齊岳山隧道進(jìn)口水環(huán)境分析與評(píng)價(jià)

齊岳山隧道進(jìn)口水環(huán)境分析與評(píng)價(jià)

1荊重巖隧道2.齊岳山隧道全長1052.28米，是宜萬線上的第三條隧道。該隧道位于湖北省利川市城外西偏北23km處,東起野茶鄉(xiāng)樂園溝,向北西垂直穿越齊岳山臺(tái)地和荊竹園臺(tái)地,在百丈溝下真咀出口。隧道進(jìn)口里程DK361+255,出口里程DK371+783,最大埋深670m。隧道自進(jìn)口至出口為單面下坡,坡度依次為-13‰(345m)、-15.3‰(9300m)、-6‰(883m)。為保證該隧道施工工期,在隧道左側(cè)30m處設(shè)置貫通平行導(dǎo)洞一座,右側(cè)荊竹園設(shè)置荊竹園斜井一座。齊岳山隧道穿越中下侏羅統(tǒng)上下沙溪廟組、新田溝組、自流井組、珍珠沖組和三疊系須家河組、巴東組、嘉陵江組、大冶組,以及二疊系長興組、吳家坪組、茅口組等地層,其中可溶巖長4.7km,占全隧道總長度的45%,可溶巖均處在隧道進(jìn)口端。齊岳山隧道主要地質(zhì)構(gòu)造為齊岳山背斜、箭竹溪向斜,有規(guī)模較大的斷層15條,其主要不良地質(zhì)有巖溶、巖溶水、斷層破碎帶、天然氣、煤系瓦斯、高地應(yīng)力和地溫等。2004年10月15日,隧道進(jìn)口施工到DK362+050,采用TSP203超前預(yù)測預(yù)報(bào)揭示出DK362+058~+065段節(jié)理裂隙發(fā)育,局部有水。10月17日,隧道開挖到DK362+060,采用5m加深探孔超前探測時(shí),由探孔中射出水流,射程4m,隨即封閉掌子面。之后,在掌子面布置6個(gè)?90mm超前探孔,加強(qiáng)對(duì)前方地質(zhì)狀況進(jìn)行超前預(yù)測預(yù)報(bào)。超前探測表明,在隧道前方自左上向右下發(fā)育一富水溶槽,溶槽左寬右窄,寬度為0.7~0.1m。溶槽中充滿水,經(jīng)測試,水壓力為0.1MPa。2機(jī)械分析2.1層間溶槽劃分根據(jù)齊岳山隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征分析,該溶槽主要是因地層巖性局部變化引起,受巖層層面和走向控制,為層間溶槽。溶槽以水為充填介質(zhì),呈封閉狀態(tài),水流速不大,與地表直接連通性不強(qiáng)。2.2基于富水溶槽注漿堵水工程的工程中的問題齊岳山隧道進(jìn)口端采取反坡施工。針對(duì)施工中所遇到的富水溶槽,若采取排水措施則施工風(fēng)險(xiǎn)很大,同時(shí)該類地質(zhì)條件下的反坡施工在宜萬線普遍存在,并且今后也會(huì)遇到類似工程特征,因此,依托該工程研究“富水溶槽注漿堵水技術(shù)”十分必要。根據(jù)筆者多年注漿施工經(jīng)驗(yàn),富水溶槽注漿堵水機(jī)理敘述如下(圖1)。(1)采用注漿技術(shù)堵塞溶槽構(gòu)造,在隧道開挖線外一定范圍內(nèi)制造截水帷幕,從而阻斷水流,達(dá)到注漿加固堵水要求。(2)截水帷幕形成后,在隧道開挖輪廓線外設(shè)置超前支護(hù)(大管棚或超前小導(dǎo)管),并通過注漿,營造超前剛性支護(hù)體系,以滿足隧道安全開挖需求。(3)隧道開挖完成后,在隧道周邊采取徑向注漿。徑向注漿、超前帷幕注漿和抗水壓二次襯砌結(jié)構(gòu)共同作用,形成滿足隧道抗水壓結(jié)構(gòu)。3砂漿注入和堵塞水設(shè)計(jì)3.1砂漿注射(1)dk62+060段注漿加固對(duì)DK362+055~+060已開挖段采取5m徑向注漿,加固該段破碎圍巖,以避免由于對(duì)DK362+060~+070段超前帷幕注漿引起后部結(jié)構(gòu)破壞。(2)注射頂部水對(duì)超前水平探孔進(jìn)行頂水注漿,將水頂回到原有的流水通道,同時(shí)達(dá)到熟悉注漿工藝、試驗(yàn)注漿材料、確定注漿參數(shù)的目的。(3)注油前紙對(duì)DK362+060~+070段采取開挖輪廓線外3m超前帷幕注漿,形成注漿截水帷幕,達(dá)到注漿堵水目的。(4)設(shè)置前大管棚及注漿在DK362+060~+070段開挖輪廓線外布設(shè)超前大管棚,并對(duì)大管棚進(jìn)行注漿。大管棚和超前帷幕注漿共同作用,形成超前剛性支護(hù)體系,確保開挖施工安全。(5)進(jìn)行注漿加固對(duì)DK362+060~+070段開挖后進(jìn)行5m徑向注漿,提高溶槽段的注漿加固效果。它和超前帷幕,以及抗水壓二次襯砌結(jié)構(gòu)共同作用,形成抗水壓結(jié)構(gòu)體系。3.2主涂層設(shè)計(jì)(1)主涂層設(shè)計(jì)參數(shù)借鑒以往施工經(jīng)驗(yàn),制定富水溶槽注漿堵水設(shè)計(jì)參數(shù)(表1)。(2)主涂層設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)。注漿孔間距分別在DK362+056、+057.5、+059斷面全環(huán)布置徑向注漿孔,注漿孔環(huán)向間距1.5m,孔深5m。注漿管采用?42mm焊接鋼管,管長5m,花管部分長4m,溢漿孔間隔垂直梅花型布置,縱向開孔間距20cm,注漿管端部加工成尖錐狀。2頂水注漿對(duì)超前探孔的6個(gè)鉆孔進(jìn)行頂水注漿。dk362+060和070段帳篷根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行注漿設(shè)計(jì),如圖2所示。前管道間管棚設(shè)計(jì)超前帷幕注漿結(jié)束后,對(duì)DK362+057~+060段擴(kuò)大斷面1m形成3m(縱向)×1m(環(huán)向)工作間,利用工作間施做?108mm超前大管棚,管棚環(huán)向間距0.5m,外插角1°。dk362+060和070段的徑向注油開挖完成后,對(duì)DK362+060~+070段進(jìn)行徑向注漿加強(qiáng),確保帷幕注漿的抗水壓作用。徑向注漿加固孔布設(shè)間距為1m×1m。3.3砂漿注射材料注漿材料以及漿液配比參數(shù)見表2、表3。3.4砂漿注射順序注漿順序均采取由下到上、由右到左、間隔跳孔方式進(jìn)行。3.5注漿完成標(biāo)準(zhǔn)(1)單孔完成標(biāo)準(zhǔn)10注油壓逐步升高到最終壓力，持續(xù)10秒min以上。5注漿完成后，該層的漿漿量小于5L/min。(2)完成所有級(jí)別的基準(zhǔn)①所有注漿孔均符合單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn),無漏注現(xiàn)象。②鉆檢查孔,符合注漿效果質(zhì)量要求。3.6砂漿注射效果的檢查和評(píng)價(jià)(1)程序控制方法施工程序按規(guī)定的施工順序進(jìn)行。(2)檢查孔與注漿孔在吸漿量較大的部位、設(shè)計(jì)的帷幕加固圈最外側(cè)范圍,以及可能存在的注漿薄弱環(huán)節(jié)鉆設(shè)檢查孔,檢查孔數(shù)量為設(shè)計(jì)注漿孔數(shù)量的10%,且不小于3個(gè)。檢查孔應(yīng)成孔好、無坍孔現(xiàn)象。對(duì)檢查孔取芯,要求漿液充填飽滿,漿液有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值。檢查孔涌水量應(yīng)小于0.2L/(m·min)。(3)地層吸漿量驗(yàn)算對(duì)檢查孔進(jìn)行注漿試驗(yàn),檢查孔注漿壓力應(yīng)很快(一般不應(yīng)超過10min)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓,達(dá)到終壓時(shí)地層吸漿量很小(一般應(yīng)小于5L/min)。(4)測量評(píng)估方法對(duì)于徑向砂漿注漿后涌水量小于設(shè)計(jì)值5m3/(m·d)。4未進(jìn)行b圈和c圈孔的鉆孔與注漿施工現(xiàn)場施工自2004年10月27日開始,到2004年12月13日結(jié)束,歷時(shí)48天。徑向注漿和頂水注漿按設(shè)計(jì)正常施工。超前帷幕注漿按設(shè)計(jì)進(jìn)行了A圈17個(gè)孔的鉆孔及注漿施工,在進(jìn)行B圈孔鉆孔時(shí),發(fā)現(xiàn)鉆孔中均無水,漿液充填飽滿,于是未繼續(xù)進(jìn)行B圈和C圈孔的鉆孔與注漿施工。根據(jù)注漿過程中各孔的吸漿情況,以及加固范圍要求,共布置了8個(gè)檢查孔,檢查孔均成孔好、無坍孔現(xiàn)象、漿液充填飽滿、無水。對(duì)檢查孔進(jìn)行注漿試驗(yàn),注漿量100L,注漿壓力很快達(dá)到4~5MPa,這表明原富水溶槽已被漿液有效填充。隨后,對(duì)鉆孔過程中出水量較大、溶槽寬度較寬的拱頂及左側(cè)拱腰位置局部布置了8根超前大管棚,并注入TGRM漿。2004年12月15日,對(duì)該富水溶槽進(jìn)行爆破開挖,經(jīng)開挖觀察,原富水溶槽被漿液充填飽滿,注漿效果較好,滿足了安全開挖要求。開挖后又對(duì)該段進(jìn)行了徑向注漿加強(qiáng)。5富水溶槽注漿根據(jù)該工程施工實(shí)踐,齊岳山隧道富水溶槽注漿堵水取得了很好的效果,其經(jīng)驗(yàn)可以為今后類似工程提供借鑒。(1)富水溶槽采用注漿堵水方案是可行的,施工方案應(yīng)采用“帷幕注漿堵水+超前支護(hù)+徑向注漿加強(qiáng)”綜合體系。(2)富水溶槽注漿施工時(shí)可先采用單圈孔進(jìn)行注漿,注漿后若達(dá)到設(shè)計(jì)堵水要求,可不注或少注其它圈注漿孔,但環(huán)向布孔間距按2.0~2.5m選擇較為合適。(3)富水溶槽注漿應(yīng)針對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行復(fù)注漿,以強(qiáng)化重點(diǎn)部位注漿效果。(4)當(dāng)富水溶槽寬度小于20cm時(shí),可采用普通水泥單液漿和凝