圆梁山隧道高压富水区帷幕注浆及止浆技术VIP专享VIP免费

第25卷,第3期中国铁道科学Vol125No132004年6月CHINARAILWAYSCIENCEJune,2004文章编号:100124632(2004)0320027205圆梁山隧道高压富水区帷幕注浆及止浆技术张顶立1,李治国2,张民庆2(11北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心,北京100044;21中铁隧道集团有限公司科学研究所,河南洛阳471009)摘要:针对圆梁山隧道高压富水区的岩溶水类型及特点,确定合理的注浆范围、注浆方式、注浆压力、注浆材料及注浆量等参数。在此基础上设计高压注浆的封孔和止浆系统,选择套筒的内外径尺寸及粘结剂,并对其可靠性进行分析和检算。针对不同溶洞类型,尤其是充填型溶洞,利用稳定岩层或止浆墙进行高压注浆,在细砂层地段实行分段注浆,循环进度为5m,不仅实现了安全,而且该系统应用于注浆施工中已取得理想效果,实现5m3·(m·d)-1的控制渗流量。关键词:岩溶隧道;渝怀铁路;高压富水区;注浆;施工技术中图分类号:U455149文献标识码:A收稿日期:2003206210作者简介:张顶立(1963—),男,江苏沛县人,教授。基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2001G00923)圆梁山深埋特长隧道全长11068m,是新建铁路重庆至怀化线最长的隧道,为全线十大控制工程之首。隧道穿越地层主要有毛坝向斜、桐麻岭背斜及其伴生断裂,向斜区内发育较多的横张断裂。毛坝向斜构造区为高水压富水地段,是圆梁山隧道施工中岩溶水防治的重点地段[1,2]。高水压毛坝向斜段为DK353+200～DK355+400,总长2200m。毛坝向斜高水位富水区大量排水将引起岩溶地下水水位大幅度下降,增加了生产、生活用水的困难;同时还可能造成大面积岩溶塌陷或地面开裂。为避免隧道修建对环境造成过大危害,拟按“以堵为主、限量排放”的原则实施各项工程措施。毛坝向斜高水位富水区衬砌结构体系由围岩注浆固结圈、初期支护、排水系统和抗水压衬砌结构四部分组成。围岩注浆固结圈起控制排水量、加强岩体结构性能、承受水压及保护洞室稳定等作用;排水系统是尽量排除通过围岩注浆固结圈的渗透水;抗水压衬砌结构承受因排水系统不畅而产生的水压力。在如此复杂的地质环境下可靠地加固溶洞及围岩,是隧道安全施工的重要保证[3～7]。1充填型溶洞的分布及特征圆梁山隧道施工所揭露的溶洞多为充填型溶洞,充填物为淤泥、粉质粘土及粉细砂层等。根据物探测试结果,毛坝向斜地段的溶洞及地探异常分布情况如图1所示。地探结果在施工中得到了进一步的验证,在平导PDK354+255～+PDK354+280为充填型溶洞,如图2所示。溶洞充填物为淤泥质粘土,地层无自稳能力,溶洞和岩层交界面有大量地下承压水存在,施工过程中管棚曾被挤压变形,施工中最大涌水量为12000m3·d-1。该溶洞与正洞DK354+230～DK354+290溶洞有明显的水力联系。正洞DK354+460～DK354+490充填物为粉细砂层,如图3所示,具有较强的水力联系。施工中出现多次涌砂涌水灾害。在超前地质钻孔施工中,从钻孔中射出高压水,射程达30m,钻头被顶出,水压达316MPa。充填型溶洞的充填物由泥砂和硬塑～软塑状粘性土组成,且伴随有高压,给隧道的安全施工造成了极大的威胁,这是圆梁山隧道毛坝向斜高压富水图1毛坝向斜溶洞及地探异常分布纵面图图2PDK354+255～PDK354+280淤泥质充填物图3DK354+460～DK354+490粉细砂层充填物段施工所面临的现实问题。因此,如何适时、可靠地实施对溶洞充填物的注浆固化将直接影响到圆梁山隧道能否如期建成。2注浆作用原理及参数选择考虑到高水压的实际条件、环境保护的要求以及我国大瑶山、南岭隧道的建设经验,圆梁山隧道高水位富水区施工设计的基本思路是以堵为主,限制排量,实现有控制排放的目标。设计采取超前钻孔帷幕注浆和开挖后径向注浆两种堵水方案。帷幕注浆里程为:毛坝向斜段正洞DK353+200～DK355+410长2210m;平导PDK353+200～PDK355+400长2200m及相应横通道。不同地段的注浆范围确定如下:可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带、向斜核部区段、正洞开挖轮廓线外8m、平导开挖轮廓线外5m实施帷幕注浆;岩层接触带、物探电阻异常处、正洞开挖轮廓线外5m、平导开挖轮廓线外3m实施帷幕注浆;开挖后,岩壁大面积淌水地段,实施开挖后正洞开挖轮廓线外5m、平导开挖轮廓线外3m全断面径向注浆;对岩体完整、局部出水或注浆后局部出水的地段,采用...