排前2号隧道突泥突水处理技术.doc

排前2号隧道突泥突水处理技术 　　【摘 要】 通过排前2号隧道的突泥、突水处理，总结了地下水丰富，节理裂隙发育地段隧道施工方法等内容，为同类隧道施工提供参考。 　　【关键词】突泥突水 处理技术 　　一、突泥突水情况介绍 　　1、工程概况 　　排前二号隧道位于湖南省株洲市茶陵县境内，为铁路单线越岭隧道，起止里程为DK124+654～DK127+838，全长3184m。 　　隧道穿越山脊走向大致呈东南西北向，地形起伏较大，冲沟发育，属剥蚀低山区，植被茂密。隧道围岩主要以强弱风化砂岩、粉砂岩、砂岩夹页岩为主，节理裂隙较发育；地下水较丰富主要以第四系覆盖层中的空隙水和基岩裂隙水为主。 　　主要不良地质情况有：涌突水、围岩大变形、断层破碎带。 　　2、突泥突水情况 　　2009年12月2日凌晨，进口掘进至DK125+163处，由于受地下水压力作用，掌子面上台阶右侧泥岩破裂、坍塌，出现较强的涌水、流砂现象（水流量50m3/h），至12月6日下午趋于稳定（水流量20m3/h），掩埋隧道长度70m，涌砂量约3000 m3。流砂土压力大、流动性强，流动中出现推动开挖台车退后退数米并产生旋转卡在隧道壁上等现象。监控量测数据显示，拱顶沉降最大值为140mm，侵限最大值为580mm。 　　二、原因分析 　　1、地下水储积体主要为第四系堆积物（坡集、残积、河流堆积），潜水位高（地表开挖1米左右的探坑可见地下水），地形地势反映汇水面积较大，洞身埋深较大，地下水承压力较大。 　　2、隧道DK125+163掌子面处于不整合接触面，是地下水、气良好的运移通道，同时附近有较厚较大的流砂层。 　　3、连续降雨使地下水得到了较强补充。 　　4、进口段以坡积粉质黏土层为主，遇水浸泡后软化，稳定性差，钢拱架基脚承载力明显减弱，导致出现不同程度的拱顶下沉和边墙收敛。 　　三、涌水、突泥处理技术 　　根据工程实际情况及原因分析，按以下程序进行处理： 　　1、DK125+105～DK125+150侵限段初支预加固和换拱处理 　　处理原则：先预加固后处理、先支撑后替换，二次衬砌紧跟。 　　处理方案：预加固→管超前→拆除初期支护→重新施作初期支护→施作防水层→施作二衬砼 　　1）预加固 　　a.中台阶钢架拱脚采用φ42mm小导管注浆加固，每榀每侧打设3根小导管，长度4m/根，尾部用φ22钢筋连接，喷射15cm厚 C25混凝土做为止浆墙，抑制收敛。 　　b.边墙及拱部采用φ42mm注浆小导管，长度4m/根，纵环向间距1m×1m梅花型布置。 　　c.拆除替换初支钢架前，从掌子面向外每榀拱架拱腰处采用φ20cm钢管竖撑支撑加固，竖撑底部支撑点用10mm厚钢板做垫板，周边打设锚固筋固定钢管，顶部同原拱架焊牢。 　　2）超前注浆小导管 　　向掌子面方向沿拱部150°范围内施作Φ42X3.5mm热轧无缝钢管，L=3.5m，外插角14°，梅花形布置， 纵环向间距2.4×0.4m，1.0m以上的搭接长度，每环41根。钢管前端呈尖锥状，尾部焊上?6加劲箍，管壁四周钻8mm压浆孔，注浆参数如下： 　　a.水泥浆水灰比：1：1 　　b.水玻璃浓度：35波美度； 模数：2.4C 　　c.注浆压力 ：0.5～1.0 MPa 　　3）重新支护： 　　a. I20工字钢（纵距80cm），钢架之间采用φ22环向间距1m的纵向拉筋焊接在一起，钢架脚部各打设两根4m长Φ42X3.5mm锁脚锚管。预留变形量15cm，挂设双层φ8（间距20x20）钢筋网， 27cm厚C25喷射混凝土。 　　b.径向锚杆采用φ22中空组合注浆锚杆，长度3.5米，纵环向间距0.8×1.2m。 　　4）二次衬砌 　　a.衬砌50cm厚C40钢筋混凝土（受力钢筋Φ22）。 　　2、DK125+150～ DK125+163段上台阶处理 　　处理方案：该段为本次涌水、突泥关键部位，上台阶土层被涌水浸泡时间较长，初支下沉和收敛变形较大，喷砼表面均出现环向裂缝，拱顶有松散体，除采用径向注浆加固外，采用超前管棚强支护措施，以控制变形。 　　施工流程：施作操作平台→拱顶径向注浆加固→超前注浆管棚→拆除初期支护→重新施作初期支护→临时仰拱支护。 　　1）施工平台 　　在DK125+150处采用砂袋堆码成墙，对掌子面松软体反压，做为钢架替换和管棚施工操作平台。 　　2）拱部径向注浆加固 　　同前 　　3）超前注浆小管棚 　　a.根据超前水平钻孔结果分析，掌子面顶部塌腔已被地表塌陷的土体充填，受地表承压水的浸泡，掌子面前方12-15米范围内仍储有较丰富的可流动泥砂，随着掌子面向前推进，对隧道施工有较大安全威胁，故采用大角度Φ89超前管棚对掌子面前方可流动泥砂和塌陷体进行注浆固