隧道采空区突泥涌水处理技术_苏兴矩

国防交通工程与技术2009第6期收稿日期:2009-09-27作者简介:苏兴矩(1965—),男,高级工程师,1990年毕业于西安公路学院,本科,主要从事应用管理sxj1236@163.com隧道采空区突泥涌水处理技术苏兴矩(龙岩永武高速公路有限公司,福建龙岩364000)摘要:龙岩江山隧道施工中在K3+370～500段先后出现特大突泥涌水地质灾害,施工中采取了管棚加固、双液注浆封堵、分段花管排水等综合措施,隧道施工安全通过了涌水段,通过营运3a的监测证明了治理是成功的。对于采空区在塌腔顶形成高压水的塌体施工宜采用随挖随堵、逐榀逐环、稳扎稳进的开挖支护方法。关键词:隧道;采空区;突泥涌水;治理;注浆;封堵;加固中图分类号:U455文献标识码:B文章编号:1672-3953(2009)06-0042-041工程概况龙岩江山隧道是通往江山开发区的重要通道,道路等级为山岭重丘二级公路,设计行车速度40km/h,隧道为单洞两车道双向行驶,行车道宽度:2×3.75m+2×0.75m人行道,洞身位于直线段上,隧道纵坡为1.17%,全长1514m。该隧道进口桩号为K3+000,当开挖至K3+379段时,发生特大涌水、突泥(图1、图2),涌水量根据现场观测及水位痕迹,水位在隧道内达3m多高,持续约10min。涌水带出大量泥沙形成猛烈的泥石流,在隧道内堆高2m多、长度约300m,塌方量约15000m3以上,现场的空压机、喷浆机等设备全部冲毁,并将掘进台车、支护台车往洞口方向推移30m:造成了巨大的财产损失。图1K3+379处发生的特大突泥涌水图2特大突泥涌水将作业台车冲毁2工程地质条件江山隧道位于喜玛拉雅山早期构造形成的一侵蚀低丘区,属低山地貌,地形切割较强烈,坡度较大,沟谷发育,区内植被繁茂。该隧道横穿江山向斜地段,属三叠多构造层,路线所处的区域褶皱断裂构造带发育,岩性为砂岩、泥质粉砂岩为主的煤系地层,隧道进口处于构造破碎带,围岩裂隙发育,岩体破碎,稳定性较差。场地地下水为基岩裂隙水,贮存于断裂构造带及其影响带中,含水较为丰富,受含水带及大气降水补给及断裂地层产状影响,地下水交替较强烈,具有弱承压性。隧址K3+200～760段处F1、F6、F7断裂带,围岩裂隙发育、岩体破碎、稳定性差,且F1为构造承压含水带,富水性极强,涌水以涌流为主、局部可产生小规模突涌,涌水量360m3/d。在隧道进口K3+098右侧有一处煤矿井,矿井为小煤窑无钻孔地层位置资料,隧道所经过采空区因多年无开采现全部积水,采空区标高据现有矿主提供,大部分处在隧道顶约50～200m,隧道洞身有42实例AnalysisofPracticalExamples分析DOI:10.13219/j.gjgyat.2009.06.008国防交通工程与技术2009第6期部分穿过采空区,采空区顶底板较薄,对隧道的施工稳定性存在很大影响[1-2]。3突泥涌水原因该隧道K3+200～375为Ⅲ类围岩,全断面开挖掘进正常,2005年5月25日上午开挖至K3+379掌子面钢拱架喷射砼初期支护完成后,右侧拱顶处出现一股渗漏水,下午该渗漏水变为有压力的喷射水柱,晚上正进行超前支护及掌子面钻孔作业,对喷射水处进行了局部压浆,26日凌晨5时工人收工,约6时隧道就发生了特大涌水、突泥。发生涌水突泥的原因主要是在K3+400处有F1断裂带,F1为构造承压含水带,富水性极强。隧道所经过采空区因多年无开采现全部积水,隧道处于断裂富水带与采空区相通,渗流水随时间逐渐变为喷射水柱,说明拱顶上方的采空区积水量大,当开挖至断裂带联通形成有承压水,造成了此次特大涌水突泥灾害。4突泥涌水处治技术4.1塌体加固及止水技术由于塌腔顶的堆积物及隧道内的堆积物为流状泥夹石,应将洞内200m稀泥清除才有工作面,清理时流状泥夹石会继续外流引起更大的塌方,因此将洞外的洞渣在洞内的流状泥石堆积物上填筑一施工便道,在掌子面外约30m处K3+350横向填筑大洞渣并注浆形成一堵流状泥石墙,防止流状泥石继续往外流,然后将止泥石墙外的泥石堆积物清运,利于洞内施工设备堆放及作业。为了在泥石墙K3+350至掌子面有作业场面,在塌体泥石上填一层约2m大洞渣,可起到对塌腔体的反压作用稳定塌方体。然后在掌子面处浇筑80cm厚的止浆墙,止浆墙预埋止浆盘和外包裹土工布的泄水管。掌子面上采用注浆加固,由于塌体渗水量大,水泥注浆液流失严重,因此改为预注水玻璃双液浆。掌子面周边超前预注浆小导管长5.0m,42mm,环向间距0.3m,外插角30°(如图3)。掌子面上超前预注浆小导管长5.0m,42mm,纵横向间距0.5m,梅花型布置。通过掌子面设置止浆墙,对掌子面内塌体5m范围的注浆,堵住了塌体的流状泥石外流,阻止了塌腔的进一步扩大。图3超前小导管预注浆图(单位:cm)由于掌子