引黄隧洞涌水封堵灌浆施工技术

引黄隧洞涌水封堵灌浆施工技术

高玉芳

中铁十二局集团第二工程有限公司山西太原030032

摘要：对隧洞施工过程中岩溶涌水等问题进行针对性分析，提出采用以堵为主、堵排结合的施工方案进行处理，隧洞的地下水治理取得了较为明显的效果。并对隧洞施工过程中的有益经验进行归纳总结，针对可能遇到的不良地质条件及施工组织提出了建议。

关键词：隧洞；涌水；堵漏；灌浆;

一、工程概况

该段原设计隧洞穿过奥陶系中统下马家沟组上段、深灰色、灰黑色厚层灰岩夹泥灰岩，岩溶地下水位位于洞底以下，围岩工程地质分类为85%的Ⅲ类围岩，15%的V类围岩。实际为石灰岩地质，裂隙特别发育且裂隙间充填大量粘土，施工至161+936处，掌子面前方顶拱围岩突变为砂卵石地质，无自稳能力，掌子面突然出现股状涌水，导致拱部发生坍塌，随着出水量的增加，坍塌范围逐渐扩大。经推测可能提前进入第三系N2松散层砂卵石地质段，砂砾石孔隙水涌出，导致坍塌，随着出水量的增加，掌子面出现突泥、突水。

二、清理淤泥

1、待突水、涌砂稳定后，采用边清边堵的方式,将淤泥清理距掌子面5m处进行封闭，清理过程中，每隔5m采用沙袋封堵；

2、距离掌子面3m左右，M7.5浆砌挡墙进行封堵；

3、清理过程中加强该段围岩监控量测工作；

三、封堵加固方案

1.对掌子面附近两侧边墙进行施作φ25锚杆，L=3.5m，@100cm，梅花型布置；使锚杆头外露80cm，且置入止浆墙中起连接作用，

2、用脚手架或边墙锚杆固定预埋管，预埋管布置如下图：

预埋管φ150钢管，做为掌子面排水；注浆预埋孔管：φ100，间距80cm，梅花型布置，做为帷幕注浆孔。

3、止浆墙用M7.5浆砌片石挡墙砌筑，之后进行喷锚，喷锚厚度不小于8cm，止浆墙施作完成后，对墙周边缝隙采用水泥—水玻璃双液浆封堵，确保止浆墙的密闭性；

4、要求施作时确保安全。

5、布置沉降，收敛观察点，且每天做观察记录。

四、全断面帷幕注浆预加固方案

根据前期地质初探和超前钻探结果显示，该段属于软弱围岩富水段，无自稳能力，出现突水、涌砂等地质灾害，为了在一定范围内加固和控制围岩，减小加固段岩体空隙率和渗透系数，控制围岩涌水和涌砂量，采用全断面帷幕注浆。首循环帷幕注浆段落长20m，开挖15m，预留5m作为下一循环注浆止水岩盘，注浆孔直径不小于50mm，具体循环长度，根据超前地质预报预定的岩槽、岩溶管道的分布情况而定。

1.注浆孔布置。按纵向20米一环布置注浆孔，每循环共设,31个注浆孔，具体孔位布置见下图（帷幕注浆孔位布置示意图），其中周边孔1-18号注浆孔外插角为9°-15°，18-31号注浆孔沿水平方向，外插角为0°。具体孔位根据探明含水体分布情况进行重点加强注浆。

2.注浆材料：采用水泥或水泥、水玻璃混合液（即CS浆液）①水泥：新鲜的425号普通硅酸盐水泥。②水玻璃：模数为2.4-3.4，浓度35°Be′（配置后）。③水灰比：浓浆：0.8:1；稀浆：1.15:1-1.5:1。④水泥浆与水玻璃浆体积比：1：0.8。⑤缓凝剂：磷酸氢二钠加入量为水玻璃重量的3%。硫酸（98%浓度）：掺量为水玻璃重量的4%。

3.注浆参数。①注浆段20米，开挖15米。如地层极坏，钻孔极困难，可视具体情况缩短注浆长度。②注浆扩散半径1.0米，当断层破碎带充填较为密实时可适当减小，施工中应根据地质情况进行调整。③注浆管采用φ89热扎钢管，周边外插角在保证注浆扩散半径不小于1.0m的前提下，可根据施工中采用的设备情况进行确定。④凝结时间可通过改变水灰比、水玻璃用量及缓凝剂掺量控制，一般可按3分钟确定，遇富水情况应先1~2分钟，待水压变小后可改为3分钟。

3.施工方法，（1）注浆机具由一台工程钻机、两台单液注浆泵或两台双液注浆泵、流量控制阀、两台双桶浆液搅拌机组成，浆液在钻进前方与孔口混合，进行分段后退式注浆。（2）超前探水，首先采用TSP203地质预报系统、地质雷达进行地质预报探测前后围岩含水情况，再打超前探水孔，根据探水孔钻孔的地质信息，结合其各种探测手段获取的信息进行全面综合分析，据此确定施工方案。（3）掌子面处理：注浆钻孔前，对掌子面进行加固处理，保证注浆时能承受注浆压力。围岩较好时，采用钢筋网锚喷混凝土封闭掌子面，围岩地质破碎、地质较差时，浇筑5m厚的混凝土止浆墙（且设φ25径向锚杆，锚杆头伸入混凝土长度不少于80cm，锚杆环向间距1.0m，长3.5m）。每一循环注浆止水盘长度预留为5m。（4）钻机就位：按设计的孔口坐标在掌子面上用红油漆标出孔口位置，并注明孔号，利用钻机坐标和仰角来控制钻孔方向。（5）埋设孔口：牢固密实，保证不漏浆。不串浆的孔口是注浆效果好坏的主要因素。其埋设方法，先用钻机钻孔，再将一端焊上法兰盘的孔管插入，外露50cm，管壁与孔口接触用锚固剂填塞。再向孔口管内注浆固结。孔口管起导向作用，钻孔安装时控制好外插角度，开孔时按照轻加压，速度慢，给水多的操作重点施作。同时要做好孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况，出现涌水位置，涌水量和涌水压力，成孔难易程度。（6）注浆，注浆采用水泥浆液或水泥水玻璃双液浆，浆液配合比是决定注浆效果的一个关键因素。采用双液浆和单液浆交替进行。（7）注浆方式：采用后退式注浆，岩层破碎容易造成坍孔时，采用前进式注浆。（8）钻孔注浆顺序及注浆速度：先外圈后内圈，同一圈孔间隔施工。钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时，则停止钻进，进行注浆扫孔后再进行钻进。（9）注浆程序：注浆管接通后，先压水2~5min，检查注浆泵及管路系统工作是否正常。注浆开始后浆吸浆龙头快速从清水池中放入各自的浆液池中，即开始注浆；当压力达到终压时（一般控制在1-3.5Mpa），并继续注浆10min以上，即注浆封孔。注浆结束后，关闭逆止阀，泄压阀打开，用水冲洗管路干净为止。（10）检查：待每个环节注完后，在本注浆循环（20m）开挖轮廓线内钻2-3个检查孔检查注浆效果。洞室开挖后，如局部还有漏水，进行局部径向注浆。径向注浆加固范围为开挖轮廓线外5m，注浆孔梅花形布置，孔位环向间距1.0m,纵向间距1.0m，径向注浆采用φ42mm的钢花管注浆。注浆材料采用超细水泥单液浆。浆液配比为：W：MC=0.6:1-0.8:1。注浆结束标准以定压为主，注浆终压力为3-4Mpa。

4.施工工艺流程，超前帷幕注浆施工工艺流程。注浆采取钻一段注一段的分段式注浆，直至终孔。注浆作业按照钻孔—出水—测水压、水量—压水试验—注浆—扫孔—出水—再注浆—达到设计要求。全部注浆孔注浆完成后，地下水状态达到无水或小于地下水状态Ⅰ级（干燥或湿润：渗水量<10L/(min·10m)），若达到上述标准则进行开挖，否则进行补孔注浆，直至满足上述要求为止。

5.施工技术要求，为满足注浆工程达到设计标准，严格按下列技术要求进行施工：（1）注浆钻孔孔位偏差不大于0.05m，孔身垂直度不大于1%，成孔直径75-89mm。（2）钻孔深度必须达到设计要求，严禁中途终孔，并采取隔孔注浆施工。（3）注浆过程中压力必须达到稳定确定值，否则应通过反复注浆直至达到设计压力值。（4）按照设计要求的水灰比及水玻璃配比配置浆液，浆液不得出现沉淀离析现象，浆液应随搅拌随灌注，对超过2小时的浆液应停止使用。（5）施工过程中的原始记录必须准确无误，实事求是，字迹清晰，签署齐全。采用灌浆堵漏后可有效降低渗水和涌水量，为隧洞开挖创造较好的施工条件。

参考文献：

[1]李连成．隧洞工程涌水处理的对策和措施．2015.

[2]邵政春．引水隧洞施工期涌水涌砂灌浆处理技术．2016.