特殊复杂地质条件下小断面过江隧道平巷突水涌砂处理技术

1、.特殊复杂地质条件下小断面过江隧道平巷突水涌砂处理技术中交一公局第三工程有限公司摘要：以西气东输三线东段隧道工程第四标段九龙江隧道东岸特殊复杂地质条件下施工为例，探讨了小断面过江隧道在经过特殊复杂地质段时怎样预防突水涌砂地质灾害，以及发生突水涌砂时怎样进行处理，处理注意事项等，以期为类似工程的施工提供借鉴。关键词：小断面过江隧道、特殊复杂地质、施工技术1、前言随着科技的发展，建筑领域的不断扩展，隧道作为一种专门的地下工程，在铁路、公路、水工、天然气管道工程中得到越来越广泛的应用，水下穿越隧道作为隧道中的难点工程，也引起各工程师的重视，得到了广泛的研究与深入的探讨。但水下隧道分类较多，地质情况也

2、各不相同，下面根据我项目九龙江隧道施工案例，对特殊复杂地质条件下小断面过江隧道平巷突水涌砂处理技术进行一个简单的阐述和总结。2、工程概况西气东输三线天然气管道东段干线（吉安福州）工程（以下简称西三线东段）起于西二线江西吉安分输清管站，途经江西、福建两省，终于福建福州末站。沿线穿越长江中下游流域赣东南水系和东南沿海诸河流域，经过赣中丘陵区、赣南闽西丘陵低山区、闽东南丘陵台地。线路走向示意见图2-1，隧道纵断面图见附图1。图2-1 线路走向图九龙江隧道为西三线管道专用隧道。隧道于福建省漳州市芗城区浦南镇松洲村和渡东村之间穿越九龙江。穿越方式采用“竖井+平巷+竖井”方案，竖井结构为圆形，内径9m，西

3、岸竖井深度为42.2m，东岸竖井深度为39.1m。隧道主体水平长度为1095.1m，实长为1096.5m（两岸竖井中心之间），平巷纵坡为“U”字坡，坡度为-64.95815.48781.5。九龙江隧道西岸平巷穿越处围岩为级微风化花岗岩，围岩完整，强度高，爆破困难；东岸平巷穿越处围岩为特殊复杂地质，地质条件极其复杂，各风化层界面高低起伏较大，变化频繁，含水量大，隧道涌水量平均达到80m3/h，裂隙发育，围岩呈散体粉砂状，无自稳能力。极易发生突水涌砂地质灾害。3、突水涌砂处理技术总体思路是：在探明地质的基础上，采取地表注浆、洞内注浆相结合的方式进行加固围岩和止水，并采用地表降水措施进一步减小地层含

4、水量，提高围岩稳定性。具体措施如下：3.1 探明地质情况采用超前水平钻+地表钻孔+高密度电法相结合的方式，探明掌子面前方围岩变化情况。超前水平钻每循环布设35孔，在掌子面呈“品”字形布置，钻孔深度根据地质情况为3080m，搭接长度不小于510m。 图3-1 超前探水施工及高密度测线布置示意图3.2 空腔填充根据地质探测确定的空腔位置，在地表钻孔至空腔位置，进行注浆回填。图3-2 空腔填充示意图3.3 止水帷幕施工隧道未开挖段施作地表止水帷幕注浆，钻孔沿隧道轴线两侧对称布设，每侧布设2排（根据地质情况可适当增减），呈梅花形，内侧距离隧道边线2.5m，外侧3.2m，纵向间距1m，注浆范围控制在地表

5、以下4m，底板以下2m；注浆采用水泥-水玻璃双液浆，浆液配比根据场试验确定。图3-3 帷幕注浆示意图3.4 地表降水沿隧道东岸平巷轴向方向洞身两侧对称布置降水井，降水井距隧道边线2m，纵向间距5-8m。降水过程中采用水位计检测降水效果，降水水位应在底板以下1m，否则加密布置。图3-4 地表降水示意图3.5 洞内注浆地表降水达到要求后，进行超前注浆，小导管采用42×4mm无缝钢管，长5-6米，突水涌砂段全断面布设，间距30cm（导管布设方案可根据现场情况确定）。注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆，浆液配比根据现场试验确定。图3-5 掌子面全断面注浆示意图3.6 隧道开挖注浆及降水井施作完成后

6、，进行效果检查。采用在隧道边墙及拱部外边缘布置5处水平钻孔检测，孔深应小于注浆轴向加固范围1m，检测效果应达到要求，同时应目测检测孔孔壁稳定情况。不符合要求的进行补充注浆。然后按台阶法进行隧道开挖，上台阶锚喷施工时，每侧增加两根锁脚锚管，并按要求注浆，保证下台阶开挖安全；下台阶锚喷施工时，每侧增加两根锁脚锚管，并按要求注浆，保证仰拱开挖安全；上、下台阶施工需错开23m，下台阶施工需左右错开施工，下台阶施工后及时施作仰拱。图6 隧道开挖步骤示意图3.7 隧道支护加强隧道超前支护，采取隧道边拱墙全环超前小导管注浆支护，超前小导管采用42×4mm无缝钢管，每循环施作，L=3.0m，间距20

7、0mm（环）×600mm（纵），搭接长度不小于2m，环向支护范围拱顶至边墙底；钢拱架支护I16工字钢，间距60cm，仰拱继续施作型钢+锚喷支护，仰拱型钢与边墙型钢焊接，保证焊接质量，使隧道封闭成环，保证隧道沉降、收敛稳定。图3-7 特殊复杂地质段衬砌支护示意图图3-8 型钢拱架示意图图3-9 超前小导管布置图3.8 地表注浆当帷幕内降水井无法降至隧道底板以下，且洞内注浆仍难以解决时，可局部采取隧道上方地表注浆止水加固，注浆孔间距1m，梅花型布置，两侧注浆孔距隧道边墙不小于0.5m。钻孔深入底板以下2m，注浆范围控制在隧道拱顶以上3m，底板以下2m；富水松散带（塌穴）采取水泥-水玻璃双液浆进行填充，浆液配比根据现场试验确定；无水松散带采取水泥浆单液注浆，浆液配比根据现场试验确定。注浆施作至进入基岩部分为止。图3-10 地表注浆示意图4、结论选择施工方法要结合现场实际，不能一味的选择先进的施工方法，否则即浪费人力和物力，又耽误工期。项目根据九龙江隧道实际情况，结合专家意见，采取“地表注浆、洞内注浆相结合的方式进行加固围岩和止水，并采用地表降水措施进一步减小地层含水量”的方法，经过在九龙江隧道东岸实际操作，效果良好，目前九龙江隧道东岸平巷已顺利开挖。参考文献：1.西气东输三线东段九龙江隧道东岸突水涌砂地质灾害处理技术方案研讨会专家意见2014.7.202.西气东输三