巖溶隧道涌水處理施工方案

巖溶隧道涌水處理施工方案一、方案編制說明我作為這個(gè)山區(qū)高速隧道項(xiàng)目的技術(shù)負(fù)責(zé)人，去年我們?cè)谑┕ぞ蜻M(jìn)到掌子面埋深三百二十多米位置時(shí)，突發(fā)巖溶涌水，剛開始涌水帶著泥沙沖出來，差點(diǎn)沖垮臨時(shí)臺(tái)架，幸好我們提前做了超前預(yù)警，人員全部及時(shí)撤出，沒有造成人員傷亡。險(xiǎn)情穩(wěn)住之后，我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水文地質(zhì)情況，總結(jié)類似項(xiàng)目的處理經(jīng)驗(yàn)，編制了這套針對(duì)性的巖溶涌水處理施工方案，整個(gè)處理過程我們?nèi)潭⒖兀桨敢哺鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做了微調(diào)，最終順利解決了涌水問題，現(xiàn)將完整方案整理如下。二、工程概況與涌水現(xiàn)狀2.1項(xiàng)目基本情況我們負(fù)責(zé)施工的這條隧道是雙向四車道分離式隧道，左線全長(zhǎng)四千兩百多米，本次發(fā)生涌水的段落在左線掘進(jìn)距洞口兩千一百多米的位置，穿越的地層是寒武系石灰?guī)r，地質(zhì)勘察階段就明確該段屬于巖溶強(qiáng)發(fā)育帶，存在大型巖溶管道連通地下水系的可能。我們施工過程中一直堅(jiān)持做超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，發(fā)生涌水前三天，預(yù)報(bào)就提示前方圍巖完整性變差，地下水異常，只是沒料到巖溶腔體的規(guī)模比勘察推斷的大了近一倍，還是連通了區(qū)域地下水的富水巖溶，才突發(fā)了涌水險(xiǎn)情。2.2本次涌水基本特征險(xiǎn)情發(fā)生后，我們第一時(shí)間做了臨時(shí)導(dǎo)排和監(jiān)測(cè)，摸清楚了涌水的基本情況：穩(wěn)定狀態(tài)下涌水量大概是每小時(shí)110立方，剛開始夾帶泥沙，涌水三天后泥沙含量降到1%以下，出水變清；涌水點(diǎn)水壓穩(wěn)定在0.3MPa，雨季會(huì)小幅上漲，最高到0.42MPa；巖溶腔體位于掌子面前方11米到19米范圍，沿隧道縱向長(zhǎng)8米、橫向?qū)?2米、高度約6米，左上部連通主地下水管道，腔體內(nèi)部有約三分之一的松散泥沙填充物，其余為空腔。如果不做處理直接掘進(jìn)，一方面容易發(fā)生二次突涌威脅施工安全，另一方面后期運(yùn)營(yíng)會(huì)出現(xiàn)襯砌滲漏水、結(jié)構(gòu)變形開裂的問題，還可能因?yàn)殚L(zhǎng)期涌水帶走泥沙引發(fā)地表沉降，影響周邊村民的生產(chǎn)生活。三、處理目標(biāo)與編制依據(jù)3.1處理目標(biāo)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和業(yè)主要求，我們制定了三個(gè)層次的處理目標(biāo)：第一是優(yōu)先保證施工安全，快速控制涌水風(fēng)險(xiǎn)，杜絕二次突涌傷亡事故；第二是處理完成后要保證隧道結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定，滿足一級(jí)防水要求，不出現(xiàn)影響運(yùn)營(yíng)的滲漏水問題；第三是兼顧地下水環(huán)境保護(hù)，因?yàn)樵摱问侵苓叴彐?zhèn)飲用水源的補(bǔ)給區(qū)，不能完全封堵巖溶水系，要做到排堵結(jié)合，既解決隧道涌水問題，也不對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤h(huán)境造成大的影響。說實(shí)在的，當(dāng)時(shí)周邊村民找過來問會(huì)不會(huì)影響他們吃水，我們心里也一直記著這個(gè)事，所以定目標(biāo)的時(shí)候特意把環(huán)保要求加上了。3.2編制依據(jù)這套方案主要依據(jù)現(xiàn)行的《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》《巖溶隧道工程技術(shù)指南》，還有我們現(xiàn)場(chǎng)超前鉆探、水文監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及業(yè)主下達(dá)的安全、環(huán)保、質(zhì)量要求，同時(shí)參考了國(guó)內(nèi)多個(gè)類似富水巖溶隧道涌水處理的成功案例，結(jié)合我們項(xiàng)目的實(shí)際條件調(diào)整后編制的，沒有照搬現(xiàn)成方案，每一步都是結(jié)合我們現(xiàn)場(chǎng)情況定的。四、總體處理思路與施工流程摸清楚所有情況之后，我們項(xiàng)目班子開了三次討論會(huì)，有人說直接全堵死省事，有人說全排不堵省成本，最后我們定了大家都認(rèn)可的總體思路，就是“先控險(xiǎn)排水、后探明清腔、再排堵結(jié)合加固、最后補(bǔ)強(qiáng)做永久排水”，遵循“排堵結(jié)合、以堵為主、限量導(dǎo)排”的原則，既不堵死地下水影響環(huán)境，也不讓涌水威脅隧道安全。對(duì)應(yīng)這個(gè)思路，我們確定了清晰的施工流程：第一步做掌子面臨時(shí)封閉控險(xiǎn)→第二步布設(shè)管路引排涌水降低水壓→第三步超前鉆探進(jìn)一步確認(rèn)巖溶腔體規(guī)模和形態(tài)→第四步清理腔體內(nèi)部松散填充物→第五步腔體周邊裂隙注漿加固→第六步空腔充填注漿+主管道堵水→第七步探測(cè)驗(yàn)證加固效果→第八步短進(jìn)尺開挖支護(hù)→第九步二次襯砌結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)→第十步布設(shè)永久排水系統(tǒng)，一步步推進(jìn)，不搶進(jìn)度，穩(wěn)扎穩(wěn)打。五、具體施工步驟與技術(shù)要求5.1第一階段：臨時(shí)封閉與排水控險(xiǎn)涌水發(fā)生后，我們第一時(shí)間撤離所有人員，在涌水點(diǎn)后方5米的已開挖段做臨時(shí)封閉墻，封閉墻采用20厘米厚C20噴射混凝土，加鋪雙層φ8鋼筋網(wǎng)，背后加焊四根工字鋼支撐，防止水壓沖垮封閉墻。封閉墻施工時(shí)，在下部預(yù)埋兩根直徑300毫米的無縫鋼管做泄水引流管，把所有涌水通過引流管接到隧道側(cè)溝，再排到洞外的三級(jí)沉淀集水坑，由大功率抽水泵抽到洞外指定的排水點(diǎn)。這個(gè)階段我連續(xù)三天守在現(xiàn)場(chǎng)，盯著抽水泵運(yùn)行，就怕集水坑滿了倒灌，畢竟隧道是下坡掘進(jìn)，倒灌回去會(huì)泡了已開挖段的初支，好在提前備了備用泵，有驚無險(xiǎn)，排了四天之后水壓穩(wěn)定下來，我們才敢進(jìn)入下一步施工。5.2第二階段：巖溶腔體探查與松散體清理水壓穩(wěn)定后，我們從封閉墻向腔體方向打了三個(gè)不同角度的超前探查孔，分別布置在掌子面中部、左側(cè)涌水點(diǎn)位置和右側(cè)邊角，鉆孔深度超過腔體預(yù)估深度3米，最終確認(rèn)了腔體的大小、填充物性質(zhì)和主涌水管道的位置。確認(rèn)之后，我們分次逐步打開封閉墻，每次只打開一平方米左右的范圍，用高壓水槍沖射腔體內(nèi)部的松散泥沙，把能沖出來的松散填充物全部沖出來，沖不動(dòng)的固結(jié)體用小型挖掘機(jī)小心掏挖，一次掏挖深度不超過1米，掏完立刻對(duì)暴露的巖壁做初噴封閉，防止掉塊坍塌。整個(gè)清腔過程花了八天，我們每掏完一段就由地質(zhì)工程師檢查巖壁穩(wěn)定性，確認(rèn)安全了再往下掏，絕對(duì)不冒進(jìn)。5.3第三階段：注漿堵水與腔體加固清腔完成之后，我們分三步做注漿加固：第一步是對(duì)腔體周邊的圍巖裂隙做預(yù)注漿，用純水泥漿，水灰比控制在1:1，注漿壓力從0.5MPa逐步升到1.2MPa，把圍巖縫隙填滿堵死，防止后續(xù)涌水從周邊裂隙滲漏，每一個(gè)注漿孔都做好壓力和注漿量記錄，注漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的必須補(bǔ)注。第二步是對(duì)空腔做充填注漿，我們用的是水泥粉煤灰混合漿，水泥占比30%、粉煤灰占比70%，水灰比0.8，這種漿液流動(dòng)性好，能填滿整個(gè)空腔，而且收縮率比純水泥漿小很多，成本還低一半，非常適合大空腔充填，注漿從腔體下部往上部注，排完空氣再升壓，最終壓力穩(wěn)定在1.0MPa保持10分鐘不吸漿就停止。第三步是封堵主涌水引流管，我們采用水泥-水玻璃雙液漿，凝膠時(shí)間控制在一分鐘，慢慢升壓封堵，最終把水壓穩(wěn)定在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，留了一根小直徑的引流管限量導(dǎo)排少量地下水，既降低了襯砌承受的水壓，也保證地下水能正常流通，不影響補(bǔ)給。5.4第四階段：開挖支護(hù)與結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)注漿完成后我們等了七天，讓漿液完全凝固，然后打了三個(gè)檢查孔，確認(rèn)沒有涌水、加固強(qiáng)度達(dá)到要求了才開始開挖。開挖采用短進(jìn)尺弱爆破，每循環(huán)進(jìn)尺不超過1米，盡量減少對(duì)加固后巖體的擾動(dòng)，開挖完立刻初噴封閉，初支比正常段落加厚了10厘米，鋼筋網(wǎng)間距從20厘米縮小到15厘米，錨桿長(zhǎng)度從3.5米增加到5米，把初支和周邊穩(wěn)定基巖連成整體，提高承載能力。初支完成后我們監(jiān)測(cè)了半個(gè)月變形，確認(rèn)穩(wěn)定了才做二次襯砌，二襯厚度比正常段落加厚了20厘米，混凝土強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)，防水板也換成了加厚型的，初支和二襯之間每5米布設(shè)一道環(huán)向排水盲管，把殘余滲水全部導(dǎo)排到邊溝。5.5第五階段：永久排水與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)除了常規(guī)的隧道邊溝和中央排水管，我們?cè)谡麄€(gè)巖溶處理段增加了兩層排水：第一層是初支背后的環(huán)向盲管全部接入側(cè)邊泄水孔，直接排到洞外，不進(jìn)入中央排水管，降低主排水系統(tǒng)的壓力；第二層我們?cè)诙r背后預(yù)留了注漿管，后期如果出現(xiàn)滲漏水，可以直接補(bǔ)注漿封堵，不用鑿開襯砌，方便運(yùn)營(yíng)維護(hù)。我們還在二襯里面埋設(shè)了水壓計(jì)和應(yīng)變傳感器，后期定期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，一旦水壓或者變形超過預(yù)警值，就能及時(shí)處理，給運(yùn)營(yíng)單位留足了安全余量。六、安全質(zhì)量保障措施6.1人員安全管控所有進(jìn)入處理段施工的人員，必須佩戴安全帽、穿救生衣，掌子面附近預(yù)備了應(yīng)急救生繩和爬梯，洞口抽排水系統(tǒng)采用雙電源供電，一路停電另一路能在一分鐘內(nèi)切換。每天上班前我都會(huì)開五分鐘的班前會(huì)，把當(dāng)天的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)說清楚，讓大家心里有數(shù)，畢竟剛出過險(xiǎn)情，大家心里多少有點(diǎn)慌，多提醒、多檢查，就能避免出事。6.2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警我們安排了24小時(shí)專人值班，每?jī)蓚€(gè)小時(shí)記錄一次涌水量、水壓和初支變形數(shù)據(jù)，只要涌水量突然上漲超過20%，或者變形超過預(yù)警值，立刻發(fā)出警報(bào)，所有人員馬上撤到安全區(qū)域，確認(rèn)安全之后再進(jìn)場(chǎng)。有一次下連陰雨，涌水量漲了一倍多，我們接到預(yù)警立刻撤人，等雨停了水量降下來再進(jìn)場(chǎng)檢查，沒出任何問題，可見這個(gè)監(jiān)測(cè)制度是真有用。6.3質(zhì)量過程管控每一步施工都要做驗(yàn)收，上一步不合格絕對(duì)不進(jìn)入下一步，注漿的時(shí)候每一盤漿液都要過稱，嚴(yán)格控制配合比，不允許隨便加水，開挖的時(shí)候嚴(yán)格控制進(jìn)尺，絕不允許為了趕進(jìn)度超進(jìn)尺，我常跟施工隊(duì)說，咱們慢就是快，現(xiàn)在穩(wěn)一點(diǎn)，后期少出問題，總的進(jìn)度反而更快。七、方案實(shí)施效果總結(jié)這套方案我們從編制到實(shí)施完成，總共花了四十多天，整個(gè)過程沒有發(fā)生任何安全事故，處理完成之后，我們驗(yàn)收的時(shí)候，整個(gè)段落滲水量符合