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【摘要】本文围绕钟家山隧道的实际情况，分析了隧道富水断层帷幕注浆止水工法的施工原则和具体的方案，并阐述了帷幕注浆止水施工过程中需要注意的安全作业问题。以期能够为同类的隧道施工提供参考。
【关键词】钟家山隧道；富水断层；帷幕注浆止水
中图分类号：U45 文献标识码： A
一、前言
隧道施工经常要面临极其恶劣的地质情况，特别是遇到富水断层的时候，更加需要注意施工的安全。采用帷幕注浆止水的施工方法可以有效的改善富水断层的恶劣地质情况，是隧道施工中不常用的方法。
二、治理区段及目标
治理区段：针对钟家山隧道进口左洞ZK91+308～ZK91+318坍塌区段，系统实现对ZK91+300～ZK91+323段的加固治理。
治理目标：通过封闭坍塌体、深孔引排、帷幕注浆和壁后深孔注浆加固等手段，加固ZK91+300～ZK91+323段隧道周边围岩，实现坍塌堆积体清除或穿越，保障隧道坍塌段正常掘进的目的，并为ZK91+318断面的后续帷幕注浆的创造条件。
三、隧道塌方及围岩地质情况简述
2012年2月28日因围岩软弱，涌水等原因造成隧道掌子面塌方，塌方处位于富水的F2断层破碎带，设计衬砌类型为FS5c。围岩为黄色或黄褐色全风化泥质页岩夹杂少量强风化砂岩小孤石，岩体裂隙发育，岩质软弱，结构松散无自稳能力。拱顶及右侧集中涌水，为黄色泥浆水，3月4日经现场量测涌水量约2664m3/d。
超前地质预报显示：主要不良地质共计7处。其中小断层群6处，中型断层1处。不良地质段36m，此段含水带共计10条。
前期采用的其它方案使问题未得到根治，后经帷幕注浆加固后顺利通过了F2富水断层塌方区段。
四、帷幕注浆目的和原则
岩溶富水隧道注浆的主要目的是加固围岩,限制排水量,保证隧道稳定。帷幕注浆主要是根据超前地质预报情况,采取相应的帷幕注浆方式,有效地将地下水、裂隙水排除在开挖范围以外,防止涌水现象的发生。
F2断层破碎带区段隧道埋深约190米，因此水压大，极可能产生严重突水突泥等地质灾害,预测地下水压力约1MPa,最终确定采用预注浆加固圈固结范围为洞身开挖轮廓线外5-8m的帷幕注浆止水方案。
五、断层带（不良地质）治理方案
1、封闭坍塌体和塌穴，集中引排塌方部位涌水
对坍塌区段进行集中埋管引流，采用喷射混凝土的方法，对坍塌堆积体进行锚喷处理，锚杆长度3m，间排距1m，喷浆厚度不低于20cm。保证坍塌体和回填体的稳定性，为下一步注浆创造条件。
2、加强塌方相邻段落支护
加强临近塌方段的支护强度，加强支护段长为8-10m，即：ZK91+295～ZK91+305段。采用增设套拱支护方法，避免注浆过程塌方段对邻近段落的影响，保证隧道围岩稳定性和注浆安全。
3、深部引排断层水
自ZK91+295～ZK91+301段隧道拱顶和右壁拱腰处选择适当的区域施工深部引排钻孔4个，图1所示，孔深控制在15～30m，实现对隧道前方塌方区域涌水的深部引流，减少ZK91+308～ZK91+318段的涌水量，降低涌水对围岩稳定性和承载力的破坏作用，为帷幕注浆和围岩加固创造条件。
图1深部引排孔设计示意图
4、塌方区段隧道右边墙壁后充填加固
在封闭坍塌体后，采用小导管，对隧道轮廓线后方坍塌体进行充填固结注浆，充填隧道掌子面或右壁塌方区与坍塌体内部的空隙和空洞，并实现对松软坍塌体的固结和加固，为帷幕高压注浆提供安全保证，有效减少帷幕注浆时的跑浆和串浆。如图2所示，充填加固顺序为自内向外，自下而上，注浆压力控制在1MPa以内。
坍塌体固结加固注浆可以选择普通水泥或硫铝酸盐水泥，为了保证坍塌体的充填加固效果，采取自掌子面向外，自前向后，自下而上的充填加固顺序。
图2塌方区段壁后充填加固示意图
5、前进式分段帷幕注浆
采用前进式分段注浆方式，对ZK91+300～ZK91+323段隧道周边围岩进行系统帷幕注浆加固，为了保持支护结构受力稳定、变形协调，防止右侧帷幕封闭后地下水向左侧转移，实施非对称式周边闭合帷幕，如图3和图4所示，加固深度左侧5m，右侧8m。
图3 帷幕钻孔平面布置示意图
图4 帷幕钻孔剖面布置示意图
根据极松散岩层的地质特征，帷幕注浆选定普通水泥浆液和水泥-水玻璃双液浆。为了达到浆液的有效扩散，实现浆液对软弱围岩的劈裂和挤密作用，该段采用前进式分段高压注浆的方式。具体压力值可根据注浆段长、现场注浆试验及施工需要实时调整。
6、后期开挖过程中，局部薄弱区域补充配合小导管注浆。
7、帷幕注浆完成后围岩已完全固化，涌水量已明显减少，开挖揭示未发现大的裂缝或缝隙异常，围岩整体密实度较好，除局部有些小疏松区和小裂缝外整体注浆效果良好，可以按V级围岩支护参数采用三台阶开挖方法正常开挖。
七、安全保证措施
对从事钻孔、注浆工作的人员进行岗位安全生产教育,做到操作人员经考核合格后,持证上岗。对从事钻孔、灌浆的施工人员发放各种必需的劳动保护用品。施工现场配备足够的灭火器材和工具,并定期检查,失效的及时更换。所有施工机械设备的运转部位必须安装安全防护装置。闸阀、球阀、法兰盘、注浆胶管及管头等连接部件均采用符合要求的高压配件,安装高压管路和泵头各部件时,各丝扣的连接必须拧紧,注浆前对各连接部位进行压水试验检查,确保连接完好,以免脱开伤人。注浆时,禁止现场人员在注浆孔附近停留,防止密封胶冲式阀门破裂伤人。注浆开始时,要先开进浆阀,再关闭泄浆阀;注浆结束时,要先打开泄浆阀,再关闭进浆阀。应避免两个阀门同时关闭,防止压力陡然升高,产生危險。注浆时不得随意停水、停电,必要时事先通知,同时配备自发电设备,以保证施工需要。输浆管内压力降低后再行拆除注浆管。
八、结束语
综上所述，在对隧道富水断层进行帷幕注浆止水的作业过程中，首先要制定合理有效的施工方案，进而严格按照施工方案执行施工，在施工过程中，要按照实际情况来灵活调整施工的方案。
【参考文献】
[1]宋战平.隐伏溶洞对隧道围岩-支护结构稳定性的影响研究[D].西安:西安理工大学,2010.13.
[2]张生学.隧周帷幕注浆施工对隧道结构稳定性的影响研究[J].水利与建筑工程学报,2008,01:55-59.
【关键词】钟家山隧道；富水断层；帷幕注浆止水
中图分类号：U45 文献标识码： A
一、前言
隧道施工经常要面临极其恶劣的地质情况，特别是遇到富水断层的时候，更加需要注意施工的安全。采用帷幕注浆止水的施工方法可以有效的改善富水断层的恶劣地质情况，是隧道施工中不常用的方法。
二、治理区段及目标
治理区段：针对钟家山隧道进口左洞ZK91+308～ZK91+318坍塌区段，系统实现对ZK91+300～ZK91+323段的加固治理。
治理目标：通过封闭坍塌体、深孔引排、帷幕注浆和壁后深孔注浆加固等手段，加固ZK91+300～ZK91+323段隧道周边围岩，实现坍塌堆积体清除或穿越，保障隧道坍塌段正常掘进的目的，并为ZK91+318断面的后续帷幕注浆的创造条件。
三、隧道塌方及围岩地质情况简述
2012年2月28日因围岩软弱，涌水等原因造成隧道掌子面塌方，塌方处位于富水的F2断层破碎带，设计衬砌类型为FS5c。围岩为黄色或黄褐色全风化泥质页岩夹杂少量强风化砂岩小孤石，岩体裂隙发育，岩质软弱，结构松散无自稳能力。拱顶及右侧集中涌水，为黄色泥浆水，3月4日经现场量测涌水量约2664m3/d。
超前地质预报显示：主要不良地质共计7处。其中小断层群6处，中型断层1处。不良地质段36m，此段含水带共计10条。
前期采用的其它方案使问题未得到根治，后经帷幕注浆加固后顺利通过了F2富水断层塌方区段。
四、帷幕注浆目的和原则
岩溶富水隧道注浆的主要目的是加固围岩,限制排水量,保证隧道稳定。帷幕注浆主要是根据超前地质预报情况,采取相应的帷幕注浆方式,有效地将地下水、裂隙水排除在开挖范围以外,防止涌水现象的发生。
F2断层破碎带区段隧道埋深约190米，因此水压大，极可能产生严重突水突泥等地质灾害,预测地下水压力约1MPa,最终确定采用预注浆加固圈固结范围为洞身开挖轮廓线外5-8m的帷幕注浆止水方案。
五、断层带（不良地质）治理方案
1、封闭坍塌体和塌穴，集中引排塌方部位涌水
对坍塌区段进行集中埋管引流，采用喷射混凝土的方法，对坍塌堆积体进行锚喷处理，锚杆长度3m，间排距1m，喷浆厚度不低于20cm。保证坍塌体和回填体的稳定性，为下一步注浆创造条件。
2、加强塌方相邻段落支护
加强临近塌方段的支护强度，加强支护段长为8-10m，即：ZK91+295～ZK91+305段。采用增设套拱支护方法，避免注浆过程塌方段对邻近段落的影响，保证隧道围岩稳定性和注浆安全。
3、深部引排断层水
自ZK91+295～ZK91+301段隧道拱顶和右壁拱腰处选择适当的区域施工深部引排钻孔4个，图1所示，孔深控制在15～30m，实现对隧道前方塌方区域涌水的深部引流，减少ZK91+308～ZK91+318段的涌水量，降低涌水对围岩稳定性和承载力的破坏作用，为帷幕注浆和围岩加固创造条件。
图1深部引排孔设计示意图
4、塌方区段隧道右边墙壁后充填加固
在封闭坍塌体后，采用小导管，对隧道轮廓线后方坍塌体进行充填固结注浆，充填隧道掌子面或右壁塌方区与坍塌体内部的空隙和空洞，并实现对松软坍塌体的固结和加固，为帷幕高压注浆提供安全保证，有效减少帷幕注浆时的跑浆和串浆。如图2所示，充填加固顺序为自内向外，自下而上，注浆压力控制在1MPa以内。
坍塌体固结加固注浆可以选择普通水泥或硫铝酸盐水泥，为了保证坍塌体的充填加固效果，采取自掌子面向外，自前向后，自下而上的充填加固顺序。
图2塌方区段壁后充填加固示意图
5、前进式分段帷幕注浆
采用前进式分段注浆方式，对ZK91+300～ZK91+323段隧道周边围岩进行系统帷幕注浆加固，为了保持支护结构受力稳定、变形协调，防止右侧帷幕封闭后地下水向左侧转移，实施非对称式周边闭合帷幕，如图3和图4所示，加固深度左侧5m，右侧8m。
图3 帷幕钻孔平面布置示意图
图4 帷幕钻孔剖面布置示意图
根据极松散岩层的地质特征，帷幕注浆选定普通水泥浆液和水泥-水玻璃双液浆。为了达到浆液的有效扩散，实现浆液对软弱围岩的劈裂和挤密作用，该段采用前进式分段高压注浆的方式。具体压力值可根据注浆段长、现场注浆试验及施工需要实时调整。
6、后期开挖过程中，局部薄弱区域补充配合小导管注浆。
7、帷幕注浆完成后围岩已完全固化，涌水量已明显减少，开挖揭示未发现大的裂缝或缝隙异常，围岩整体密实度较好，除局部有些小疏松区和小裂缝外整体注浆效果良好，可以按V级围岩支护参数采用三台阶开挖方法正常开挖。
七、安全保证措施
对从事钻孔、注浆工作的人员进行岗位安全生产教育,做到操作人员经考核合格后,持证上岗。对从事钻孔、灌浆的施工人员发放各种必需的劳动保护用品。施工现场配备足够的灭火器材和工具,并定期检查,失效的及时更换。所有施工机械设备的运转部位必须安装安全防护装置。闸阀、球阀、法兰盘、注浆胶管及管头等连接部件均采用符合要求的高压配件,安装高压管路和泵头各部件时,各丝扣的连接必须拧紧,注浆前对各连接部位进行压水试验检查,确保连接完好,以免脱开伤人。注浆时,禁止现场人员在注浆孔附近停留,防止密封胶冲式阀门破裂伤人。注浆开始时,要先开进浆阀,再关闭泄浆阀;注浆结束时,要先打开泄浆阀,再关闭进浆阀。应避免两个阀门同时关闭,防止压力陡然升高,产生危險。注浆时不得随意停水、停电,必要时事先通知,同时配备自发电设备,以保证施工需要。输浆管内压力降低后再行拆除注浆管。
八、结束语
综上所述，在对隧道富水断层进行帷幕注浆止水的作业过程中，首先要制定合理有效的施工方案，进而严格按照施工方案执行施工，在施工过程中，要按照实际情况来灵活调整施工的方案。
【参考文献】
[1]宋战平.隐伏溶洞对隧道围岩-支护结构稳定性的影响研究[D].西安:西安理工大学,2010.13.
[2]张生学.隧周帷幕注浆施工对隧道结构稳定性的影响研究[J].水利与建筑工程学报,2008,01:55-59.