共玉通天河隧道右線掌子面出水處理方案

1、通天河隧道右線掌子面（YK783+010）出水處理施工方案一、工程簡介通天河隧道位于青海省玉樹州結(jié)古鎮(zhèn)前進村三組村東南方向約500m處，為分離式隧道，左線K781+940-K783+500，長1560m，設(shè)計縱坡2%-0.45%；右線YK781+940-YK783+500，長1560m；設(shè)計縱坡2%-0.45%。洞身圍巖巖性為第四系全新統(tǒng)殘坡積粉質(zhì)黏土；第四系全新統(tǒng)坡積層破碎石；進出口段坡積層下部分布第四系上更新統(tǒng)沖洪層粉質(zhì)黏土、粉砂、圓礫、卵石、漂石；下伏中生界上三疊統(tǒng)柯南群淺變質(zhì)碎屑巖，巖性為片巖。根據(jù)隧址區(qū)的地層巖性、地下水水動力特征，地下水的賦存條件將地下水分為兩種類型：第四紀松散巖空

2、隙水和淺變質(zhì)巖裂隙水。第四紀松散巖空隙水分布于坡體及溝谷，賦存于碎石土、粉質(zhì)黏土中，與地下水聯(lián)系密切，補給源為大氣降水及地下水側(cè)向滲補。淺變質(zhì)巖裂隙水主要賦存于中生界三疊系上統(tǒng)之柯南群變質(zhì)巖風化帶的裂隙中，受控于風化層厚度變化，透水性及富水性較好。補給源為大氣降水，受季節(jié)影響，水量變化大。二、施工情況2012年7月25日，開挖至YK783+000里程時，掌子面左側(cè)邊墻高約1.5m位置處出現(xiàn)股狀水，呈噴涌狀，出水量約為75m3/h，且掌子面左側(cè)（尤其在滲水處）巖層走向為水平方向，節(jié)理發(fā)育，并含有閃亮反光的煤矸石。掌子面右側(cè)巖層走向與水平面呈60夾角，不同于左側(cè)，與之前無較大的變化。2012年7月

3、26日，開挖至YK783+002里程時，掌子面新增3股出水，分別位于掌子面左側(cè)拱腰、左側(cè)仰拱頂3米、1.5米、2米處。水質(zhì)清，呈噴涌狀，出水量約為75m3/h。掌子面巖層走向與水平面呈60夾角，掌子面圍巖完整、自穩(wěn)性較好，無軟弱夾層。2012年7月29日，通天河隧道右線開挖至YK783+010里程時，掌子面揭露圍巖為中薄層片巖，巖體較破碎破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，在掌子面左側(cè)布設(shè)了4個50探孔，長度為5m，鉆孔至1.5m2m時，4個孔均先后有股狀水流出，且噴至3m遠，水量約150m3/h。當天，參建各方討論了通天河隧道右線掌子面（YK783+010）出水情況處理初步方案。2012年8月6日，參建各方

4、討論了通天河隧道右線YK783+010YK783+045段注漿堵水施工方案。2012年8月12日，我部根據(jù)“通天河隧道右線掌子面（YK783+010）出水情況處理初步方案討論會會議紀要”要求與“共玉隧道咨詢組2012第B13號文件”精神完成了通天河隧道右線掌子面（YK783+010）5個超前探孔，探孔深度均為35m，結(jié)合鉆孔記錄分析，探孔出水存在連通現(xiàn)象，總出水量為340m3/h,實測水壓為0.49Mpa，前方圍巖較破碎，裂隙發(fā)育，存在軟弱夾層。2012年8月13日至2012年8月20日期間，我部按照2012年8月6日參建各方討論的通天河隧道右線YK783+010YK783+045段注漿堵水施

5、工方案要求。對現(xiàn)行掌子面進行了止水處理。 三、施工方案1、編制原則（1）重視生態(tài)環(huán)境，在施工期間及竣工通車后保證不發(fā)生水土流失，不破壞三江源核心保護區(qū)植被與水系。保證現(xiàn)有隧道排水管能夠滿足要求，避免往前開挖后，出水量大于排水管最大排水量，保證隧道使用功能。（2）治水原則：結(jié)合高原高寒地區(qū)隧道病害特征，隧道出水“以堵為主、限量排放”的處治原則，采取切實可靠的設(shè)計、施工措施。注漿施工技術(shù)先進、注漿方案可行、方法穩(wěn)妥可靠、高效、安全、不留后患。（3）堅持實事求是的原則，求真務(wù)實，正確選擇注漿施工方案，合理安排施工順序，加快施工速度，做好人力、物力的綜合平衡，均衡生產(chǎn)。（4）以確保施工安全、質(zhì)量、工期

6、、環(huán)境保護和投資為目標。（5）重視隧道的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查及超前地質(zhì)預(yù)報工作，建立以地質(zhì)工作為先導(dǎo)、以量測為依據(jù)的信息化防排水施工管理體系。（6）嚴格執(zhí)行設(shè)計文件、技術(shù)規(guī)范和標準的要求。2、編制依據(jù)（1）共和至玉樹（結(jié)古）公路兩階段施工圖設(shè)計。（2）踏勘工地，從現(xiàn)場調(diào)查、采集、咨詢所獲取的資料。（3）我單位施工能力和類似工程的施工經(jīng)驗。（4）現(xiàn)場踏勘調(diào)查所獲得的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、當?shù)刭Y源及施工環(huán)境等調(diào)查資料。（5）我集團公司所擁有的技術(shù)裝備力量、機械設(shè)備狀況、管理水平、工法及科技成果和多年積累的工程施工經(jīng)驗。3、實施方案開挖前采用探孔注漿與周邊注漿并利用周邊注漿孔安裝長管棚和開挖支護后徑

7、向補充注漿方案。針對目前5個探孔出水與鉆孔情況，總體思路是鉆孔、注漿、檢查相結(jié)合，即通過鉆孔檢測前方水文情況，同時通過鉆孔進行堵水注漿。注漿孔采取全孔一次性注漿方式進行，注漿順序為先探孔注漿后周邊孔注漿，注漿采用普通水泥-水玻璃雙液漿，注漿采取定壓注漿，注漿壓力為:靜水壓力+(24)MPa。掌子面前方進行注漿堵水的同時，為避免后方初期支護造成水流、漿液反竄，對后方初期支護背后巖體進行加固注漿。隧道開挖支護后、二次襯砌施工前,若出水量不滿足隧道容許排水量要求,對開挖后的富水段進行徑向注漿。3.1注漿堵水設(shè)計3.1.1 C30混凝土止?jié){墻（1）止?jié){墻設(shè)計根據(jù)煤礦部與鐵路工程圓梁山隧道、象山隧道帷幕

8、注漿施工經(jīng)驗，結(jié)合本隧道水壓、注漿壓力,隧道開挖斷面與周邊水系情況，止?jié){墻厚度定為2m，混凝土強度為C30泵送混凝土，斷面為：距離掌子面1m（YK783+009+010）為開挖輪廓線，距離掌子面2m（YK783+009+008）為初支輪廓線，基礎(chǔ)深度至仰拱填充底面。（2）止?jié){墻錨固為有效錨固止?jié){墻，在止?jié){墻施做段YK783+009.5、YK783+008.5、里程部位沿開挖輪廓線（包括底板）徑向施作2排25中空注漿錨桿，排間距100cm，環(huán)向間距30cm，單根長350cm，伸入止混凝土漿墻100cm；掌子面開挖輪廓線內(nèi)100cm范圍之外部位施作徑向25中空注漿錨桿，環(huán)、縱間距40cm，梅花型布

9、置，單根長350cm（尾部焊接50cm25鋼筋成直角彎鉤），插入墻體150cm。中空注漿錨桿均注水泥水玻璃雙液漿，水灰比W：C=0.8:1，水玻璃濃度35Be,水泥漿、水玻璃體積比C:S=1:1，注漿壓力為0.5Mpa1.0 Mpa，見圖1（止?jié){墻施工圖）。（3）止?jié){墻施工在YK783+008里程部位支立模板，模板采用5cm厚松木板，工16工字鋼作為模板骨架，工字鋼焊接在初期支護鋼支撐上，地錨與斜撐加固模板，在關(guān)模之前將掌子面現(xiàn)有探孔用同材質(zhì)、同型號的鋼管引出模板之外約50cm作為注漿孔口；混凝土一次性灌注，振搗入模，2#拌和站供應(yīng)C30混凝土，混凝土運輸車運輸混凝土，泵送入模。（4）止?jié){墻關(guān)

10、水試驗止?jié){墻達到強度后，進行關(guān)水試驗，對止?jié){墻漏水的地方采用小導(dǎo)管進行注漿處理，同時由于水壓上漲會使已經(jīng)開挖支護的地段水壓加大，同時將止?jié){墻后方48m實施徑向注漿，注漿里程為YK783+008YK782+960。3.1.2 超前探孔施工鉆孔順序為先下后上（1#、5#、2#、4#、3#），開孔位布置如圖2示，終孔為開挖輪廓線外3米。圖2 前探孔開孔布置圖（1）鉆機就位后，先用150鉆頭施鉆2.0m后進行孔口管安裝，孔口管孔口段（離法蘭盤約80cm120cm處）纏棉紗或麻絲封孔，人工就位，用挖機頂進直徑150mm，長度2.0m的孔口管。（2）孔口管周邊布設(shè)四根錨桿與外露孔口管焊接牢固；錨桿采用22

11、螺紋鋼制作，尾部加工成“L”型，長2.5m，錨桿與孔口管焊接前必須先將焊接接觸面清理干凈，焊接接觸面不得有銹蝕、油漬、水漬、碴子等，焊接牢靠、穩(wěn)定，焊縫飽滿。（3）然后注雙液漿封堵（注漿壓力控制在0.81.0MPa）填充剩余管段與孔口管與孔壁之間的縫隙。（4）球狀高壓閘閥安裝，閘閥耐壓不得小于40Kg/cm2，配齊墊圈及螺栓，螺栓應(yīng)擰牢固。（5）更換90鉆頭，開啟閘閥繼續(xù)鉆孔，鉆孔深度為35m，過程中技術(shù)人員詳細記錄進鉆情況（鉆桿速度及鉆桿跳動現(xiàn)象），地層巖性（巖石顏色與沖洗液顏色、風化程度、巖石硬度）、各種不同地質(zhì)情況（水量、水壓及水質(zhì)、軟弱面寬度及成分，破碎巖體的破碎程度及寬度）及對應(yīng)深度

12、等。3.1.3 超前探孔注漿（1）注漿工藝探孔注漿采取全孔一次性注漿工藝。采用90鉆頭鉆至35m（部分孔深37m）深孔后，關(guān)閉閘閥，連接注漿管路。進行管路閉水試驗，開啟注漿機，驗證管路達到設(shè)計注漿壓力是否漏水，管路連接是否牢固。注漿準備到位，按照設(shè)計要求拌制漿液，注漿材料、設(shè)備、電力供應(yīng)可靠，確保注漿不間斷。注漿過程中有技術(shù)人員全過程旁站，詳細填寫注漿記錄。達到注漿結(jié)束標準后停止注漿。（2）注漿參數(shù)表1 注漿參數(shù)表序號參數(shù)名稱參數(shù)值1注漿加固范圍開挖輪廓線外4m裂隙2縱向加固段長35m3開挖長度30m4注漿速度10300L/min5注漿終壓靜水壓+24MPa6注漿孔數(shù)量5個（3）注漿材料及配比

13、參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為0.8：11：1。（4）注漿結(jié)束標準注漿結(jié)束標準為“雙控”，即注漿量與注漿壓力，注漿量按照公式Q=Vn(1+) 進行計算為930.5 m3,V為注漿加固體積（m3），注漿加固體積按照全斷面4m加固圈、縱向35 m計算得出V =10338.5 m3；n為地層空隙率（裂隙度），取8%；為地層空隙或裂隙填充率，取90%；為漿液損失率,取25%。注漿壓力達到設(shè)計注漿終壓時立即停止該孔注漿。3.1.4 周邊管棚鉆孔施工與注漿（1）管棚導(dǎo)向管在施工止?jié){

14、墻過程中預(yù)埋,導(dǎo)向管布置環(huán)向間距為40cm，共37根（如圖3），孔口用工16工字鋼環(huán)向固定,導(dǎo)向管采用直徑127mm，壁厚4mm鋼管加工，長220cm，尾部帶法蘭盤。（2）球狀高壓閘閥安裝，閘閥耐壓不得小于40Kg/cm2，配齊墊圈及螺栓，螺栓應(yīng)擰牢固。（3）鉆機就位后，先用110mm鉆頭鉆進37m后退出鉆桿，鉆孔過程中技術(shù)人員詳細記錄進鉆情況，地層巖性、各種不同地質(zhì)、水文情況及對應(yīng)深度等。（4）注漿工藝管棚孔采用間隔注漿、單孔一次性注漿工藝。退出鉆桿后，關(guān)閉閘閥，連接注漿管路。進行管路閉水試驗，開啟注漿機，驗證管路達到設(shè)計注漿壓力是否漏水，管路連接是否牢固。注漿準備到位，按照設(shè)計要求拌制漿液

15、，注漿材料、設(shè)備、電力供應(yīng)可靠，確保注漿不間斷。注漿過程中有技術(shù)人員全過程旁站，詳細填寫注漿記錄。達到注漿結(jié)束標準后停止注漿。（2）注漿參數(shù)表2 注漿參數(shù)表序號參數(shù)名稱參數(shù)值1注漿加固范圍開挖輪廓線外4m裂隙2縱向加固段長35m3注漿速度10300L/min5注漿終壓靜水壓+24MPa6注漿孔數(shù)量37個（3）注漿材料及配比參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為0.8：11：1。（4）注漿結(jié)束標準注漿壓力達到設(shè)計注漿終壓時立即停止該孔注漿。（5）管棚安裝及注漿單根管棚長37m，采

16、用外徑108mm，壁厚6mm無縫鋼管加工，管節(jié)長為300cm、600cm兩種，除孔口450cm外剩余管段加工成鋼花管，益漿孔徑為15mm，間隔30cm梅花型布置，管棚采用絲扣連接，絲扣長15cm，外徑114mm，壁厚6mm套絲鋼管連接，為了使鋼管接頭錯開，編號為奇數(shù)孔位第一節(jié)管長為3m, 編號為偶數(shù)孔位第一節(jié)管長為6m,以后每節(jié)均為6m。管棚下孔前對注漿孔進行掃孔。注漿材料及配比參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為1：1。注漿壓力達到0.5Mpa時立即停止該管棚注漿。圖3 管

17、棚開孔布置圖3.1.5 徑向補充注漿（1）注漿小導(dǎo)管徑向注漿小導(dǎo)管采用42mm，=3.5mm熱扎無縫鋼管加工，管長5m，前端加工封閉成錐型，從管前端在管壁每隔30mm梅花型布置46mm溢漿孔。小導(dǎo)管加工示意圖如圖4所示。圖4 徑向注漿小導(dǎo)管加工示意圖（2）鉆孔施工徑向注漿采用風鉆鉆孔，垂直于開挖輪廓線環(huán)向布設(shè)42注漿孔。注漿鉆孔呈梅花型布置，布孔環(huán)向間距為1.5m，縱向間距為1.5m，拱墻部位在原初期支護上施工，但隧底徑向鉆孔施工若在仰拱底部施做，后續(xù)在施工中央排水管時將會導(dǎo)致注漿加固圈的擾動破壞，為了施工安全與注漿堵水效果，將隧底擴挖加深，進行網(wǎng)噴封閉（C25噴射混凝土20cm、鋪設(shè)6.5雙

18、層鋼筋網(wǎng)片）,在中央排水溝底部網(wǎng)噴封閉面上實施徑向注漿，之后在中央排水管管座兩側(cè)回填C15片石混凝土、安裝中央排水管、施做仰拱初期支護。布孔注漿見圖5。圖5 徑向注漿布孔注漿示意圖 （3）小導(dǎo)管注漿注漿工藝徑向注漿采用全孔一次性注漿方式進行施工。注漿參數(shù)徑向注漿設(shè)計參數(shù)見表3。表3 徑向注漿參數(shù)表序號參數(shù)名稱參數(shù)值1注漿加固范圍YK782+960YK783+008與YK783+010YK783+040段開挖支護結(jié)束后超出隧道容許排水量的段落環(huán)向4m加固圈2布孔間距環(huán)向開孔間距1.5m縱向開孔間距1.5m3漿液擴散半徑1.0m4注漿速度1050L/min5注漿終壓12MPa6單孔注漿量按進行計算

19、確定。式中：注漿量(m3)，擴散半徑(m)，注漿段長(m)，地層裂隙度或空隙率，漿液填充率，漿液損失率。注漿材料及配比參數(shù)注漿漿液為普通水泥水玻璃雙液漿，注漿材料為：普通PO.42.5水泥，水玻璃為35Be。水泥漿液水灰比為0.6：11：1， 普通水泥水玻璃雙液漿，體積比為0.8：11：1。徑向注漿順序按照先拱墻后仰拱，隔孔鉆孔注漿的方式進行。注漿結(jié)束標準徑向注漿結(jié)束標準為注漿壓力控制，注漿壓力達到2 Mpa時停止該孔注漿。3.1.6 總注漿量Q（m3）總注漿量Q=Q1+ Q2+ Q3控制在1500m3以內(nèi)，利用超前探孔注漿量Q1，沿拱圈環(huán)向周邊注漿Q2，徑向小導(dǎo)管注漿Q3。3.1.7 二次襯

20、砌施工前出水量控制標準兩階段施工圖設(shè)計第四冊總說明明確全隧道涌水量為479.7m3/d，依據(jù)本隧道設(shè)計涌水量預(yù)測方法，預(yù)測通天河隧道進口順坡排水容許涌水量為：479.730322000=328.3（m3/d）。為滿足隧道排水要求，結(jié)合隧道容許排水量要求，可推測隧道YK783+010YK783+500段每延米每天出水量控制標準為：328.3930=0.35（m3/m.d）。四、機械設(shè)備配置通天河隧道探孔注漿機械設(shè)備配套如表4所示。 表4 注漿機械設(shè)備配套表 序號設(shè)備名稱性能型號單位總計1鉆機平臺自制套12地質(zhì)鉆機鉆進能力大于100m臺43注漿機ZN8862-300/72.5-22型與GZJB型液

21、壓雙液注漿機臺24攪拌機自制臺25儲漿桶自制個2五、安全、質(zhì)量、環(huán)保措施1、安全保證措施（1）建立建全各種崗位安全責任制，并設(shè)立專職安全員，嚴格執(zhí)行現(xiàn)場交接制度。（2）加強施工人員的安全意識，進行崗前安全培訓，進場人員必須配備安全帽、防護鞋、防塵口罩等防護用品。（3）嚴格遵守鉆探注漿安全操作規(guī)程，杜絕野蠻施工；（4）各連接部件必須采用符合要求的高壓配件，安裝高壓管路和泵頭各部件時，各絲扣的連接必須牢固擰緊，注漿前必須對各連接部位進行檢查，確保連接完好，防止高壓下脫開傷人。（5）注漿時，禁止現(xiàn)場人員在注漿孔附近停留，防止閥門破裂傷人。（6）注漿開始時，先開進漿閥，再關(guān)閉泄?jié){閥；注漿結(jié)束時，先打開泄?jié){閥，再關(guān)閉進漿閥。應(yīng)避免兩個閥門同時關(guān)閉，防止因此造成壓力突然升高產(chǎn)生危險，同樣，拆卸注漿管必須待降壓后才能進行。（7）注漿時不能隨意停水停電，必要時須提前通知。（8）注漿施工期間，必須配