强涌水条件下碎裂岩体隧道快速施工技术

李飞

摘 要：在进行高速公路围岩施工环节，容易出现强涌水现象，不仅会增加难度施工，还会影响施工环节及后期使用的安全性能，因此在涉及到强涌水情况下的围岩隧道施工时一定要实地勘测数据，运用理论分析及数值计算实施注浆加固措施，从而确定碎裂岩体洞段的堵水注浆方案，以便提升施工效率。文章首先对强涌水现象的原因进行了分析，并给出了注浆加固的力学参数，随后详细介绍了破碎洞段堵水注浆的方法以及防排水的施工工艺，以期为相关施工作业提供经验借鉴。

关键词：强涌水；碎裂岩体；堵水注浆；施工技术

强涌水情况下进行公路隧道的施工作业，不仅容易发生隧道形变，严重的还会造成结构的失稳破坏，因此需要针对隧道强涌水的具体条件，参照标准参数，计算设计施工所需数据，从而保证强涌水条件下隧道施工的安全高效进行。

一、强涌水的原因分析

隧道掘进施工过程中，由于地质原因以及机械操作原因会引发一定程度的破碎围岩裂隙现象，使得原本完整的围岩发生损坏，致使水系统产生变化，引发隧道的涌水。公路隧道施工时经常会遇到周围地质的地下水含有松散层空隙水、岩浆岩裂隙水等情况，这种地质条件常常会造成大气降水及地表排水深入地下或者向沟洼处及下游流入，再加上这种地质的补给条件差、径流距离较短，从而积蓄了较多的地下水。如果施工地区存在大量的花岗岩，就会使得岩浆裂隙水积存其中，而且花岗岩的富水性和透水性都比较好，在进行施工勘察时很难发现外露泉水，这就给隧道施工埋下了安全隐患，在雨季时积存在花岗岩内部的泉水就会沿着破碎裂隙渗出，虽然水流量较小，但也给施工带来了较大困难，以上是较为常见的隧道涌水情况，在具体施工环节还需进行严格的勘察，以便确保施工环节顺利进行。

二、注浆加固的力学参数

隧道掘进施工所需要的数据计算必须参照相关规定标准，因为物理力学参数对数值的分析结果影响较大，为了保证数据的统一性，其参数标准也必须严格统一。现阶段所应用的参考数据主要来自于现场的取样实测以及相关地层工程类的文献整理，具体数值如下表1所示。初期支护参数：锚杆弹性模量20GPa，喷混凝土弹性模量15GPa，泊松比0.15。

三、破碎隧道洞段堵水注浆方法

由于破碎围岩隧道的涌水量特别大，堵水注浆的合格标准按照每30m长的渗水洞段在堵水灌浆完成后，破碎段的残余渗漏水总量不大于3L/s，同时其单点集中出水点不大于0.5L/s，具体可根据现场堵水灌浆实施情况进行调整。根据现场实景情况该破碎隧道段的涌水量高达300m3，结合现场实际情况采取孔口封闭高压灌浆的方法。即灌浆泵送出的浆液通过送浆管和循环式灌浆塞射浆管注入到孔段内，部分浆液进入地层空隙或裂隙，部分浆液则沿回浆管返回到原处继续使用。从而保持孔段内的浆液呈循环状态的灌浆方式，要求灌浆塞的射浆管插入到距灌浆孔段底部不大于50cm处，从而达到堵水的效果。一方面固定围岩，减弱裂隙的进一步发展，另一方面可减少涌水量。

四、破碎洞段防排水施工工艺

1、破碎隧道防排水方法

借鉴隧道施工防排水技术，破碎隧道防排水方法主要有以下几点。

第一，隧道防排水遵循“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到排水通畅、防水可靠，经济合理，不留后患的目的。

第二，洞內纵、横向排水管采用三通连接，HDPE管打孔大小φ3mm@30mm，环向范围约270°。环向排水带宽10cm，按10m的纵向间距设置。环向排水带与预埋在边墙内的纵向φ10cmHDPE打孔波纹管连接，纵向φ10cmHDPE打孔波纹管通过φ10cmHDPE横向排水管与中央水沟形成完整的排水系统。洞内防水等级为一级，衬砌采用C30防水混凝土，初期支护与二次衬砌间设防水层，防水系统由无纺布与1.2mm厚EVA防排水板共同组成，无纺布为300g/m2。二次衬砌外水流直接通过EVA防排水板汇至衬砌墙趾处φ10cmHDPE单壁打孔波纹管（纵向排水管）引至洞外。

2、隧道排水施工工艺

第一，环向排水带施作方法：①隧道初期支护与防水板间设10cm宽排水带，间距10m设置1道，将墙背水引排至边墙排水波纹管中。②有几种股水流处，根据水量大小采用φ5cm（或φ10cm）HDPE单壁无孔波纹管直接引排至中央排水沟内。

第二，纵向排水波纹管施作方法：①纵向排水采用φ10cmHDPE单壁打孔波纹管，沿纵向布设于隧道左、右墙脚外侧，将环向排水管中的地下水集中汇流，引排至隧底横向排水管内。②为使波纹管位置准确合理，波纹管安设的坡度与线路坡度一致。沿线钻孔，定位孔间距在30～50cm。③将膨胀锚栓打入定位孔或用锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中，固定钉设置在波纹管的两侧。用无纺布包住波纹管，用扎丝捆好；并用卡子卡住波纹管，然后固定在膨胀螺栓上。

第三，隧道防水施工工艺为初期支护与二次衬砌间设防水板+无纺布防水层，防水板采用无钉铺设。①基面处理：铺设防水层前对初期支护大致找平，边墙及拱部补喷找平、底部砂浆找平。对外露的锚杆、钢筋等切除、磨平，水泥砂浆封堵找平。在铺设防水板前，若初期支护喷层表面漏水应及时处理，采用注浆堵水或埋设排水管直接排水到边沟，保持基面的干燥。②铺设防水板：防水板采用无钉铺设方法，一次铺设长度根据二衬混凝土循环灌筑长度确定，铺设前先试铺，再加以调整。防水板采用无钉孔铺设，即先用φ80塑料垫圈和射钉将无纺布固定于基面上（垫圈间距：拱0.5～0.8m，边墙1.0m，呈梅花形布置）。

第四，止水带、止水条、施工缝及沉降缝施工环向施工缝采用遇水膨胀止水条及背贴式止水带，设置间距12m/道，两侧边墙纵向施工缝采用遇水膨胀止水条。沉降缝缝宽2cm，防水采用中埋式止水带及背贴式止水带，Ⅴ级围岩设置间距约48m，Ⅳ级及以下围岩设置间距约96m。抗震缝缝宽5cm，防水采用中埋式止水带及背贴式止水带，设置在洞口明暗交界面。现场施工结果表明，按照提出的堵水方法及工艺能够明显减小隧道涌水量。

五、结论

在地质条件较差或空间狭小特别是施工场地条件恶劣、涌水量特别大的碎裂围岩隧道施工，由于涌水原因易发生安全事故，必须提前对现场涌水采取有效措施，才能保证施工安全以及施工工期。

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