隧道工程防滲流水施工探討

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隧道工程防滲流水施工探討

1青山崗隧道簡介

青山崗隧道是常吉高速公路二期工程中最長的隧道,屬于常吉高路的控制性工程。該隧道是一座上下行分離的雙向四車道隧道,左右隧道分別長1245m、1227m,最大埋深160m。地貌類型為丘陵地貌,隧道橫穿山體。該隧道地下水類型主要為松散層孔隙潛水和基巖裂隙水。覆蓋層中的孔隙潛水主要賦存于碎石質土中,主要靠大氣降水補給,其透水性強,在坡面陡峻地段對地下水補給較弱?;鶐r裂隙潛水主要賦存于基巖上部裂隙中,主要由松散層孔隙潛水滲入補給,有水頭壓力。地下水滲流可引發塌方冒頂、地面沉降、地表水體流失等諸多工程問題。K121+900~K122+000段位于山體背斜構造的軸部,地下水影響較其它地段尤為突出。采取有效的施工措施,確保隧道二襯不出現滲漏水現象及有效保持隧道周邊水文環境意義重大。

2工程地質、水文概況及工地現場的狀況

2006年6月15日,我們對青山崗隧道初支滲流水現象進行了統計,初支表面(未施工二襯段)共有21處,大部分部位只是表面潮濕,有三處滲水較嚴重,呈滴線狀或股狀,兩處位于拱頂,一處位于邊墻。同時對隧道出現的幾次重大塌方事故進行了統計,2005年10月28日,隧道左洞吉首端口掘進到ZK122+582時,放炮揭露一條寬約5m的張性充水大斷層,斷層位于作業面的拱頂,拱頂發生大的突水,在拱頂形成一個4.5m的大洞。后來大空洞處理過程中,拱頂不斷出現掉塊和冒落,我們花費了大量的人力和物力才得以通過。此次突水事故處理使工程進度往后推遲10天。2005年11月20日,隧道右洞YK122+546作業面為弱風化硅質巖,巖體節理裂隙發育,呈塊碎石鑲嵌結構,拱頂部滲水呈線狀滴水。噴射作業還沒有開始,拱頂巖層在地下水的作用發生塌方,拱頂塌洞跨度達6.8m,高達4.3m。后來我采用鋼拱架、鋼筋網、噴射混凝土、壁后注漿充填等技術措施對隧道塌方段進行加固處理,歷時12天。2006年2月1日,吉首端左洞ZK122+380左側及左側拱部出現一條寬約2m的張性富水斷層,水流向外噴出達3~4m之遠,涌水中夾雜著大量泥砂。作業面揭露后不到3個小時,作業面左側發生大片幫,片幫深度達2.2m。隨后拱部圍巖發生塌方,造成正常施工作業停工。我公司對塌方地段馬上組織搶險加固,防止塌洞規模進一步向上擴大。

3目標設定及可行性分析

3.1確定目標

3.2可行性分析

縱觀上述分析,攻克青山崗隧道滲流水施工難題是完全可行的。

4制定對策與對策實施:

4.1提高設備的工作能力。

2006年6月15日,為解決注漿帷幕壓力掌握不好的因素,項目經理要求試驗室主任負責采購一臺新型雙液注漿設備和一臺濕噴機,開始對隧道開挖前進行超前環向注漿堵水帷幕的施工。鉆孔采用YT-26風鉆,注漿孔為Ф50mm小孔,每環縱距為3m,漿液水灰比0.6:1,注漿壓力0.5~1.0MPa,水泥漿與體積比1:0.4或1:0.5,水玻璃濃度30~10Pe,模數2.4。注漿順序從下至上,先進邊墻注漿,后進拱頂注漿。注入單液水泥漿9.1m3,注入水泥—水玻璃雙液漿5.4m3,每延米隧道消耗的注漿材料:單液水泥漿3.03m3/m,水泥-水玻璃雙液漿1.8m3/m;綜合堵水率達91.04%,達到了預期效果。

4.2采用濕噴設備及工藝

2006年6月15日,我們對右洞實施濕噴工藝,由于設備較先進,濕噴工作實施順利。事后,試驗室進行檢測,發現砼與巖面的粘接較干噴效果好,砼密實程度高。在滲流水段施工后,并未發現初支表面有滲水現象,取得了良好的效果。

4.3及時調整炮眼布置及裝藥量

2006年6月15日,項目部聘請了爆破專家負責隧道開挖的爆破指導工作。在2006年6月到2006年8月的施工時間里,每次都根據隧道的實際圍巖情況,更改炮眼布置及裝藥量,并取得良好的爆破效果。炮跡率保持在80%以上,超挖都控制在規范允許范圍內,無欠挖情況。2006年6月28日到7月6日,在ZK121+855~ZK121+879.20段進行爆破減震及其觀測試驗,所采取的減震措施包括分臺級開挖和改進隧道的爆破參數,采用成都中科動態儀器有限公司生產的EXP3850爆破振動儀對隧道施工中的爆破振動信號進行監測,監測結果表明,與我們原來采用爆破方式相比,爆破震動強度降低22%,有效減少了爆破對圍巖的影響,達到了預期的效果。

4.4提高兩個防水等級

2006年6月14日,我們在左洞K121+800~+803段進行抗滲噴射混凝土試驗,抗滲噴射混凝土的配比按照優化設計方案進行,抗滲劑為株洲橋梁廠生產的TPN—F型,摻量為水泥重量的4%。其試驗成果和過程詳見抗滲噴射混凝土抗滲試驗報告單和青山崗隧道左洞試驗段抗滲噴射混凝土試驗記錄統計表。噴射混凝土試塊室內抗滲試驗表明:抗滲噴射混凝土的抗滲性能與原噴射混凝土相比,從S4提高到S6,達到了預期的效果,并實施到左洞K120+700~K122+300段,效果明顯。

4.5噴砼密實

經我們分析論證,發現采用本地河砂的含泥量高,噴砼后水流沖洗,掏空河砂的泥土,從而導致滲流加劇,為此項目部決定噴砼采用從常德轉運來的含泥量較低的黃砂。2006年6月14日,我們噴砼細集料采用黃砂,經現場抽樣檢驗,噴砼的強度由原來的21.4MPa,提高到了26.7MPa,提高了一個等級,達到了密實效果及增加強度的作用。于是我們在隧道K121+700~K122+300段施工時,順利通過了山體褶部,沒有出現塌方的現象,初支表面未出現滲水現象,達到了預定的目標,滿足了業主的要求。

5幾點體會

(1)實踐證明,本人認為大家只要采取隧道內防滲流水措施,隧道開挖、初期支護的質量就會得到提高,采用超前環向注漿帷幕水率為91.04%;且注入的漿液結石體充填在隧道富水地段破碎圍巖的裂隙中,加固圍巖,并提高其物理力學性能,改善了隧道開挖條件,從根本上防止了突水、塌方冒落事故,從而節省了塌方處理的費用,間接地提高了經濟效益。

(2)青山崗隧道因改善了隧道開挖條件,從而加快了開挖、二襯的速度。開挖速度達到了105m/月,二襯的速度達到了110m/月,而原隧道開挖速度為70m/月,襯砌速度為70m/月,每月增加產值35m/月×14000元=49.0萬元/月,共增加產值49.0萬元/月×3月=147.0萬元,也就是說共創造直接經濟效益147.0萬元。

(3)該隧道在施工過程中和二襯完工后沒有出現異常的滲水現象,大幅度減少了地下水土流失,保持了隧道上部的水土平衡,保護了常吉高速公路沿線的生態環境,效果良好。得到了省、市及交通主管單位、業主等各級領導的好評,在同行業中處于領先地位,提高了企業的信譽度,增強了企業的競爭力。

(4)青山崗隧道解決了初支及二襯表面出現滲流水現象,也從一定程度上防止富水段施工易塌方的通病、難題,取得了很好的效果。但也冒出了一些新問題,例如新型材料(半管技術)的應用不過關,工程成本高;在隧道地質條件好的情況下,是否可取消防水布,利用砼的自防水能力,從而加快施工進度、減少工程成本等問題還有待我們一起探討。本人將以質量標準為依據,以用戶滿意為宗旨,制定新計劃,解決新問題,再創新成績。

作者:張小衛 單位:湖南路橋建設集團公司

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