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1、断层溶蚀带突水涌泥治理施工技术中铁十四局集团第二工程有限公司内容提要 在湖北沪蓉西高速公路龙潭隧道左洞突水涌泥的治理 过程中, 采用双层超前小导管、 高压劈裂注浆、 负压排水、 三台 阶六步开挖施工, 主要介绍了高压劈裂注浆、 负压排水、 三台阶 六步开挖的施工工艺。关键词 断层 溶蚀带 突水涌泥 治理 施工技术1 突水涌泥的基本情况龙潭隧道左线出口端截止到 2月 24日,突水坍塌处理掌子面一台 阶施工至ZK72+177.8,二台阶施工至ZK72+185。该段隧道洞身处于奥 陶系下统南津关组强岩溶地层 , 掌子面附近围岩的下半断面及上半断 面左侧为泥夹孤石状洞穴充填堆积体结构 , 夹泥呈可塑状
2、 , 孤石直径 10一30cm;上半断面右侧为颗粒状碳质页岩充填物；2月24日3点30 分掌子面右侧拱有多处混水股状流出, 随后掌子面垮塌, 发生突水涌泥, 泥石流由掌子面向下涌出, 瞬间突水涌泥量最高约 0.34m3/S, 间歇性涌 泥，涌至ZK72+220里程，涌出近42m,至2月26日突泥体沉淀堆积将 ZK72+177.8179.3段断面拱部封死，突泥没有继续发展。泥石流呈流体 状，由碳质页岩泥浆及石块组成，泥石流总量约1200 m3。由于掌子面的 涌泥引起 ZK72+177.8205 段坍体的扰动, 增大了该段支护的压力, 致 使支护个别部位变形环向开裂、 剥落。2 该段的水文地质情况
3、该地段地表为芦子坪NE向冲沟，掌子面前方170m为ZK3钻 孔, 接近 SN 向次级隐伏小背斜轴部, 为物探预测岩溶发育地区 , ZK3钻孔也揭露到有水链状溶洞，隧道从ZK72+770处遇F2断层开 始，洞身围岩大部分为洞穴堆积物及破碎灰岩，一直持续在F2断层 溶蚀破碎带向东延续的南津关组顶部顺层溶洞边缘和洞穴充填物 中掘进。ZK72+177.8里程上半断面右侧为颗粒状碳质页岩填充物, 其它部位为黄土夹破碎灰岩， 根据坍塌前开挖所揭露的岩石来看， 该种岩层已延续到 ZK72+167， 而且在 ZK72+167 里程上半断面全 部为颗粒状碳质页岩填充物。地下水为覃春泉暗河系统的一部分 ， 洪水期
4、地下水位高于隧道底板100m左右，最大水压可达到65m。3 突水涌泥过程中采取的处理措施3.1 设置拦挡坝体， 防止突泥扩大为抑制泥石流后延， 我部施工人员于2月24日清晨5时开始在 ZK72+220ZK72+228 里程段设置了拦挡坝体， 坝体采用洞渣材料， 高2m,宽8m,横向延伸到两侧边墙。坝体拦截泥石流，并把泥石流 面的高程逐步抬高封死突泥口, 在堤坝处设置污水泵抽排泥水。同 时将前方的机械、 设备、 人员撤离, 保证人员设备的安全。3.2 加固变形开裂剥落的初期支护因突泥的扰动致使原坍体失稳造成 ZK72+180205 段初期支 护变形开裂、 剥落, 为保住该段支护采取以下加固措施:
5、(1) 从 ZK72+180 开始在原支护面上架立工字钢拱架进行加固, 工字钢采用 I18 工字钢, 间距 50cm, 钢架底部铺垫枕木, 钢架间焊 接22纵向连接筋，间距50cm，喷射C20砼包裹钢拱架使之与原支 护结合成整体，加固到ZK72+205,在每榀钢架拱脚打设800mm 的长钢管并注浆锁脚， 钢管长 8m， 扩大注浆固结范围稳定拱脚， 抑 制支护变形。(2) 在ZK72+180205段初期支护每榀钢架边墙设置150mm 钢管做为临时横撑， 支撑两端与支护拱架焊接成一体， 钢管间焊接 纵向22交叉筋形成整体受力，加固初期支护。(3) 在该段拱部120度打设800mm长钢管采用负压集中
6、排水, 钢管长8m,梅花形布置，间距2m x 2m,加大排水，减小水压力，加 大注浆压力， 改良塌体， 提高塌体自稳能力。(4) 安排技术及安全管理人员 24 小时监控该段支护， 加密监控 量测断面及监测频率，在ZK180300里程段每5m设置一个监控量 测断面， 每天两次量测各断面的拱顶下沉及净空收敛情况; 对初支 变形开裂处素喷砼封闭裂缝， 直观观察变形发展情况。4 突水涌泥处理方案4.1 总体思路:前方突泥呈流体状, 没有自稳能力。首先, 将 ZK72+177.8185 段泥石流封闭注浆固结, 将 ZK72+185220 段泥石流平整出施工平 台, 在掌子面环向打设大钢管 , 利用射流泵
7、对前方流体岩层进行负 压排水, 然后, 拱墙采用挤压劈裂注浆固结流体岩层; 再次, 按照三 台阶施工顺序，弱爆破，短进尺（每循环进尺0.5m0.75m）,强支 护, 分六个工作面平行稳步掘进, 及时施作拱墙初期支护; 最后, 紧 跟施作仰拱初期支护及衬砌 , 尽快封闭成环 , 完成坍塌段全部施 工。设计开挖轮廓线设计开挖轮廓线初期支护三台阶开挖施工示意图8X开挖，罗马数字表示支护。4.2 施工流程框图设置118型钢钢架及钢管锁 脚长导 加固 _I 喷砼形成支撑成功阻止坍塌网喷注浆固结ZK72+178在ZK72+178处设大钢管负小导管注浆固结流体岩层页岩地开挖支护上台阶r 型钢支撑+网4.3各
8、工序施工工艺及技术要求(1) 网喷封闭注浆固结泥石流, 平整作业平台。在ZK72+178处将堆积的泥石流体表面打设注浆花管挂双层网 喷砼封闭固结流体，钢花管采用(P42有孔无缝钢管，长3.5m,梅花 形布置，间距l.Omxl.Om,钢筋网采用炉6钢筋，网格尺寸20cmx 20cm， 喷射 C20 砼厚 50cm 封闭坍塌物表面， 既稳定塌体又当作下 步注浆的止浆盘; 由于涌水点在线路前进方向的右侧拱, 因此, 注 浆顺序应由线路前进方向的左侧逐排向右侧注浆固结。为防止坍塌 物中水流管路因注浆堵塞形成有压水 , 注浆至线路前进方向的右 侧拱脚时，要预留3 5根:小导管不注浆，作为泄水孔。泥石流堆
9、积体固结加固后，将ZK72+185220段的泥石平整为 下步施工的作业平台 ， 如果该泥石承载力较低 ， 可在其上铺垫 50cm 坚硬洞渣， 平台到拱顶高度不小于 5.5m， 保证装载机、 挖掘 机作业需要。(2) 打设排水钢管、 安装排水设备， 进行负压抽排水。负压抽排水能够吸出岩体内的裂隙水和空隙水, 加大、 加速 地下水的排放, 改变前方岩体状态, 提高岩体自稳能力, 并起到引 导注浆的作用, 提高注浆质量。负压抽水设备包括管路部分和抽水 部分, 管路部分包括抽水管及集水总管等 , 抽水部分主要包括射流 泵等。负压排水ei08钢管150集水总管二台阶真空表a,水压表日胶管送水管三台阶循环
10、水箱射流器挡板排水管水管 U离心泵D|0夹箍 ；接头短管井点管集水总管射流泵示意图111过滤管集水总管与井点管连接图一台阶 制作抽水管：采用9 108无缝钢管，长8m,前端6m做成花管, 花孔直径 20mm, 纵向间距 15cm, 环向设 3 排, 钢管前端作成尖状, 待钢管打入岩体后把后端用5mm厚钢板封死焊上抽水50mm连接 管,并把6m花管区捆绑4层棕皮作为过滤层。 安装抽水管 ： 在一台阶开挖轮廓线用潜孔钻打孔 , 采用9 136钻头，环向间距1.2m,外插角1030度,钻成后用挖掘机将钢花 管顶入，钢管外露0.5m左右，钻成孔一个就安装一个钢花管，防止 时间过长坍孔。如为不稳定易坍孔的岩层, 用挖掘机直接将钢花管
