水工隧洞开挖过程中断层与涌水的应对措施研究.docx

水工隧洞开挖过程中断层与涌水的应对措施研究摘要：在水工隧洞开挖过程中经常会遇到地质情况很差的岩层和严重的涌水出现这种情况极易发生隧洞掉块及坍塌将危及工程施工及人员安全。因此为了保证施工安全根据以前隧洞开挖施工中所遇到的问题和采取的处理方式对断层或涌水等不良地质条件开挖支护施工制定相关的处理措施以便在出现问题时及时采取相应的处理方法避免造成更大的塌方和损失。关键字：水工隧洞开挖；断层；涌水；一、开挖过程中遇到断层地段的处理措施隧洞穿过断层地段的施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧洞轴线和断层构造线方向的组合关系（正交、斜交或平行）。此外在施工过程中围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工技术措施是否得当等均对断层地段的处理有较大影响。当隧洞轴线接近于垂直构造线方向、断层规模较小、破碎带不宽且含水量较小时条件比较有利可随挖随撑。但当隧洞轴线斜交或平行于构造方向时隧洞穿过破碎带的长度增大并有较大的侧压力对其应加强拱墙衬砌并及时进行封闭。施工方法的合理选择：（1）当断层带内充填软塑状的断层泥或特别松散的颗粒时比照松散地层中的超前支护可采用先拱后墙法；如断层带特别破碎可采用马口开挖。（2）如断层地段出现大量涌水宜采取排堵结合的治理措施。施工中的注意事项：（1）如果断层中的地下水是由地表水补给时应在地表设置截排水系统引排。对于断层承压水应在每个掘进循环中向隧洞前进方向钻凿不少于2个超前钻孔其深度宜在4m以上以探明地下水的情况。（2）随工作面的掘进进度挖好排水沟准备足够的抽水设备并设置适当数量的集水坑以满足排水要求。（3）通过断层带各施工工序之间的衔接时间应尽量缩短并尽快实施锚喷封闭以减少围岩的暴露时间、松动和地压增大。（4）在隧洞断层地段应对钻爆设计做特殊的交底。严格控制各爆破孔特别是周边孔的数量、深度及装药量原则上尽量减少爆破对围岩的扰动。（5）在断层地带开挖后应立即进行初喷混凝土并坚持"宁强勿弱"的原则加强支护。（6）紧跟开挖面进行现场监控量测根据量测所反馈的信息及时调整初期支护的参数并掌握二次衬砌的最佳时间。二、开挖隧洞出现涌水的处理措施（1）渗水量不大时采用堵排结合的方法即加强拱墙衬砌结构在拱部衬砌厚度外设透水软管与边墙盲沟接通引水至隧洞两侧的排水沟；在后期二衬施工缝设置纵横向止水带。（2）为防止发生涌水等异常情况对涌水现象较为严重的地段拟采用成熟的施工工艺即劈裂注浆固结法施工。劈裂注浆固结法施工工艺流程为：①施工准备。a.通过地质超前钻孔资料分析断层地质情况。b.钻孔注浆和隧洞衬砌结构设计。c.准备注浆材料测定性能。d.安装并调试钻孔和注浆机械设备。②设置止浆岩盘或止浆墙。止浆岩盘或止浆墙一般设在较完整的岩层顶面约5m的位置。若基岩节理发育、围岩破碎时应设置2-5m的止浆墙并将墙身嵌入围岩0.3-0.5m。③钻孔。a.埋设孔口管：开孔直径为146mm长度为2m用CS（水泥、水玻璃）砂浆填塞预埋的孔口管并在管口安装球形闸阀以封闭钻孔中可能出现的涌水。b.孔口后的钻孔直径为108mm。当钻至后半部时钻孔直径改为89mm。钻孔机械选用地质钻机和100B导轨式独立回转凿岩机。c.扫孔钻进时观察分析回水岩芯或弃渣状态用以判断注浆质量并调整注浆参数。④压水试验。a.成孔后注水数分钟测定吸水量并清洗岩层裂隙。b.压水试验应在裂隙冲洗后进行可采用"简易压水"、"单点法"及"五点法"进行压水试验。⑤注浆方法。a.双液注浆系统：采用两种浆液和两套输浆系统输浆经混合器混合后注浆。b.根据钻孔地质情况可采用全孔一次注浆和前进式、后退式分段注浆方法。施工过程中若遇断层发育可能发生涌水时采用前进式分段注浆逐步向前推进封墙。c.钻孔及注浆原则为先外后内、先疏后密、外密内疏、反复钻注、开孔诱导。d.注浆类型分为水泥浆和水泥.水玻璃双液。根据注水试验、清孔情况、泵送能力及在注浆过程中的进浆情况确定用单液还是双液。e.注浆结束需按要求达到规定的注浆压力值并应稳压30min。f.注浆完成8h后可继续进行隧洞开挖。三、施工措施（1）质量控制。①检查孔应进行取样检查。检测固结体抗压强度、浆脉渗透状况和固结质量。②进行检查孔注水试验即进行注浆前后注水量的比较。③测定注浆渗透状态和固结状态。④对实施注浆过程中的异常情况进行分析并制定相应的处理措施。（2）安全生产。①注浆作业人员需配备劳动保护用品如口罩、眼镜、橡胶手套和长手套。②若眼睛、脸部或皮肤接触浆液时应立即用清水或生理盐水彻底冲洗严重时送医院治疗。③机电设备应设安