北天山特長隧道突涌水泥地段施工技術(shù)交流材料.ppt

1、中鐵一局集團有限公司精伊霍鐵路工程指揮部 2009年6月,北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流材料,一、工程概況,1 隧道簡況 北天山隧道為精伊霍鐵路的主要控制工程，位于北天山西段的中山區(qū)內(nèi)，全長13610m。洞身線路縱坡為人字坡，進口段3810m為3的上坡，中部400m為8的下坡，出口段8550m為17、350m為13和500m為1下坡。進出口地形陡峻，嶺頂?shù)匦纹鸱^大，嶺脊兩側(cè)溝谷發(fā)育，地形條件十分復(fù)雜。隧道最大埋深約1038m。 隧道按鉆爆法方案設(shè)計，設(shè)置全長平行導(dǎo)坑，平導(dǎo)長13540m，位于正線隧道左側(cè)，與隧道中線線間距30m。在施工階段利用平導(dǎo)超前探明地質(zhì)情況，輔助正洞施工、排

2、水、出碴運輸?shù)?，使正洞的施工得以安全、快速的掘進。在運營階段作為排水、救援、防災(zāi)通道。平導(dǎo)縱坡與正洞縱坡一致，平導(dǎo)坑底高程低于正洞線路路肩高程0.8m。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,2 地層巖性 隧道巖性復(fù)雜，嶺北為石炭系下統(tǒng)巖層，巖性主要為砂巖、灰?guī)r、礫巖、頁巖。洞身大部通過奧陶系上統(tǒng)巖層，主要為石灰?guī)r，局部夾長石砂巖、頁巖。嶺南為石炭系下統(tǒng)巖層，巖性為英安斑巖、凝灰?guī)r。,3 地質(zhì)構(gòu)造 隧道位于博羅科努地槽褶皺帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層、褶皺非常發(fā)育，走向以北西西南東東及近東西向為主，具有切割深、延伸長、規(guī)模大的特點。隧道除通過蒙馬拉爾復(fù)式背斜和F14、F

3、15和F16三條區(qū)域性斷層外，還通過許多小的背斜、向斜及小斷層、節(jié)理密集帶。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,4 水文地質(zhì)特征 隧道通過區(qū)地下水類型主要為巖溶裂隙水、基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。巖溶裂隙水主要發(fā)育于隧道中部的奧陶系上統(tǒng)石灰?guī)r巖層中，基巖裂隙水發(fā)育于進、出口段石炭系下統(tǒng)巖層中，構(gòu)造裂隙水主要發(fā)育于斷層中。,5 隧道涌水量 隧道主要穿越石灰?guī)r地層，原設(shè)計總的正常涌水量約為55815m3/d，根據(jù)隧道開挖后實際統(tǒng)計，進口段總涌水量約為77400 m3/d，出口段總涌水量約為44945 m3/d，隧道總的正常涌水量約為122345 m3/d。 隧道分段正

4、常涌水量統(tǒng)計見表1。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,北天山隧道分段涌水量統(tǒng)計表 表1,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,6 突涌水（泥）特征 隧道進口段平導(dǎo)施工期間共發(fā)生了八次較大的突、涌水（泥），其特征如下：,6.1 DzK110+825DzK110+858段 該段為F14斷層破碎帶，屬正斷層，帶內(nèi)物質(zhì)以斷層角礫巖為主（局部為奧陶系上統(tǒng)石灰?guī)r）。2005年8月22日平導(dǎo)掘進至DzK110+825處，掌子面奧陶系石灰?guī)r層理面較清晰，涌水沿左側(cè)底部層理面、裂隙面涌出，涌水量約14210m3/d。隨著掌子面試探性向前掘進，涌水量逐漸增加，9

5、月10日達到最大，約38850 m3/d，現(xiàn)場量測最大水壓4.5MPa。目前基本無涌水，屬構(gòu)造裂隙水。,圖1 DzK110+825處涌水,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,6 突涌水（泥）特征 隧道進口段平導(dǎo)施工期間共發(fā)生了八次較大的突、涌水（泥），其特征如下：,6.2 DzK112+021DzK112+042段 2006年2月10日平導(dǎo)掘進至DzK112+021處時，拱頂左側(cè)出現(xiàn)股狀涌水，約4000m3/d。2月15日開挖至DzK112+042處時，由于DzK112+040處發(fā)育有寬約23m的小斷層，隨著基巖裂隙水的不斷涌出，節(jié)理裂隙帶的細小充填物被帶出，涌

6、水量不斷增加，2月18日達到最大，約24000m3/d，最大水壓3.8MPa。目前涌水量維持在5000m3/d左右，涌水為巖溶裂隙水。 6.3 DzK112+220DzK112+226段 該段位于構(gòu)造破碎帶，巖性為石灰?guī)r夾碳質(zhì)頁巖。2006年4月4日裂隙水開始在掌子面拱頂左側(cè)呈滴狀、線狀涌出，12小時后呈股狀涌出，水量40005000m3/d，最大水壓3.5Mpa，涌水為巖溶裂隙水。開挖通過后實施徑向注漿處理，目前基本無涌水。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,6 突涌水（泥）特征 隧道進口段平導(dǎo)施工期間共發(fā)生了八次較大的突、涌水（泥），其特征如下：,6.4

7、DzK112+265處 2006年4月15日，在平導(dǎo)掘進至 DzK112+265處時，掌子面左上部 裂隙出現(xiàn)涌水并伴有泥砂，涌水處 直徑約50cm，水質(zhì)時清時濁，最 大涌水量約1200013000 m3/d， 最大水壓4.5Mpa，涌水為巖溶裂 隙水。帷幕注漿堵水后，現(xiàn)基本 無涌水。,圖2 DzK112+265處涌水,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,6 突涌水（泥）特征 隧道進口段平導(dǎo)施工期間共發(fā)生了八次較大的突、涌水（泥），其特征如下：,6.5 DzK112+274.5處 2006年9月15日，在平導(dǎo)掘進至DzK112+274.5處時，掌子面左側(cè)開挖 輪廓

8、線以外發(fā)現(xiàn)一小斷層，斷層內(nèi)物質(zhì) 主要為斷層角礫，角礫成分主要為大理 巖。斷層近東西走向，平導(dǎo)與斷層夾角 較大。至9月16日，左側(cè)起拱線以上沖 出一長、寬、高為4m3m4m的空腔， 集中出水點位于空腔體的左邊墻，掌子 面涌水量最大達20000m3/d, 現(xiàn)場量測 最大水壓3.0MPa，涌水為巖溶裂隙水。 開挖通過后實施徑向注漿處理，目前基本無涌水。,圖3 DzK112+274.5處涌水,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,6 突涌水（泥）特征 隧道進口段平導(dǎo)施工期間共發(fā)生了八次較大的突、涌水（泥），其特征如下：,6.6 DzK113+452處 2007年2月2日上

9、午9點，平導(dǎo)掘 進至DzK113+452處時，從右側(cè)寬 0.8m的平移斷層中涌出清水，圍巖 為石灰?guī)r，整體性較好。當(dāng)天下午 積水已淹沒平導(dǎo)通道約350m（8 下坡），最大涌水量達15000m3/d， 最大水壓1.5MPa。目前涌水量已衰 減至6000m3/d左右，涌水為巖溶裂隙水。,圖4 DzK113+452處涌水,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,6 突涌水（泥）特征 隧道進口段平導(dǎo)施工期間共發(fā)生了八次較大的突、涌水（泥），其特征如下：,6.7 DzK114+701處 2007年10月8日平導(dǎo)掘進至 DzK114+701時，掌子面右側(cè)鉆孔 眼出現(xiàn)噴射水，10

10、月9日左側(cè)底板 以上1.2m處鉆入0.7m后出現(xiàn)壓力 水，其涌水量達20000m3/d， 現(xiàn)場量測水壓最大2.0MPa。目前 水量已衰減至3000m3/d左右， 涌水為巖溶裂隙水。,圖5 DzK114+701處涌水,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,6 突涌水（泥）特征 隧道進口段平導(dǎo)施工期間共發(fā)生了八次較大的突、涌水（泥），其特征如下：,6.8 DzK114+780處 2007年10月27日上午平導(dǎo)掘進至DzK114+780時，在掌子面出碴過程中，發(fā)現(xiàn)左側(cè)有一直徑約0.5m的空洞口，繼而不斷突出流體狀泥夾石，突出物質(zhì)為斷層角礫夾斷層泥，斷層角礫主要為碎裂灰?guī)r

11、、頁巖碎塊，出水一開始呈灰色，后逐漸變?yōu)榛液谏?，出水量約5060 m3/h，在清理過程中空洞口不斷擴大，達到2.11m，最大涌水量約20003000 m3/d，現(xiàn)場量測最大水壓8.0MPa。目前涌水量維持在300 m3/d左右，為構(gòu)造裂隙水。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,一、工程概況,圖7 線路概況、水文地質(zhì)特征、突涌水（泥）情況示意圖,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,二、交流材料概述,北天山隧道自2004年11月22日開工，于2008年12約28日貫通。我們查閱了國內(nèi)外大量的相關(guān)文獻資料，并在工地進行了室內(nèi)和現(xiàn)場試驗，結(jié)合隧道的水文地質(zhì)特征和現(xiàn)

12、場施工的關(guān)鍵技術(shù)問題進行了深入地研究。 1 高壓富水地段突、涌水處理的施工技術(shù)總結(jié) 1.1 對于平導(dǎo)突、涌水段采取強行措施開挖通過。 在平導(dǎo)前三次涌水前，根據(jù)綜合超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果分析，確定地下水為處于深部滯流帶的構(gòu)造裂隙水和巖溶裂隙水，均未發(fā)現(xiàn)有溶洞和巖溶管道及大量填充物的存在，地下水主要沿節(jié)理和層面裂隙排出，地層擠壓緊密，圍巖穩(wěn)定性好，發(fā)生大的突泥水災(zāi)害的可能性小，鑒于這種情況對前三段涌水均采取強行措施開挖通過。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,二、交流材料概述,1 高壓富水地段突、涌水處理的施工技術(shù)總結(jié) 1.2 對于高壓富水地段突、涌水處理采取平導(dǎo)“以排為主，先行通過

13、”和正洞“以堵為主，適量排放”的施工原則。 在平導(dǎo)2006年4月15日出現(xiàn)第四 次涌水前，根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報結(jié)果 分析，若要采取強行開挖通過措施， 將存在很大安全隱患。為確保施工 安全，采取了全斷面帷幕注漿措施。 由于水壓太高，止?jié){墻施工過程中 先后失敗三次，導(dǎo)致近五個月無開 挖進度，工期嚴(yán)重滯后。鑒于以上 情況，為確?！捌綄?dǎo)早日貫通”的 目標(biāo)實現(xiàn)，經(jīng)過反復(fù)對比、論證，,圖8 DzK112+265處帷幕注漿效果,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,二、交流材料概述,1.2 對于高壓富水地段突、涌水處理采取平導(dǎo)“以排為主，先行通過”和正洞“以堵為主，適量排放”的施工原則。 最后提

14、出了在確保施工安全的前提下，平導(dǎo)“以排為主，先行通過”和正洞“以堵為主，適量排放”相結(jié)合的總體施工原則。2006年9月6日鐵道部組織了國內(nèi)有關(guān)專家對北天山隧道進行了現(xiàn)場調(diào)研，針對隧道的高壓，突涌、水處理措施和施工原則進行了研討，這一施工原則最后得到了專家們 的基本認(rèn)同。在平導(dǎo)以后的三次較大 涌水處理時，我們按照這一總體施工 方案組織施工，將平導(dǎo)作為泄水、 排水通道，減弱了正洞的水壓和涌 水量，確保了正洞施工安全和快速 掘進。實踐證明這一方案是正確的， 可行的。,圖9 鐵道部專家組現(xiàn)場研討,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,二、交流材料概述,1 高壓富水地段突、涌水處理的施工

15、技術(shù)總結(jié) 1.3 對于高壓富水段突、涌水的處理結(jié)合現(xiàn)場施工實際，根據(jù)不同地質(zhì)條件、水壓和涌水量等實際情況，分別采取了徑向注漿、周邊帷幕注漿、全斷面帷幕注漿、超前管棚注漿等多種注漿堵水處理措施。實踐證明，采取這一靈活的處理措施很好地解決了施工防排水這一技術(shù)難題，實現(xiàn)了快速掘進的效果，確保了施工安全，降低了工程成本。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,二、交流材料概述,2 長大隧道反坡排水施工技術(shù)總結(jié) 2.1 隧道施工排水應(yīng)遵循“因地制宜、綜合治理”的原則，并應(yīng)優(yōu)先采用施工簡單、效果顯著、降低造價的措施。 2.2 根據(jù)北天山隧道線路特征，長大反坡地段采用固定泵站和移動泵站相結(jié)合

16、的排水方法。隧道洞身線路縱坡為人字坡，進口段3810m為3的上坡，中部400m為 8的下坡，出口段8550m為17、 350m為13和500m為1下坡。 進口段工區(qū)共承擔(dān)6805m正洞和平 導(dǎo)的施工任務(wù)，反坡地段2995m需 機械排水，該段最大涌水量為 92447m3/d，共設(shè)5個泵站接力排水。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,圖10 平導(dǎo)順坡段排水,二、交流材料概述,泵站接力排水及管路,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,圖11 平導(dǎo)抽排水管路 圖12 平導(dǎo)反坡抽排水,二、交流材料概述,圖13 北天山隧道進口反坡段施工排水泵站、排水管路布設(shè)圖,精伊霍鐵

17、路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),1 施工方案選擇 根據(jù)北天山隧道不同的地質(zhì)條件、水壓、涌水量等特點和圍巖地質(zhì)條件，針對高壓富水段突、涌水處理采取平導(dǎo)“以排為主，先行通過”和正洞“以堵為主，適量排放”相結(jié)合的施工原則，選擇最合理的處理方案。確定實施最合理方案的主要方法是通過超前探孔，判定水流方向，測算總涌水量，確定裂隙發(fā)育段和裂隙發(fā)育程度，從而判析出前方地層在開挖后是否能夠自穩(wěn)，是否存在大量涌水、突泥砂的可能，是否能保證涌水量不會對施工造成太大影響，并確定在開挖后能否對涌水量進行控制等。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施

18、工技術(shù),1 施工方案選擇 根據(jù)施工現(xiàn)場的技術(shù)研究，決定排水、堵水方案的具體條件如下： （1）當(dāng)平導(dǎo)開挖前方圍巖狀況較好，無論涌水量大小，均采取排水通過的施工方案。 當(dāng)正洞開挖前方圍巖狀況較好，超前探孔單孔涌水量Q單50m3/h；總涌水量穩(wěn)定，當(dāng)順坡施工時Q總500m3/h，當(dāng)反坡施工時，Q總300m3/h，在這種條件下采取開挖通過后實施徑向注漿堵水的施工方案。探孔區(qū)段總涌水量穩(wěn)定，但總涌水量超過500m3/h時，涌水會對開挖施工造成較大的影響，同時，開挖通過后實施徑向注漿難度很大，在這種條件下采取超前預(yù)注漿加固的施工方案。 （2）當(dāng)探孔區(qū)段總涌水量穩(wěn)定，并小于500m3/h時，若鉆孔范圍內(nèi)裂隙

19、分布均散，涌水段裂隙分布范圍大于3m以上，在這種條件下采取正洞超前預(yù)注漿加固和平導(dǎo)排水通過的施工方案。 （3）開挖掌子面前方為淤泥質(zhì)或粉細砂層等軟弱、流塑性斷層地層，且有流動水，這會造成開挖后掌子面不能自穩(wěn)，施工中易出現(xiàn)坍方、突泥、涌砂等災(zāi)害，因此，在這種情況下，無論正洞或平導(dǎo)均采取超前預(yù)注漿加固方案。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),1 施工方案選擇 在北天山隧道高壓富水段突、涌水處理過程中，主要采用了以下措施：對DzK112+043DzK112+246、DK110+815DK110+870、DK112+200DK112+256、DK113+44

20、0DK113+455富水段，采用開挖通過后小導(dǎo)管徑向注漿和支護加強處理措施。對 DzK112+246 DzK112+274、DK112+040DK112+080、DK112+256 DK112+281段采用超前帷幕注漿處理措施；對平導(dǎo)DzK110+825DzK110+858段、DzK112+021DzK112+042段、DzK113+452處、DzK114+701處采取了以排水減壓為主，加強支護通過的處理措施。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2 超前預(yù)注漿施工 2.1 超前預(yù)注漿方案實施的條件 當(dāng)不能滿足徑向注漿等堵水加 固條件時，實施超前預(yù)注漿

21、加 固方案。北天山隧道超前預(yù)注 漿主要采用帷幕注漿的注漿堵 水方式。 2.2 為防止鉆孔過程中出現(xiàn)坍 、孔，北天山富水隧道的超前 帷幕注漿均采取分段式前進注 漿施工工藝（見圖14）。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,圖14 分段式前進注漿工藝流程圖,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2.3 止?jié){墻施工 止?jié){墻施工是在注漿時為滿足抵抗注漿施工過程中注漿壓力的要求采取的止?jié){模式，同時，采用止?jié){墻也可以將孔口管預(yù)埋、固定，減少在鉆孔注漿過程中因安設(shè)孔口管而影響鉆孔注漿的施工進度，因此，在進行超前預(yù)注漿前必須設(shè)置一定厚度的混凝土止?jié){墻。在多環(huán)帷幕注漿時，可預(yù)留一定長度的止?jié){巖盤作為止?jié){墻。

22、 止?jié){墻厚度確定非常重要，厚度過小，無法抵抗注漿壓力，厚度過大造成成本增加，增加無效鉆孔長度。由于止?jié){墻面積較大，可采用平板理論進行抗壓、抗剪計算確定。采用抗壓、抗剪計算公式計算出止?jié){墻厚度一般較大，因此，采用國內(nèi)煤礦部門進行注漿施工時的經(jīng)驗數(shù)值進行止?jié){墻厚度取值：當(dāng)注漿壓力P2MPa時，止?jié){墻厚度取值1m。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2.3 止?jié){墻施工 當(dāng)注漿壓力P=25MPa時，止?jié){墻厚度取值1.52.0m。當(dāng)注漿壓力P=57.5MPa時，止?jié){墻厚度取值2.53.0m 。 根據(jù)北天山隧道開挖斷面、注漿壓力和工作條件等因素，平導(dǎo)DzK112

23、+246 DzK112+274段，正洞DK112+040DK112+080、DK112+256 DK112+281段帷幕注漿止?jié){墻厚度均采取3m。 北天山富水隧道止?jié){墻結(jié)構(gòu)均采用全斷面嵌入式，施作位置根據(jù)現(xiàn)場情況進行確定。為確保止?jié){墻的穩(wěn)定，在止?jié){墻位置的斷面加寬50cm，并安裝間距1m1m，長度2m的徑向錨桿嵌入斷面內(nèi)部；拱墻布設(shè)遇水膨脹止水條，間距為5080cm，以增強混凝土與巖面的密實度；當(dāng)開挖面水量較大，采用砂袋將開挖工作面設(shè)置一道擋水墻，并設(shè)置排水管將水引出，并在排水管上安裝高壓閘閥。在止?jié){墻灌注混凝土?xí)r，倉內(nèi)做好疏、排水工作，加強混凝土振搗，確?；炷撩軐?，并在工作面按照方案預(yù)埋孔

24、口管；混凝土強度達到設(shè)計強度的75以上后方可進行鉆注施工。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2.4 孔口管安裝 孔口管安裝主要分為預(yù)埋法和后裝法兩種，這兩種方法各有優(yōu)缺點。預(yù)埋法密封性好，注漿過程中不易漏漿，但存在不易定位、鉆機施鉆難度大的弊端，同時在混凝土澆筑過程中可能出現(xiàn)孔口管移位；后裝法鉆機容易定位，可以根據(jù)需要進行開孔，但孔口不易錨固，注漿過程中容易出現(xiàn)漏漿，影響注漿效果或無法進行注漿。后裝法根據(jù)封口方式可以分為兩種：一是直接采用麻絲+速凝高強水泥系材料固定孔口管，如圖15；二是采用麻絲+錨桿固定孔口管，如圖16。,精伊霍鐵路北天山特長隧道

25、突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,孔口管固定方案比較表 表1,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2.4 孔口管安裝,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,圖15 麻絲速凝高強水泥材料固定孔口管示意圖,圖16 麻絲+錨桿固定孔口管示意圖,根據(jù)施工現(xiàn)場實際和方案對比結(jié)果，北天山富水隧道在施工中主要采用的是預(yù)埋法，孔口管（長度3.5m）隨止?jié){墻安裝模板時一起安裝預(yù)埋。在施工過程中對偏差較大的孔位進行糾偏，重新進行鉆孔安裝孔口管，主要采用麻絲+速凝高強水泥材料的方法。,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2.5 注漿參數(shù) 帷幕注漿參數(shù)表 表2,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿

26、施工技術(shù),2.6 注漿方法 注漿方法一般分為前進式分段注漿、后退式分段注漿、全孔一次性注漿三種方法。由于北天山隧道地質(zhì)情況復(fù)雜，難以一次性成孔，在施工中采取分段前進式的注漿方法，即采取鉆、注交替作業(yè)的一種注漿方式，在施工中，實施鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆、注交替方式進行鉆孔注漿施工。 2.7 注漿分段長度 前進式分段注漿，每次鉆孔注漿分段長度35m，對于軟斷層、軟弱破碎帶分段長度更小。對于斷層影響帶由于孔壁、圍巖相對較完整，水量較大時分段長度可采用5m或5m以上注漿（此時是裂隙充填注漿模式）。斷層前影響帶分段注漿長度為長度810m，進入斷層帶與基巖面的分界處時，鉆注分段長度采用2m

27、（此時是劈裂、滲透注漿模式）。對于斷層、軟弱破碎帶加強注漿是防止突泥（砂）、涌水的關(guān)鍵。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2.8 鉆注順序 采用約束型的多次鉆注順序施工，先注入凝結(jié)時間較短的漿液，充填大裂隙、空洞，后注入充填剩余的小孔隙，如圖17。選擇合適的注漿順序就是從外部達到“圍、堵、截”的目的和內(nèi)部達到“填、壓、擠”的目的，從而使注漿取得更好的效果。在注漿施工中遵循 “分區(qū)注漿原則、跳孔注漿原則、由下游到上游原則、由下到上原則、由外到內(nèi)原則、約束發(fā)散原則、定量定壓相結(jié)合原則、多孔 少注”的原則。實施中根據(jù)實際情況 確定多種原則進行綜合應(yīng)用，提

28、高 注漿效果。 為確保加固效果和提高工效，根據(jù) 施工現(xiàn)場情況，北天山隧道采用先 下部后上部、同一部位為先外圈后 內(nèi)圈、同一圈按隔孔鉆注的鉆注順序。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,圖17 約束型的多次鉆注順序施工圖,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),2.9注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及效果檢查 北天山隧道注漿結(jié)束采用以下標(biāo)準(zhǔn)： 單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)達到設(shè)計終壓并繼續(xù)注漿10min以上，單孔進漿量小于2030L/min，檢查孔涌水量小于0.2L/min。 全段結(jié)束注漿標(biāo)準(zhǔn)：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏漿現(xiàn)象；注漿后段內(nèi)涌水量不大于1m3/m.d；進行壓水試驗，在1.0MPa壓力下，進水量小于2L

29、/m.min。 注漿結(jié)束后，檢查比較注漿前后的涌水量，觀察裂隙漿液充填情況，利用鉆孔、注漿記錄，分析注漿是否達到要求，綜合評價注漿效果。若達到設(shè)計要求，可進行開挖；反之，應(yīng)進行補孔注漿。 通過對北天山隧道平導(dǎo) DzK112+246 DzK112+274，正洞DK112+256 DK112+281段采用超前帷幕注漿，注漿結(jié)束后，注漿段基本無水，達到了設(shè)計要求的各項標(biāo)準(zhǔn)，實踐證明注漿堵水非常成功，滿足了正洞“以堵為主，適量排放”的施工原則。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,三、超前預(yù)注漿施工技術(shù),3 效益分析 針對北天山富水隧道多次涌水原因進行了科學(xué)的分析，總結(jié)出了根據(jù)不同水

30、文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件、水壓、涌水量，設(shè)計多種施工預(yù)案，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況采取相應(yīng)的注漿堵水技術(shù)、參數(shù)和開挖方法，很好地解決了防涌水與防塌方問題。加快了施工進度，保證了施工安全。但由于還缺乏一定經(jīng)驗，在隧道注漿堵水施工中還存在一些技術(shù)問題，這些問題還有待于進一步研究改進。 通過對突涌水處理地段施工費用與原設(shè)計方案的比較，經(jīng)濟效益明顯，節(jié)約資金約130萬元（節(jié)約費用只含工、料、機使費等工程直接費用，不含工期提前產(chǎn)生的效益），施工工期提前了34個月。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),1 施工原理 隧道洞內(nèi)反坡段施工排水以設(shè)計為依據(jù)，統(tǒng)籌全局。根據(jù)現(xiàn)

31、場坡度和涌水量的變化情況及時調(diào)整施工排水方案，堅持動態(tài)設(shè)計、動態(tài)施工和動態(tài)管理的原則。 洞內(nèi)工作面積水采用移動潛水泵抽至就近泵站內(nèi)，其余已施工地段出水經(jīng)臨時積水坑（道）自然匯集后引至附近泵站水倉，再由工作泵從水倉將水抽排至下一水倉，如此分段接力排至變坡點處，再由排水溝自然排出洞外，經(jīng)凈化處理后排放。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),2 隧道長大反坡排水施工 2.1 方案選擇原則 隧道施工排水應(yīng)遵循“因地制宜、綜合治理”的原則。并應(yīng)優(yōu)先采用施工簡單、效果顯著、降低造價的措施。 2.2 施工排水措施 2.2.1 自然排水 當(dāng)隧道向上坡方向開挖時，

32、利用其自然坡度將水集中于排水溝內(nèi)排出洞外。施工時根據(jù)用水量大小、開挖坡度及排水溝材料，選擇合理的水溝斷面，排水溝斷面必須滿足隧道最大涌水量的排出需要，排水溝應(yīng)經(jīng)常清理，防止淤塞。自然排水系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)與運營后的排水系統(tǒng)一致，以節(jié)省建造費用。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),2 隧道長大反坡排水施工 2.2.2 反坡排水 隧道反坡排水一般采用反坡水溝逐段排水和排水管一次（分級）排水兩種方法。 “1” 反坡水溝逐段排水（見圖18） 分段最大長度根據(jù)隧道坡度、水溝底坡度及水溝深度計算。 Lk=hk /（is+ik） 式中：LK分段最大長度（m）； h

33、k水溝開挖最大深度（不大于1m）； is線路坡度（不小于3）； ik水溝底坡度。 這種方法的優(yōu)點是，水泵功率小，且位置固定，不需要水管。缺點是水泵用量多，增大了開挖排水溝的工作量。一般隧道較短和坡度較小時采用。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,圖18 反坡水溝逐段排水示意圖,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),2 隧道長大反坡排水施工 “2” 反坡排水管一次（分級）排水（見圖19） 在工作面用潛水泵或輔助小水泵將工作面積水排至積水坑內(nèi)，然后由主水泵通過管道一次（或分級）將水排出洞外。 這種方法的優(yōu)點是，水泵用量少，不需開挖排水溝。但需要大量排水管和大功率水泵，且隨著工作面向前推

34、進，需要接長排水管和移動泵站， 增加了施工程序。 水泵及管路選擇見 表3、表4。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,圖19 排水管一次（分級）排水平面示意圖,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),3 水泵及管路選擇表,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),表4 管路阻力換算揚程系數(shù)K,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),2 隧道長大反坡排水施工 2.3 北天山隧道反坡排水施工泵站和排水管路設(shè)置 反坡地段設(shè)置機械排水，可根據(jù)坡度、水量和設(shè)備情況布置管路、集水坑和泵站，分段接力排出洞外。反坡段施工排水管路和水泵配置見表5、表6。,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,表5 排水管路型號、數(shù)量、長度及布置形式統(tǒng)計表,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),表6 水泵型號、功率、臺數(shù)、抽水能力統(tǒng)計表,精伊霍鐵路北天山特長隧道突涌水（泥）地段施工技術(shù)交流,四、長大隧道反坡排水施工技術(shù),2 隧道長大反坡排水施工 2.4 北天山隧道反坡排水施工水倉、泵房的設(shè)置 2.4.1 排水能力應(yīng)按20小時抽排出本段24小時內(nèi)最大可能涌水量進行計算。 2.4.2 水倉尺寸按15分鐘匯水量和考慮施工、清淤方便綜合確定。具體尺寸： 1#水倉尺寸為34