1、斷層溶蝕帶突水涌泥治理施工技術(shù)中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司內(nèi)容提要在湖北滬蓉西高速公路龍?zhí)端淼雷蠖赐凰磕嗟闹卫?過程中，采用雙層超前小導(dǎo)管、高壓劈裂注漿、負(fù)壓排水、三臺 階六步開挖施工,主要介紹了高壓劈裂注漿、負(fù)壓排水、三臺階 六步開挖的施工工藝。關(guān)鍵詞 斷層 溶蝕帶 突水涌泥 治理 施工技術(shù)1突水涌泥的基本情況龍?zhí)端淼雷缶€出口端截止到2月24日，突水坍塌處理掌子面一臺 階施工至ZK72+177.8,二臺階施工至ZK72+185。該段隧道洞身處于奧 陶系下統(tǒng)南津關(guān)組強(qiáng)巖溶地層，掌子面附近圍巖的下半斷面及上半斷 面左側(cè)為泥夾孤石狀洞穴充填堆積體結(jié)構(gòu)，夾泥呈可塑狀，孤石直徑 1030cm;上半

2、斷面右側(cè)為顆粒狀碳質(zhì)頁巖充填物；2月24日3點(diǎn)30 分掌子面右側(cè)拱有多處混水股狀流出，隨后掌子面垮塌，發(fā)生突水涌泥, 泥石流由掌子面向下涌出，瞬間突水涌泥量最高約0.34m3/S，間歇性涌 泥，涌至ZK72+220里程，涌出近42m，至2月26日突泥體沉淀堆積將 ZK72+177.8179.3段斷面拱部封死，突泥沒有繼續(xù)發(fā)展。泥石流呈流體 狀，由碳質(zhì)頁巖泥漿及石塊組成，泥石流總量約1200 m3。由于掌子面的 涌泥引起ZK72+177.8205段坍體的擾動，增大了該段支護(hù)的壓力，致 使支護(hù)個別部位變形環(huán)向開裂、剝落。突水涌泥示意圖ZK72+117.8溶腔空穴初支開裂二:.,.-己 碳質(zhì)質(zhì)巖及泥

3、溶腔空穴ZK72+117.8一初支開裂突水涌泥示意圖2該段的水文地質(zhì)情況該地段地表為蘆子坪NE向沖溝，掌子面前方170m為ZK3鉆 孔,接近SN向次級隱伏小背斜軸部，為物探預(yù)測巖溶發(fā)育地區(qū), ZK3鉆孔也揭露到有水鏈狀溶洞，隧道從ZK72+770處遇F2斷層開 始，洞身圍巖大部分為洞穴堆積物及破碎灰?guī)r，一直持續(xù)在F2斷層 溶蝕破碎帶向東延續(xù)的南津關(guān)組頂部順層溶洞邊緣和洞穴充填物 中掘進(jìn)。ZK72+177.8里程上半斷面右側(cè)為顆粒狀碳質(zhì)頁巖填充物, 其它部位為黃土夾破碎灰?guī)r，根據(jù)坍塌前開挖所揭露的巖石來看， 該種巖層已延續(xù)到ZK72+167,而且在ZK72+167里程上半斷面全 部為顆粒狀碳質(zhì)頁

4、巖填充物。地下水為覃春泉暗河系統(tǒng)的一部分, 洪水期地下水位高于隧道底板100m左右，最大水壓可達(dá)到65m。 3突水涌泥過程中采取的處理措施 3.1設(shè)置攔擋壩體，防止突泥擴(kuò)大為抑制泥石流后延，我部施工人員于2月24日清晨5時開始在 ZK72+220ZK72+228里程段設(shè)置了攔擋壩體，壩體采用洞渣材料, 高2m,寬8m,橫向延伸到兩側(cè)邊墻。壩體攔截泥石流，并把泥石流 面的高程逐步抬高封死突泥口，在堤壩處設(shè)置污水泵抽排泥水。同 時將前方的機(jī)械、設(shè)備、人員撤離，保證人員設(shè)備的安全。3.2加固變形開裂剝落的初期支護(hù)因突泥的擾動致使原坍體失穩(wěn)造成ZK72+180205段初期支 護(hù)變形開裂、剝落，為保住該

5、段支護(hù)采取以下加固措施：從ZK72+180開始在原支護(hù)面上架立工字鋼拱架進(jìn)行加固, 工字鋼采用I18工字鋼，間距50cm，鋼架底部鋪墊枕木，鋼架間焊 接22縱向連接筋，間距50cm,噴射C20砼包裹鋼拱架使之與原支 護(hù)結(jié)合成整體，加固到ZK72+205,在每棉鋼架拱腳打設(shè)800mm 的長鋼管并注漿鎖腳，鋼管長8m，擴(kuò)大注漿固結(jié)范圍穩(wěn)定拱腳，抑 制支護(hù)變形。在ZK72+180205段初期支護(hù)每棉鋼架邊墻設(shè)置150mm 鋼管做為臨時橫撐，支撐兩端與支護(hù)拱架焊接成一體，鋼管間焊接 縱向22交叉筋形成整體受力，加固初期支護(hù)。在該段拱部120度打設(shè)800mm長鋼管采用負(fù)壓集中排水, 鋼管長8m,梅花形布

6、置，間距2m x 2m,加大排水，減小水壓力，加 大注漿壓力，改良塌體，提高塌體自穩(wěn)能力。安排技術(shù)及安全管理人員24小時監(jiān)控該段支護(hù)，加密監(jiān)控 量測斷面及監(jiān)測頻率，在ZK180300里程段每5m設(shè)置一個監(jiān)控量 測斷面，每天兩次量測各斷面的拱頂下沉及凈空收斂情況；對初支 變形開裂處素噴砼封閉裂縫，直觀觀察變形發(fā)展情況。4突水涌泥處理方案4.1總體思路：前方突泥呈流體狀，沒有自穩(wěn)能力。首先,將ZK72+177.8185 段泥石流封閉注漿固結(jié)，將ZK72+185220段泥石流平整出施工平 臺，在掌子面環(huán)向打設(shè)大鋼管,利用射流泵對前方流體巖層進(jìn)行負(fù) 壓排水，然后，拱墻采用擠壓劈裂注漿固結(jié)流體巖層；再次

7、，按照三 臺階施工順序，弱爆破，短進(jìn)尺（每循環(huán)進(jìn)尺0.5m0.75m），強(qiáng)支 護(hù)，分六個工作面平行穩(wěn)步掘進(jìn)，及時施作拱墻初期支護(hù)；最后，緊 跟施作仰拱初期支護(hù)及襯砌，盡快封閉成環(huán)，完成坍塌段全部施 工。設(shè)計開挖輪廓線設(shè)計開挖輪廓線三臺階開挖施工示意圖初期支護(hù)設(shè)計開挖輪廓線1、二、三臺階側(cè)槽開挖， 左側(cè)超前51 ；2、本圖中阿拉伯?dāng)?shù)字表示 開挖，羅馬數(shù)字表示支護(hù)。4.2施工流程框圖頁巖地開挖支護(hù)上臺階V-型鋼支撐士網(wǎng)開挖支護(hù)_、二臺階*側(cè)壁施工方案小導(dǎo)管注漿固結(jié)流體巖層坍塌段仰供初期支護(hù)設(shè)置I18型鋼鋼架及鋼管J加固L網(wǎng)噴注漿固結(jié)ZK72+1781在ZK72+178處設(shè)大鋼管負(fù)鎖腳長導(dǎo)噴砼形成古

8、撐成功阻止坍塌4.3各工序施工工藝及技術(shù)要求網(wǎng)噴封閉注漿固結(jié)泥石流，平整作業(yè)平臺。在ZK72+178處將堆積的泥石流體表面打設(shè)注漿花管掛雙層網(wǎng) 噴砼封閉固結(jié)流體，鋼花管采用9 42有孔無縫鋼管，長3.5m,梅花 形布置，間距1.0m x 1.0m,鋼筋網(wǎng)采用必 鋼筋，網(wǎng)格尺寸20cm x 20cm,噴射C20砼厚50cm封閉坍塌物表面，既穩(wěn)定塌體又當(dāng)作下 步注漿的止?jié){盤；由于涌水點(diǎn)在線路前進(jìn)方向的右側(cè)拱，因此,注 漿順序應(yīng)由線路前進(jìn)方向的左側(cè)逐排向右側(cè)注漿固結(jié)。為防止坍塌 物中水流管路因注漿堵塞形成有壓水，注漿全線路前進(jìn)方向的右 側(cè)拱腳時，要預(yù)留3一5根小導(dǎo)管不注漿，作為泄水孔。泥石流堆積體固

9、結(jié)加固后，將ZK72+185220段的泥石平整為 下步施工的作業(yè)平臺，如果該泥石承載力較低，可在其上鋪墊 50cm堅硬洞渣，平臺到拱頂高度不小于5.5m,保證裝載機(jī)、挖掘 機(jī)作業(yè)需要。打設(shè)排水鋼管、安裝排水設(shè)備，進(jìn)行負(fù)壓抽排水。負(fù)壓抽排水能夠吸出巖體內(nèi)的裂隙水和空隙水，加大、加速 地下水的排放，改變前方巖體狀態(tài)，提高巖體自穩(wěn)能力，并起到引 導(dǎo)注漿的作用，提高注漿質(zhì)量。負(fù)壓抽水設(shè)備包括管路部分和抽水 部分，管路部分包括抽水管及集水總管等,抽水部分主要包括射流 泵等。負(fù) 壓 排 水 示 意 圖108鋼管二臺階真空表地下水主A水壓表日膠管送水管三臺階循環(huán)水箱射流器擋板D|0夾箍七接頭短管井點(diǎn)管集水總管射流泵示意圖集水總管與井150集水總管 一臺階點(diǎn)管連接圖制作抽水管：采用9 108無縫鋼管，長8m，前端6m做攵成花管, 花孔直徑20mm，縱向間距15cm，環(huán)向設(shè)3排，鋼管前端作成尖狀, 待鋼管打入巖體后把后端用5mm厚鋼板封死焊上抽水50m