力。加密鋪設(shè)環(huán)向 彈簧排水管，通過環(huán)向、縱向孔排地下水，根據(jù)圍巖情況徑向打設(shè)注漿管，補(bǔ)充注漿, 注漿后，在墻腳打排水孔，引排地下水，減輕水壓對(duì)襯砌的壓力，保證結(jié)構(gòu)安全。六、結(jié)束語1、由我單位施工的大(理)一保(山)高速公路萬寶山隧道下k397+481k397+489 段曾發(fā)生水石流現(xiàn)象。當(dāng)施工至k397+487段時(shí)，圍巖為紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖不等 厚互層，掌子面出水點(diǎn)較少，炮眼鉆孔亦未發(fā)現(xiàn)較大的111水現(xiàn)象。但在出完磴準(zhǔn)備支立 初期支護(hù)鋼架時(shí)，掌子面洞壁左側(cè)上部突然出現(xiàn)涌水坍塌，隨涌水涌出大量大小不等的 泥巖、砂巖碎石塊、灰色粘土等巖體風(fēng)化物，并將原來穩(wěn)定的掌子面沖坍，砸壞k397+489 k397+48