其岭隧道出口涌水涌泥处理方案与技术

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　　【摘要】：针对其岭隧道出口涌水涌泥情况，在今后施工中要加强隧道施工超前地质预报工作，根据监测资料及时编制有效可行的施工技术方案，为后续隧道施工提供防范措施，确保隧道施工安全和质量有序可控。
　　关键词:其岭隧道 涌水涌泥 处理方案 技术
　　中图分类号：U45 文献标识码：A
　　1.工程概况
　　其岭隧道设计全长为7047米，起始里程为DK359+729，终止里程为D3K366+776，设计主洞岩石主要以砂岩及页岩为主，现已开挖6128m，剩余919m。其中出口已经开挖掘进1383m，掌子面里程为D3K365+393，仰拱里程为D3K365+450, 二衬里程为DK365+464, 掌子面处最大埋深大约为200m，围岩级别为IV级，衬砌类型为IV级A型复合，掌子面岩体属于中薄层粉砂岩砂岩夹碳质页岩，受地质构造影响严重，岩体破碎，节理、裂隙发育，局部存在小夹层，断层面间存在泥化夹层，易发生坍塌、掉块。
　　1.1气象特征
　　亚热带季风湿润气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛，夏季长而炎热，冬季短偶有奇含，干湿两季明显，年均气温16.2～18.5oC，一月份最冷，最低气温为7.5oC，七月最热，最高气温为39oC。多年平均降水量为1370～1680mm。降雨集中在4～8月，其降水量约占全年降水量的60～70%，年降雨天数为150～204天。最大降雨量一次可达738mm，相对湿度为70～80%。
　　1.2水文特征
　　洞身含水岩组为碎屑岩类含水岩组，以基岩裂隙水为主。地下水的富水性，与岩性、构造、地貌、降雨量、植被等因数有关。隧道以砂岩、板岩为主，局部为硅质岩、页岩，岩体节理、裂隙发育，延伸性好，加之构造发育，尤其向斜核部为地下富集提供有利场所。
　　大气降水是地下水的主要补给来源，经入渗补给，沿着地形的自然倾向向低处渗流，以分散渗流，于坡脚排泄于溪沟及大江大河中，年水位变幅1～5m。
　　1.3地质特性
　　该段为穿过震旦系老堡组硅质岩及寒武系清溪组下段炭质页岩、页岩夹砂岩（波层状），岩质软，层薄，稳定性差；穿过木勇向斜，受构造影响，岩体破碎，节理、裂隙发育；由于向斜富水，地下水发育，局部具有承压性。
　　1.4涌水涌泥情况
　　其岭隧道出口2013年1月16日上午7时，D3K365+393掌子面右侧拱墙处突然发生了一处小塌方，塌腔呈圆柱形状，直径约为3.5m，深度约为3m,塌腔体内均为黄色稀泥夹杂碎砾石并迅速向外流动，从塌腔顶部可见股状水向外流出。2013年1月16日夜间12点30分，掌子面右侧拱墙塌方处发生涌水涌泥，大量的黄色稀泥水再次迅速涌出，57米长的上台阶全部被黄色稀泥覆盖，部分流入仰拱填充顶面，初步估算突泥数量约3000m3，隧道内地下水渗水总量约为15648m3/d(652m3/h)。
　　
　　
　　
　　2013年1月24日 2:40左右，当隧道内淤泥清理到距离掌子面约10m左右时，发现原有淤泥向前蠕动并偶有块状石碴掉下，于是现场带班人员安排施工的人员和机械迅速撤离现场；3:50左右再次发生涌水涌泥并伴有轰隆的响声，所奔出来的泥浆将开挖台架损坏并向外推出约100m（现场位置DK365+535处）左右，初步估算此次突泥数量约为7000m3。
　　
　　
　　1.5应急处理措施
　　⑴迅速撤离现场施工人员，及时加强警戒，在洞内距离水边50m外拉警戒线，设缓冲区，禁止无关人员入内。
　　⑵安排专职电工及时切断掌子面附近的电源。
　　⑶设3名专职安全员对洞内进行24小时值班观察水情及淤泥情况。
　　⑷现场设置逃生绳，配备救生衣和救生圈。
　　⑸迅速组织人员，增加抽水设备，及时安排洞内排水。
　　⑹加强出水流量的监测并做好水流量测定记录。
　　⑺安排专人对掌子面位置处周边地表进行详细调查，查找水源。
　　
　　
　　2.处理方案及措施
　　2.1淤泥注浆加固及清除措施
　　⑴DK365+425～DK365+393段涌泥体表面采用C20混凝土封闭，厚度20cm。然后采用ф42钢花管注水泥-水玻璃双液浆加固，注浆压力控制到1～1.5MPa，钢花管壁厚3.5mm，长度为4～7m，间距为0.4m×0.4m，梅花形布置，伸入下台阶岩层1m。
　　⑵注浆材料选用42.5普通硅酸盐水泥和40Be水玻璃，根据现场试验确定水灰比为1:1，水泥浆液：水玻璃浆液为0.8。
　　⑶为防止掌子面淤泥再次出，根据现场实际情况，在DK365+398断面即距离掌子面（掌子面里程为DK365+393）5m处设置1m厚C20混凝土防护墙，要求防护墙两侧和拱顶伸入岩体50cm，防护挡墙底面伸入已注浆的涌泥体内1.5m；并在防护墙中提前预埋三根导向管，确保后续掌子面超前探孔的顺利实施。
　　⑷待施作的C20混凝土防护墙强度满足设计要求后，及时施作超前探孔，以探清掌子面前方岩体破碎及富水情况，钻孔直径108mm，钻孔长度为30m并进行地质雷达探测；并根据探测情况，进一步确定后续处理方案。
　　⑸待超前探孔施作完成后，先在DK365+425断面处分级施作2级C20混凝土挡墙，挡墙顶宽1.5m，底宽2m，上下搭接0.5m，先行清除大里程方向一段涌泥后；再在DK365+398~+406处分级施作6级C20混凝土挡墙，各级混凝土挡墙上下搭接30cm，顶宽1m，内外胸坡1:0.2，各级挡墙横向两端与初期支护交接位置处嵌入岩体50cm，并采用9根Ø42钢花管与初期支护背后的围岩连接成整体，钢花管壁厚3.5mm，伸入围岩3.5m，具体详见后附图。
　　待强度达到设计要求后，再分层清除大里程方向的涌泥，当淤泥清到拱脚处时，应在已经施作完成的初期支护钢架的拱腰及拱脚处增设Ø42锁脚锚管，长4m，每处2根，清除涌泥过程中，应查明已施作的二次衬砌是否存在裂纹和破坏，并应加强监控量测，若初期支护出现明显的变形，应及时通知相关单位。为了确保清淤施工安全，在分层清理涌泥过程中应在涌泥体上布置三角形观察标杆（插入涌泥体内标杆端部用绳子连接，）对涌泥体进行稳定性的观察，当发现绳子松弛、断裂或标杆倾斜时，应及时撤出人员。
　　⑹DK365+398~+425段涌泥清除后，洞身采用Ø42径向小导管注浆加固围岩，小导管长度4.5m，间距1m×1m，交错布置，注浆材料采用水泥浆。
　　2.2二次衬砌及支护加强措施
　　在清除挡墙背后（DK365+398至大里程方向涌泥段）涌泥后，经现场实测已经施作完成的二次衬砌未开裂，DK365+398～DK365+464段初期支护未变形侵限，但考虑到大量的涌水涌泥可能造成涌泥口处周边已经施工过的初期支护背后产生空洞，为后期的安全运营留下隐患；根据现场情况来看，应该加强DK365+380～DK365+398段二次衬砌级初期支护，将DK365+380～DK365+398段由原设计“IV级A型复合衬砌”变为“V级加强衬砌”，即二次衬砌厚度加大到60cm；初期支护厚度加大到28cm，采用全环I20b型钢钢架，间距为0.6m，钢架锁脚采用ф42锁脚锚管，长度为4m；并在上台阶处施作I20b型临时横撑。
　　
　　
　　2.3施工控制措施
　　⑴为确保后续开挖施工安全，在DK365+404～DK365+410段设置管棚工作室，在DK365+405处拱墙180°范围内施作Ø108大管棚，其中掌子面右侧拱墙塌腔范围内采用双层大管棚，其余部分采用单层大管棚；在施作管棚钻孔过程中，对于不能成孔地段采用Ø76自进式锚杆进行替代；管棚环向间距设置为0.4m，长度为30m，外插角为3°。
　　⑵施作完Ø108超前大管棚后，清除挡墙背后淤泥，将原上台阶分成左右侧进行分部开挖，并增设临时竖向和横向支撑。
　　⑶DK365+380～DK365+398段塌坑位置揭示后，采用ф42小导管径向注浆加固，小导管长5m，间距0.4m×0.4m，梅花形布置，注浆材料采用水泥浆。
　　⑷在分部开挖施工过程中，仰拱和二衬施工要及时跟进，尽早封闭成环，并尽可能缩短仰拱和二衬到掌子面的距离。
　　3.结束语
　　⑴在隧道施工中，如果遇到涌水涌泥，我们要根据其涌出物，并借助于各种地质超前预报手段对其涌水涌泥原因进行综合分析和判定，从而进一步制定出具体的处理方案；切勿在未查清涌水涌泥原因的情况下，盲目清除涌水涌泥体。
　　⑵隧道施工中应加强超前地质预报工作，尤其是在断层破碎带、节理密级带及向斜核部等地质复杂地段，要综合利用地震波、超前钻孔、红外探测、加深炮孔等探测方法，探明掌子面前方的地质条件，通过对所得预报资料综合分析与评判，采取有效的施工控制措施，降低地质灾害发生的机率和危害程度，确保施工安全及结构安全。
　　⑶隧道不良地质地段施工，除加强超前地质预报工作外，初期支护应尽早封闭成环，二次衬砌应及时跟进，现场安全步距控制尤为重要。
　　⑷隧道涌水涌泥的形式千变万化，我们要针对涌水涌泥的现场情况制定切实可行的处理方案，达到处理的最佳效果。本隧道涌水涌泥主要是采用6级混凝土挡墙将少部分涌出物封闭在掌子面与挡墙之间，并利用ф108双层管棚再加ф42大外插角小导管进行注水泥浆加固，通过注浆固结松散破碎围岩，利用超前管棚对初期支护进行加强，使该段初期支护背后4～6m范围内形成一个环向的稳固支撑体系，有效的阻止了空腔体内淤泥再次涌出，从而保证了隧道后续施工的安全。

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