南大梁高速公路华蓥山隧道涌水洞段处治专项施工方案

1、南充大竹梁平（川渝界）高速公路华蓥山隧道进口端涌水洞段处治（左洞Z3K107+580+700、右洞K107+548+700）专项施工方案南大梁高速公路TJ-E11项目分部二一六年五月 总说明1.1 编制依据公路隧道施工技术规范（JTG F60-2009）；2）华蓥山隧道工程总体实施性施工组织设计；3）华蓥山隧道右洞K107+548+700涌水段处治变更设计（全一册）（中铁二院工程集团有限责任公司南大梁高速公路工程配合施工组，2013年10月）；4）华蓥山隧道左洞K107+580+700涌水段处治方案设计（全一册）（中铁二院工程集团有限责任公司南大梁高速公路工程配合施工组，2016年1月）；5）

2、其他相关施工设计图及设计文件； 6）南充大竹梁平（川渝界）高速公路工程项目华蓥山隧道入口涌水段处治专项施工方案评审意见（2016年3月25日）；7）相关施工技术规范、验收标准及地方相关法规文件；8）施工现场实地调查资料及我公司类似工程施工成功经验与技术能力等。1.2 工程范围及主要内容剩余系统径向注浆堵水洞段工作范围及主要内容：左线Z3K107+625+660全环径向注浆堵水、Z3K107+660+670仰拱部位径向注浆堵水、Z3K107+670+682仰拱及拱墙加深部位径向注浆堵水、Z3K107+682+700全环径向注浆；3#车通全环径向注浆；右线K107+548+610段仰拱径向注浆堵水

3、施工。已注浆洞段检查与补注浆 根据涌水处治方案评审意见和建议，要求进一步核查前期注浆段落与效果。由径向注浆设计图，需对前期注浆洞段进行压水试验检查的施工桩号范围为：检查洞段为左线Z3K107+580+625全断面、Z3K107+660+670拱墙部位、Z3K107+670+682拱墙部位（5m段）；右线K107+610+700全断面、K107+548+610拱墙部位。针对检查不合格部位进行补注浆。1.3 项目概况华蓥山隧道位于四川省华蓥山脉中段，是国道主干线成都到上海高速公路广安至邻水段的关键控制工程（南充-大竹-梁平（川渝界）高速公路重难点控制性工程），华蓥山隧道左、右线长度分别为8151和

4、8168m，线间距40m。设计为双洞单向行车隧道，最大埋深770m，洞口最小埋深仅2.8m，隧道纵坡设计为“人”字坡，西段为0.3%，东段为1.1191%，限界净高5.0m，限界净宽10.5m，紧急停车带限界净宽12.5m；中心桩号分别为 Z3K109+994.5 和K109+953。本隧道地质构造复杂，要穿越煤层、岩溶地质、断层、背斜高应力核部，并拌有瓦斯、天然气、石油气、硫化氢等多种有毒、有害气体，施工难度极大。本部承建华蓥山隧道左线起止桩号Z3K105+869Z3K110+000，单洞全长4131m；右线起止桩号K105+869K110+000，单洞全长4131m。1.4 地质概况1.4

5、.1 地形、地貌隧址区位于四川盆地东部，横穿走向北北东向的华蓥山背斜北段，路线走向与越岭山脊走向近于正交。华蓥山为典型的梳状褶皱山地形。背斜成山，紧密狭窄；向斜成谷， 宽广平缓，构造地貌明显。山岭陡峭，峰峦层迭，顶部灰岩（T2l）经溶蚀成为槽谷， 两侧砂岩（T3xj）为脊，两者常组合成“一山两岭”或“一山三岭”形态。隧址区地势总体表现为南高北低、中部高两侧低的地貌特征，地貌单元属侵蚀构造岭脊中低山区，地形地貌展布与构造线基本一致。区内最高标高 1190m，最低侵蚀基 准面渠江标高 220240m，相对高差达 950970m。背斜轴部为三叠系雷口坡组、嘉陵江组等碳酸盐岩地层形成的岩溶槽谷地貌，标

6、高一般为 7001190m；两翼主要为三叠系 须家河组和部分侏罗系砂岩、泥岩形成的高陡岭脊或单面山地貌，标高一般为 300 700m，地形切割较强烈，植被茂密，山体两侧羽状 V 形冲沟较发育。隧道进、出口分别处于背斜两翼山麓斜坡地带，其附近洼地标高分别约为345m 和380m，进口端斜坡较出口端陡峭。1.4.2 涌水区工程地质情况1）设计勘查阶段地质情况华蓥山隧道穿越背斜西翼T21地层，岩性主要为薄中厚层状的泥质灰岩、泥灰岩、灰岩和钙质泥岩等，在K107+685107+755可能局部含有石膏，局部夹盐溶角砾岩，围岩产状为N28/43NW（41.57）。地表发育溶蚀槽谷、洼地、落水洞、溶洞等，隧

7、洞内有物探岩溶裂隙发育区，可能出现大小不一的溶洞、溶缝。受F1断层影响层挤压较严重，岩层褶曲发育，岩体较破碎破碎。地下水发育，隧洞内多出现股状涌水，遇大的溶蚀管道或溶洞区可能会出现突水，局部段拱部围岩稳定性较差。2）施工开挖揭露地质情况华蓥山隧道右线开挖至K107+548107+700段拱部岩性以盐溶角砾岩为主，并夹杂泥灰岩及石膏。岩层总体上挤压揉皱现象严重，围岩破碎，掉块现象严重，拱部围岩较破碎，节理裂隙发育，稳定性差。K107+640107+700段拱部地下水发育，存在多处出水点，表现为淋雨状，该段拱部出水量约为5000m3/d。K107+566仰拱底部及K107+600处均有1m厚含泥灰

8、岩的石膏夹层出露，石膏夹层完整，其上、下层均为破碎盐溶角砾岩，石膏夹层产状以N80E/15NW从K107+566处底部逐渐向大桩号方向过渡，盐溶角砾岩与完整石膏夹层接触面多有股状水流出。根据K107+556及K107+554处竖直向下取芯钻孔资料，隧底以下511m钻进速度慢，取芯率低，围岩的完整性差。1.5 拟处理段涌水情况及成因分析1.5.1 涌水情况描述1）右线隧洞（1）第一阶段涌水（K107+556上台阶底板）2013年6月29日晚10点，掌子面开挖至K107+558时，K107+556上台阶底板突发7处小股状冒水，水势逐渐增大。左侧距隧道中心线1.5米处出现股状水溢出，（出水口直径约1

9、5cm）；左侧拱脚多处出现溢水现象，右侧有两处同时出现。涌水初出1个小时为褐色，比较浑浊，涌水温度较低，为18.5度，洞外地表水温度23度。经3小时掏蚀涌水汇集成两处较大涌水源，主要分布在左侧（面向掌子面方向，以下按此区分左、右侧）拱脚，涌水量为26000m/d。次日凌晨3点40分，拱脚附近两处涌水高度约为40cm，泉眼直径为70cm，深度多达4m，隧道中中心及右侧基本没有涌水，左侧拱脚涌水明显偏大，且有上升趋势。为确保掌子面出渣运输通畅，同时也为避免对右半幅下台阶施工造成影响，7月12日施工单位采用3块厚钢板铺设在涌水点之上作为临时通道，涌水点水量有所减少，但冒水点向右侧边墙脚转移并逐步形成

10、2处主要冒水点，水量继续保持增大趋势，底板涌水量为52800m/d。（2）第二阶段涌水（K107+556+613）2013年9月24日凌晨1点，下台阶右侧开挖至K107+587，出渣完毕，K107+565+613段底板突发14处冒水，半小时内水质程褐黄色，含泥量高，有滑手感，随后水量逐渐增大，水温为19C,新增涌水量为35000m/d。新的涌水发生后，第一阶段k107+556处右侧涌水点明显变大，水量增加，水质呈褐黄色，且水流呈间断性涌出，涌水高度时高时低，最高时高出水面15cm。早上8点，各涌水点水质较之前略微变清，呈现灰黄色，四处较小出水点涌水逐渐消退，其余未见明显变化。至26日，水质逐渐

11、变清，K107+556、K107+570和K107+574分别存在3处，2处和1处涌水点，其余位置涌水点已经消退。9月27日经水文单位测定下台阶涌水量为83400m/d，10月8日实测涌水量为88600m/d。右洞出水点平面分布如下图 4.1-1。图 4.1-1 右洞出水点平面分布示意图2）左线隧洞2013 年 10 月份左线隧道掘进施工Z3K107+670至Z3K107+680，出现透水现象，涌水量非常巨大，整个隧道出水量增加达到40000m/d以上，透水同时有掉块现象。在该段出现大量渗水大大增加了堵水施工难度。该段落属于隧道加宽带，堵水施工断面加长，同时出水区域在靠近 F1 大断层。左洞出

12、水点平面分布如下图 4.1-2。图 4.1-2 左洞出水点平面分布示意图1.5.2 涌水成因分析涌水点距离区域性F1逆冲断层及其影响距离不足200m，而F1断层是横穿隧道的良好过水通道，地表岩溶地貌特征明显，进口右线涌水段位于F1断层下盘的强烈褶皱带，该范围内岩体破碎，裂隙发育，隧道开挖揭穿赋存于断层影响带内的裂隙（溶隙、溶缝）岩溶水导致涌水发生，水文监测资料推测洞内涌水与隧道南侧沿F1断裂分布的地表水体可能有水力联系，因此洞内涌水可能主要来源于隧道南侧，岩溶地下水补给范围广。根据隧道围岩揭露情况，涌水部位为破碎盐溶角砾岩与完整石膏夹层接触带，破碎岩溶角砾具有良好的透水条件，隧道开挖改变了原有

13、的地下水运移途径，地下水因重力牵引作用向隧道最薄弱环节（隧低部分的接触带）集中迁移，当其上石膏夹层不足以克服地下水压力时便随之发生涌水现象。涌水初期为褐黄色带乳白色，而后水质逐渐变清，初期颜色浑浊主要为疏导溶隙水时带出溶隙内的黄泥、砂、过饱和CaCO3沉淀物和破碎带岩屑所致，此现象可判断洞内涌水非地下岩溶管道水。以上涌水成因分析还需采用物探和钻探的方式进一步补勘，通过查探测试的结果再行判断其涌水形式，以便于有针对性地选择合适的涌水处理方案。1.5.3 涌水远期危害鉴于华蓥山隧道距离龙潭风景区较近（2.73Km），与隧道高程相差120m左右，水力坡度0.0432，加上F1断层和可溶岩层为地下水提

14、供了较好的渗透条件，在原有地下水流路径被破坏后，地下水在隧道内自然排放，远期来看可能会带来以下危害： 1）可能会对曹家沟的地表水环境平衡产生严重影响，甚至造成老龙洞地表水和泉水干枯的可能性较大，长期排放地下水可能严重影响地表生态环境；2）岩体中的地下水运动至揭穿的出露点后集中在隧道内排放，增加了隧道周边地下水赋存量，会逐渐降低隧道周边的围岩力学性能，增大隧道坍塌风险；3）地下水长期排放会增加隧道的日常维护成本，降低设计通行能力，甚至增大车辆的安全通行风险。1.6 施工条件及工程重难点认识1.6.1 施工条件1）现场须封闭施工由于目前左右洞出水点均位于底板，因此在进行出水点处理时，须分别对左右洞

15、进行封闭施工。结合洞内施工支洞布置，建议进行地下水处理时，可利用左右洞之间的车通转换交通。2）底板清理在进行底板钻孔注浆时，须将底板清理至混凝土表面或基岩面。3）导排上游来水为了更加清楚地判断底板地下水出水位置和出水形式，需要将上游来水通过车通转换至相邻隧洞。现场可采用砂袋扎设围堰，利用自流或抽排的方式进行导水。1.6.2 工程重难点分析及对策1）岩层条件差分析：隧洞出水点揭露后随时间的推移而发生位置变化，并且出水部位出现集中现象。说明该洞段岩层破碎、裂隙发育，地下毛细渗水裂隙和渗水通道之间连通性强。这将导致该位置地下水处理时薄弱环节多，需要加固的面积大。对策：为防止在进行出水部位高压封堵时周

16、边岩层被地下水击穿或原已干涸出水点重新成为通道，在进行出水部位处理前，需要将其周边一定洞段范围进行注浆加固（目前未出水区域或原出水后干涸位置）。2）3#车通处理风险：涌水区内3#车通与隧洞目前出水点之间极可能存在一定的水力联系。当目前揭露的地下水被封堵后，若地下水从3#车通薄弱岩层位置出露，这将导致后续地下水处理施工难度的增加。对策：在进行地下水部位高压封堵前，应对3#车通围岩进行注浆加固。3#车通处理时按照防渗注浆设计标准进行，确保在隧洞周边形成一定范围的防渗圈。 3）左洞Z3K107+390+580段仰拱病害地下水处理分析：据设计资料分析，本段与隧洞目前出水点之间可能存在一定的水力联系。当

17、目前揭露的地下水被封堵后，若地下水从本段岩层条件更差的位置出露，这将导致后续地下水处理施工难度的增加。对策：在进行本段仰拱病害处理前需进行勘探孔施工，本勘探孔施工的主要目的是查探是否富有地下水，查探本洞段的地层岩性和岩层完整程度。若勘探结果为以盐溶角砾岩或其它软弱岩层为主，且存在地下渗涌水，则需考虑在仰拱病害处理前首先结合地下水处理段进行系统加固封堵处理。否则，在进行左右洞涌水处理过程中或封堵处理完毕后，可能存在薄弱岩层（如盐溶角砾岩）被岩体地下水破坏击穿的风险。5）地下富水结构形式探查分析：在复杂地质区域内进行地下水处理，若罔顾地下富水结构形式，全面开花地对地下水进行注浆封堵，则极易造成地下

18、水由集中变为分散，更加增大处理难度。故而在进行注浆封堵前需要采取各种手段将地下富水范围和富水结构形式探查清楚。对策：（1）在出水区域先施工取芯探孔，探测每个钻孔在不同深度钻遇的岩体性状和地下水出水深度及出水量。（2）结合探孔进行压水试验，查明围岩的渗透特性。（3）结合探孔进行孔间CT，查清不同深度之间岩体特性和裂隙通道发育情况。（4）结合探孔进行单孔声波测试，探测围岩完整程度。综合以上探测方法进行资料分析，判断出涌水洞段整体与局部岩体完整性、岩溶发育特征、地下水主要分布范围和富水结构形式（特征）6）高压封堵分流减压孔分析：当地下水处理至最后阶段，地下涌水集中于分流减压孔后，其涌水压力随封堵的进

19、程将逐渐增大，注浆封堵时将面临更大的地下水压力。对策：（1）采用涌水压力的1.52倍（具体根据注浆实际情况酌情调整） 的注浆压力将地下水推回至地层之中。（2）采用抗冲材料进行堵水注浆，即采用低热沥青和堵水专用注浆材料进行灌注。2 总体施工组织布置及规划2.1 布置原则施工场地按照规划区域进行布置；所有生产设施尽量靠近施工现场；生活营地按照相对集中、便于管理的原则布置。涌水处治施工总体平面布置见附图1所示。2.2 施工场区布置2.2.1 场内交通洞外利用现有交通作为设备、材料的运输道路，洞内利用左洞和右洞及3#车通作为场内交通运输。交通运输车辆从营地到施工现场配置一辆40座客车（柴油），以解决人

20、员上下班问题，配置2辆越野车（柴油）作为施工管理人员用车，另配置1辆皮卡车作为后勤管理用车。2.2.2 供风系统布置施工压力风采用集中供风。根据临建布置图，集中供风的空压机站在工作面就近布置，面积大约用20m3；再用50风管引压力风至工作面，约需风管500米（从空压机位置至施工作业面布置2趟），设备用风时直接从铺设的50风管上接出。2.2.3 供水布置工作面清洗及注浆用水主要采用洞内系统水，在工作面就近主供水管设置三通，在工作面布置32mm钢编管用于施工用水，管路布置长约400m。2.2.4 供电布置洞内供电：本段施工用电利用洞内1#变电所（桩号K107+390）现有变压器进行供电，变压器至施

21、工作业面低压电缆采用标准三相五线制铺设，主电缆采用型号240mm2铜芯电缆，施工照明线均采用3.5mm2铜芯线。 每一套设备单独配备一套配电柜。用电线路、设施、设备使用应符合规范要求，线路搭设整齐。 2）洞内照明：在总配电柜处引出，沿工作面布置施工照明。每隔10m安装一盏60W节能灯（带防爆罩）。2.2.5 抽排水布置工作面外围来水导排主要是施工作业面上游地下来水，拟在3#车通左右洞加宽带位置分别采用砂袋（或其他砌筑方式）扎设围堰，将其上游来水通过抽排水系统导排或抽排至工作面下游中央排水沟。计划在左右洞拦水围堰里分别架设2台7.5KW抽水泵，另配备2台22KW/11KW水泵作为该加宽带集中涌水

22、处理时抽排使用，预计铺设80PVC塑胶管150200m左右（具体需根据来水大小及现场情况进行合理布置）。 2）工作面地下水和施工污水抽排 （1）工作面抽排水主要按照工程需要对工作面内的地下水进行抽排，此时直接安装水泵将地下水抽排至下游。在下游侧与工作面之间可设置沙袋围堰，以防止抽排水倒流。（2）对上游来水主要优先考虑导流。导流主要利用3#车通进行，即在工作面上游、紧邻车通下游位置扎设挡水围堰，将上游来水引导至邻洞排出。（3）当现场导排条件无法满足时，应采用强制抽排措施通过管路将上游来水抽排跨过工作面。（4）在工作面下游合适位置扎设三级沉淀池。施工污水采用污水泵抽排至沉淀池中，在沉淀池位置安排专

23、人清理沉淀池中的固相沉积物，并用载重汽车装载至业主指定位置丢弃。经沉淀后的清水抽排至下游排沟中。2.2.6 施工作业平台1）钻孔平台为加快施工进度，提高施工功效，本次注浆堵水钻孔以采用阿特拉斯（Atlas353E）液压钻机凿孔为主，搭设脚手架平台为辅的方式进行钻孔。注浆平台 考虑排架搭设和拆除所占用的直线工期较长，会直接影响进度工期和节点目标。因此为快速有效的处理类似洞段（部位）的注浆，我部主要采用吊车作为拱墙注浆操作平台（必要时搭设脚手架平台作辅助）。计划专门投入2台吊车（12t）作为注浆操作平台（吊车机动灵活、施工快速）。注浆站一般采取在靠隧洞边墙侧（不影响交通为宜）布置地面注浆站进行注浆

24、。2.2.7 制送浆系统本次注浆采用“集中制送浆，工作面配浆”的方式进行注浆。根据现场条件，初步拟定制浆站以临近工作面搭设制浆系统的方式，以不影响交通为首要原则，首先考虑将制浆站分别搭设在左右洞靠近注浆堵水工作面位置（方便水泥运输装卸为宜）。 1-水泥堆放平台 2-制浆站 3-高速搅拌机 4-储浆桶 5-送浆泵图2.-1制浆站示意图供浆采用2趟DN32镀锌钢管送浆。预计需要敷设送浆管路两趟，共450m。沥青制浆站初步拟建于洞口附近适合位置，占地面积2540m2。2.2.8 生产生活营地生产生活营地由甲方提供，计划总占地面积约600m2。1）本段涌水处理办公及生活住房一共需要约32间（需要占地约

25、480m2），满足左右洞管理及施工人员共约110人的办公生活所用。根据现场条件，初步拟定租用弃土场民房。2）现场施工场地内主要布置机械加工场地及仓储等，以及设备材料堆放场地，计划在洞外营地区域搭建板房。2.2.9 现场值班室现场值班室布置于工作面就近合适位置（前提是不影响交通），均采用活动板房或彩钢瓦修建，值班室内主要用于项目部施工现场各种技术交底、注浆监测控制等，以及业主、监理、设计的现场临时用房。现场值班室占地面积约需要30m2。2.2.10 施工通讯本隧洞属瓦斯隧洞，洞内施工作业面不能采用移动手机进行通讯，故计划在洞外值班室安装1部程控电话，在隧道内各部位及制供浆站设置程控电话系统共12

26、门，以满足施工过程中内外通讯的需要，另配置4部防爆对讲机作为洞内施工通讯。办公室及其它作业工区均采用手机进行通讯。3 施工方案、方法与技术措施3.1 基本思路、步骤及方法1）总体思路及基本步骤根据设计资料及现场情况可知，本洞段地下水出水量已经达到83200m/d（1025L/s），已然属于大流量地下水范畴。针对该类型地下水治理的基本思路、步骤为“系统加固、归流导排、分流引排、可控排放、收口封堵、局部加强”。系统加固：区域内如有大出水点，则出水点附近肯定存在围岩条件差的部位或洞段，在大出水点封堵后，这些围岩条件差的部位或洞段可能因岩体劈裂形成新的集中出水点。所以在大出水点封堵前首先应检查、分析出

27、水点上、下游甚至相邻洞段的围岩条件，并对相对差的围岩进行系统加固。归流导排：即是指在施工前和施工中对区域内出水进行系统排水布置，创造相对良好的施工环境和为各工序创造施工条件。分流引排：在对出水部位进行封堵过程中，需根据原始涌水状态和涌水量合理布置分流引排孔，将其出水部位的地下富水进行分流引排，使其不规则出水变为规则通道出水，从而减小最后原始出水部位的封堵处理难度。可控排放：分流引排及原出水部位封堵后，对分流减压排水孔进行注浆，根据工程要求可预留部分孔作为临时排水孔（观测孔）或永久排水孔（减泄水压孔）。安装高压阀门实现可控制性排放。收口封堵：根据要求利用最后批次的排水孔对整个地下水进行最终封堵。

28、局部加强：对于钻灌过程中发现的地质条件较差的部位，将采用增设加密孔的方式进行水泥注浆加强。2）基本处理方法（1）岩溶管道水基本处理方法岩溶管道水基本处理方法总结为“先排后堵、深排浅堵、远排近堵、择机收口”。先排后堵：对于大的出水点，不能开始就考虑全部封堵，而应先考虑有序引排，系统布置分流减压孔，分散和释放原集中涌水点的流量和压力，再封堵原出水点，逼迫水流由预设的分流减压孔改道排放。深排浅堵、远排近堵：对于预设的分流孔按先封堵浅层排水孔和距离原出水口近的出水孔，让水流再次改道和束流由深层排水孔和距离原出水口远的排水孔排放。择机收口：在完成围岩系统加固，确认围岩安全后，择机对剩余排水孔进行封堵或可

29、控排放，最后对相对薄弱环节局部加固，完成施工。软弱岩层（盐溶角砾岩）水基本处理方法软弱岩层水基本处理方法总结为“形成人工防渗层、变动水为相对静水、破碎围岩加固、分流减压孔封堵”。3.2 涌水处治方案3.2.1 前期施工情况简述1）右线隧洞：根据提供本洞段前期涌水治理的相关资料，设计文件要求右洞需进行系统径向注浆加固洞段桩号为K107+548+700，前期按设计要求已完成径向注浆加固洞段桩号为K107+548+610拱墙、K107+610+700全洞段，现剩余未进行径向注浆加固的设计洞段为K107+548+610仰拱。左线隧洞：根据提供本洞段前期涌水治理的相关资料，设计文件要求左洞需进行系统径向

30、注浆洞段桩号为Z3K107+580+700，前期按设计要求已完成径向注浆加固洞段桩号为Z3K107+580+625、Z3K107+660+670拱墙部位、Z3K107+670+682拱墙部位（5m段），现剩余未进行径向注浆加固的设计洞段为Z3K107+625+660全断面、Z3K107+660+670仰拱部位、Z3K107+670+682仰拱及拱墙加深部位径向注浆堵水、Z3K+682+700全断面。3.2.2 目前施工环境条件目前，左右洞掌子面均已贯通。左右洞之间约每500m洞段设计一个车通，其中3#车通（K107+640）位于涌水段位置（K107+548+700）。目前上游来水全部集中至中央

31、排水沟经过病害处理段集中排放至洞外。现场涌水处治洞段（K107+580+700）上下游均已进行混凝土衬砌，但涌水段范围部分洞段因前期为了处理地下渗漏水而浇筑了部分临时混凝土。根据施工安排，要求先完成左洞Z3K107+580+700地下水处理后，再进行右洞K107+548+700段地下水处理。然而，左洞不仅需要进行涌水段的治理，同时也要进行相邻下游段（桩号Z3K107+390+580）的仰拱混凝土缺陷处理。考虑右洞地下涌水处理难度更大，是本次堵水的重点及难点。所以左洞的施工完成节点尤为重要，左洞的施工完成时间直接制约右洞堵水的开工和完工时间，因考虑施工交通，若左洞和右洞对应洞段同时平行施工，势必

32、有影响本段施工交通的可能。为此，只有加快左洞的施工进度，及早完成左洞涌水处理和仰拱混凝土缺陷处理，方能为右洞提供施工交通条件，实现交通转换。所以必须严密组织，加快左洞病害处治和地下水处理施工进度，最大限度投入资源抢工，压缩左洞施工时间，才能为右洞地下水的处理争取更为宽裕的施工时间和空间。3.2.3 施工步骤划分根据涌水治理总体思路与导向、步骤及方法，结合本工程现场实际情况，本洞段涌水治理分以下几个步骤实施：1）第一步（涌水封堵处理前准备）：变形及渗压监测、涌水抽排和清渣、富水结构形式及岩性等补充地质勘查。2）第二步（注浆预加固）：依据设计文件，完成剩余涌水段系统径向注浆加固施工，以及涌水段的系

33、统补强。3）第三步（涌水封堵）。4）第四步（封堵后局部加固与排水减压孔施工）。3.2.4 工序流程图3.2-1 涌水治理工序流程图3.2.5 第一步（涌水封堵处理前准备）涌水封堵处理前准备工作主要包括：变形及渗压监测、涌水部位及周边清理和抽排水、富水结构形式及岩性等补充地质勘查。另外，视现场涌水情况，必要时需考虑地下水导流及底板沉箱与混凝土盖重施工。 变形及渗压监测为了对出水洞段变形及渗透压力进行监测，确保在整个地下水处理施工安全及后续隧道运行安全，建议在隧洞一定区域内按照相应的要求布设变形及渗压监测仪器，并定期监测。变形监测可采用布置原型观测断面的方式进行，或布置位移计于衬砌或表层岩体中。渗

34、透压力监测可采用埋设渗压计的方式进行。变形观测可选择TDGC-2009型抬动观测记录仪是综合运用测控技术、嵌入式计算机技术、软件技术来对抬动观测现场的可能抬动量进行自动量测、显示、记录、报警和报表打印。该系统由 TDGC-2009型抬动观测记录仪主机、抬动观测传感器、打印机和报警器四部分组成，如图3.3.5-1所示。图3.2.5-1 TDGC-2009型抬动观测记录仪连接示意图及主要参数表1）抬动变形采用TDGC-型抬动监测记录仪进行实时观测，每隔10min记录一次读数。2）使用的TDGC-型抬动监测记录仪，应经常检查，确保其灵敏性和准确性。3）抬动变形观测派专人进行观测记录，在裂隙冲洗、压水

35、试验及注浆等作业过程中，当变形值接近200m或变形值上升速度较快时，应及时报告各工序操作人员采取降低压力措施，防止发生抬动破坏。如施工中发现超过规定的允许值，应降低压力、注入率直至停止施工，报告监理工程师，并按监理工程师指示采取处理措施。 涌水部位周边清理和抽排水 为了能够方便在涌水部位及周边进行钻灌施工，现场需要创造良好的施工条件，故需对涌水部位及周边上覆沉渣进行清理，并对涌水区域和之外来水进行抽排。 富水结构形式探查1）地下富水形式探查的意义地下富水形式指区域地下水的出水特征。即涌水段是以地下岩溶管道形式富水还是以破碎盐溶角砾岩形式富水。因此结合区域地质情况采取物探、钻探方法查清地下水的富

36、水形式是明确地下水处理的主要环节，其关系到能否制定出“因地制宜、因时制宜”的正确地下水处理方案。2）查找地下富水结构形式的手段（1）在出水区域布置施工取芯探孔（布置形式根据实际情况布置），先探测每个钻孔在不同深度钻遇的岩体性状和地下水出水深度及出水量。（2）结合探孔进行压水试验，查明围岩的渗透特性。（3）结合探孔进行孔间CT，查清不同深度之间岩体特性和裂隙通道发育情况。（4）结合探孔进行单孔声波测试，探测围岩完整程度3）分析富水结构形式的方法对比分析物探测试成果及勘探孔施工的异常特征和压水试验的渗透特性，根据物探测试的低波速带及其连通性与钻孔涌水、遇溶腔等现象，推测地下富水构造及岩溶发育情况等

37、，并根据物探成果及钻探资料绘制平剖图，综合分析其涌水属于岩溶管道富水还是软弱岩层（盐溶角砾岩）富水。分析方法如下：（1）根据涌水洞段区域地质条件，界定物探波速异常带或低波速的波速范围值。（2）通过单孔测试声波波速分析岩体完整性。如，单孔测试曲线大部分呈锯齿型，表明测试孔孔内裂隙较发育或岩体较破碎，低声速段一般主要为结构面发育所致，局部为溶蚀宽缝或通道，可初步判断为地下水流通的主要通道。（3）通过单孔测试声波波速值及波速变化分析溶蚀空腔和岩溶管道发育。如，在某孔深以下大部分测点波速陡降，可推测该段溶蚀空腔发育（或为地下涌水通道）。（4）通过声波CT检测的孔间声速高低，分析其岩体破碎情况及溶蚀发育

38、情况。如，存在的低声速区，主要为结构面发育或岩体破碎所致，局部可能为溶蚀宽缝或通道，大多数低波速区之间具备良好的连通性，可成为地下水流通的主要通道。（5）根据声波CT检测的低波速区及低波速区的连通性，分析贯通性较好的裂隙构造带、溶蚀破碎带、溶蚀空腔，及其延伸发育方向，推测地下水可能的集中分布洞段（区域）与水源方向，以及地下水的分部层次（如浅层水、中深部管道水、深层水）。（6）通过钻探施工出现的各种异常情况分析判断岩体完整性、岩溶发育情况及地下水分部与联通情况。如，钻孔返水呈黄色或漏水，塌孔、及出现卡钻、掉钻等现象，可判断该范围岩体较破碎、岩溶较发育，存在溶蚀空腔或溶洞（岩溶管道）。若钻孔出水，

39、可根据出水大小判断对应孔深范围的联通情况及涌水主通道与次通道的发育深度和延伸方向。综合物探推测结论和钻探成果资料分析结果，判断出涌水洞段整体与局部的岩体完整性、岩溶发育特征、地下水主要分布范围和富水结构形式（特征）。3.2.6 第二步（注浆预加固）由于拟处理洞段地质条件差，洞段水力联系好，为保证主出水段封堵后，地下水不发生二次击穿及向相邻洞段扩散，故第一阶段须对华蓥山隧洞左洞Z3K107+580+700洞段、3#车通、右洞K107+548+700洞段进行全环注浆预加固。 施工部位 1）左线隧洞 （1）设计明确涌水段处治桩号：左洞Z3K107+580+700 （2）设计剩余未注浆洞段：左洞Z3K

40、107+625+660全断面、Z3K107+660+670仰拱、Z3K+670+682仰拱及拱顶加深部分、Z3K+682+700全断面。以上洞段首先按变更设计文件参数继续处理完善后，再针对涌水段的出水特征进行分步实施封堵。 2）右线隧洞 （1）设计明确涌水段处治桩号：右洞K107+548+700。设计剩余未注浆洞段：右洞K107+548+610（本段拱墙径向5m注浆已施工，现只剩余仰拱未施工）。对以上洞段首先按变更设计文件参数完成剩余径向注浆加固，再针对涌水段的出水特征分阶段制定专项堵水方案进行分步实施。 3）前期已注浆洞段检查与补注浆为进一步核查前期注浆洞段与处理效果，为后续施工提供参考，需

41、对前期已注浆洞段进行检查，并对检查不合格部位进行补注浆。检查洞段为左线Z3K107+580+625全断面、Z3K107+660+670拱墙部位、Z3K107+670+682拱墙部位（5m段）；右线K107+610+700全断面、K107+548+610拱部。4）其他洞段出水处理建议 在涌水段处治前或处治过程中出现的其他洞段渗漏水，建议针对局部出水进行动态补强或系统补强，具体根据实际出水情况经由业主、设计、监理及施工单位四方共同确定。 施工原则遵循“先拱墙再仰拱、先无水孔再小水孔、遇大出水孔则预留”的总体原则。该洞段注浆加固施工过程中对于无水孔及出水量小的孔及时进行灌注，涌水量大的出水孔段预留作

42、为该部位的引排孔，待该孔周边加固完善后再进行封堵。若预留孔段与周边出水孔存在深层水力联系，将该出水孔预留，待后续阶段视情况进行封堵处理。 施工顺序本次地下水处理整体施工顺序按照： 先易后难，先左洞、后右洞，先做无水洞段、后做有水洞段，先小水洞段、后大水洞段，先两端后中间、由外及里的顺序进行。同一圈孔由上向下间隔灌注。 2）剩余未注浆洞段的施工顺序按照：左洞注浆顺序：Z3K107+625+660段Z3K107+660+670段Z3K107+682+700段K107+670+682段拱墙加深部位注浆。 右洞注浆顺序：先进行右洞K107+548+610段剩余仰拱注浆加固，最后进行集中涌水段处理。 施

43、工参数钻孔参数。（1）孔口位置应准确定位，与设计位置的允许偏差为5cm，偏角应符合设计要求，孔底位置偏差应小于30cm。（2）注浆孔开孔直径不小于50mm，终孔直径不小于42mm。（3）注浆施工洞段孔位布置参数如表3.2.6-1所示。表3.2.6-1 剩余未注浆施工洞段全环注浆加固分段施工参数序号部位起止桩号钻孔布置参数说明1设计剩余未注浆洞段1.1左洞Z3K107+625+642（全环注浆）拱墙钻孔深5m，注浆采用42mm钢花管（壁厚3.5mm），环间距1.2m。纵间距为2.5m；仰拱钻孔伸入开挖轮廓线外5m，临时中心沟顶面至仰拱底部开挖轮廓范围埋设75PVC管（壁厚5.6mm）作为孔口管，

44、孔口环向间距为1m，纵向间距为2.5m。钻孔呈梅花型布置。1.2Z3K107+642+660（全环注浆）拱部注浆钻孔深5m，注浆采用42mm钢花管（壁厚3.5mm）进行，孔口环向间距1.2m。纵向间距为2.5m；边墙及仰拱注浆钻孔以伸入开挖轮廓线外5m为准，上台阶面至边墙及仰拱底部开挖轮廓范围埋设75PVC管（壁厚5.6mm）作为孔口管（孔口管无需钻孔），孔口环向间距为0.9m，纵向间距为2.5m。钻孔呈梅花型布置。1.3Z3K107+660+670（仰拱注浆）拱部注浆钻孔深5m，注浆采用42mm钢花管（壁厚3.5mm）进行，孔口环向间距1.2m。纵向间距为2.5m；边墙及仰拱注浆钻孔以伸入开

45、挖轮廓线外5m为准，上台阶面至边墙及仰拱底部开挖轮廓范围埋设75PVC管（壁厚5.6mm）作为孔口管（孔口管无需钻孔），孔口环向间距为0.9m，纵向间距为2.5m。钻孔呈梅花型布置。1.4Z3K107+682+700（全环注浆）隧道中线左侧90o和右侧35o的拱部范围注浆钻孔孔深10m，钻孔孔径为75mm，孔口环向间距1.2m，纵向间距为2.5m，每个孔口埋设2m长108mm钢管（壁厚5mm）作为孔口管，其余拱墙范围注浆钻孔深5m，注浆采用42mm钢花管（壁厚3.5mm）进行，孔口环向间距1.2m。纵向间距为2.5m；仰拱注浆钻孔以伸入开挖轮廓线外5m为准，临时中心沟顶面至仰拱底部开挖轮廓范围

46、埋设75PVC管（壁厚5.6mm）作为孔口管，孔口环向间距为1m，纵向间距为2.5m。钻孔呈梅花型布置。1.5Z3K107+670+682（仰拱及拱墙加深段注浆）紧急停车带中线左侧90o和右侧35o的拱部范围注浆钻孔孔深10m，钻孔孔径为75mm,孔口环向间距1.2m，纵向间距为2.5m，每个孔口埋设2m长108mm钢管（壁厚5mm）作为孔口管，其余拱墙范围注浆钻孔深5m，注浆采用42mm钢花管（壁厚3.5mm）进行，孔口环向间距1.2m。纵向间距为2.5m；仰拱注浆钻孔以伸入开挖轮廓线外5m为准，临时中心沟顶面至仰拱底部开挖轮廓范围埋设75PVC管（壁厚5.6mm）作为孔口管，孔口环向间距为

47、1m，纵向间距为2.5m。钻孔呈梅花型布置。1.6右洞K107+548+590（仰拱注浆）拱墙注浆钻孔深5m，注浆采用42钢花管（壁厚3.5mm）进行，孔口换向间距1.2m,纵向间距为2.5m；仰拱注浆钻孔以伸入开挖轮廓线外10m为准，上台阶面至仰拱底部开挖轮廓范围埋设75pvc管（壁厚5.6mm）作为孔口管，孔口环向间距0.8m,纵向间距为2m。1.7K107+590+610（仰拱注浆）拱部及右侧边墙注浆钻孔深5m，注浆采用42钢花管（壁厚3.5mm）进行，孔口换向间距1.2m,纵向间距为2.5m；左侧边墙和仰拱注浆钻孔分别以伸入开挖轮廓线外5m和10m 为准。上台阶面至仰拱底部开挖轮廓范围

48、埋设75pvc管（壁厚5.6mm）作为孔口管，孔口环向间距0.8m,纵向间距为2m。（4）注浆施工洞段孔位布置断面图详见图3.2.6-1、图3.2.6-2所示。 图3.2.6-1 左洞拟处理段剩余未注浆洞段横断面孔位布置图 图3.2.6-2 右洞拟处理段剩余未注浆洞段横断面孔位布置图2）注浆参数。（1）注浆压力。注浆初压0.51MPa，终压1.5MPa。注浆结束标准。注浆达到以下指标后方可进行下一步施工，否则应补充注浆；单孔结束标准：注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上；注浆结束时的进浆量小20L/min；全段结束标准：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；浆液有效注入范

49、围大于设计值；对检查孔取芯，检查孔浆液充填饱满，注浆加固体渗透系数210-6cm/s；对检查孔进行压水试验，在1Mpa压力下，进水量小于2L/min.m；检查孔涌水量小于0.2L/min.m，且某一处漏水小于10L/min；注浆后预测涌水量小于2.5m3/m.d； 注浆材料 一般要求采用纯水泥浆灌注，若出现严重串冒浆、漏浆等现象，根据实际情况可使用水泥砂浆或水泥-水玻璃双液浆等材料灌注。钻孔渗水情况分出水、滴水、线状水和有压水灵活采用下列浆材：1）水泥注浆：水泥采用普通硅酸盐水泥或中抗硫酸盐硅酸盐水泥，水灰比为0.8:11:1；2）速凝水泥浆：水灰比为0.8:11:1的水泥浆中掺加2%3%的氯

50、化钙；3）水泥-水玻璃双液浆：采用水灰比为0.8:11:1的水泥浆，掺加浓度为3035Be的水玻璃。4）水泥砂浆：配合比根据实际地质情况及注浆不同时段试验确定（见设计文件）。 注意事项1）施工前对参加钻孔注浆施工的技术人员及施工直接作业人员进行施工工艺、安全措施培训并进行技术交底。关键工序应专人操作，不得任意调换。2）钻孔注浆设备进入现场后应再次进行检查、维护、保养、以保证其时刻处于良好状态。各连接部件均采用符合要求的高压配件。安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣连接必须拧紧，注浆前对各连接部位进行检查，确保连接完好，以免脱开伤人。3）注浆材料应进行检验，合格后方可使用，并妥善保管，防止失效和损

51、坏。4）钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行注浆，扫孔后再钻进。施工中每钻一孔即刻进行该孔注浆加固堵水作业，后续临近钻孔在先行钻孔注浆达到效果后方可进行。5）注浆开始时宜采用小流量以免堵塞渗透通道。注浆过程中，若压力突然升高，应停止注浆，检查后再进行注浆；若发生堵管，先打开孔口泄浆阀，再关闭孔口进浆阀，然后停机，查找原因，迅速进行处理；注浆过程中应注意同时关闭进浆阀和泄浆阀，防止压力突然升高，产生危险；注浆过程中应对各种记录资料综合分析，并根据实际注浆情况调整配合比，评判注浆压力和注浆量变化是否合理是否达到设计要求，若注浆量较大而注浆压力不上升或出现裂隙大量冒浆时，应采用间歇式

52、注浆。6）注浆结束后及时整理分析资料，组织人员研讨施工工艺，不断提高注浆效率和注浆质量。7）注浆时禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止阀破裂伤人。8）注浆后拆除注浆管应在输浆管内压力降低后方可进行。9）施工应对注浆加固检查孔逐一编号并做好检查验收资料及取芯岩样拍照留底。 10）施工期间加强对周边围岩的监控量测及洞内外水文观测，发现异常及时处理。11）施工中应加强施工通风，以免瓦斯浓度超限而危急施工安全。当发现瓦斯浓度超限时应立即停止施工并启动瓦斯处理措施。12）施工中应加强洞内施工用水及地下水管理，做好地下水的归槽引排工作。3.2.7 第三步（涌水封堵）当第一步和第二步工作完成并检查合格后，即可

53、开始第三步施工。第三步施工为涌水封堵处理的核心工作。拟主要采用的注浆材料为我公司自主研发的特种材料（特种堵水砂浆材料、低热沥青材料和速凝膏浆堵漏材料），因华蓥山隧洞涌水处治段属瓦斯洞段，考虑低热沥青材料灌注需在洞内工作面加热制备的风险，且从节约成本的角度出发，我部把特种堵水砂浆材料作为涌水处理防渗层施工、管道涌水封堵及分流减压孔封堵的首选灌注材料，即“特种堵水砂浆材料为主、沥青堵水材料为辅”。涌水封堵过程中，在特殊情况下必须选用低热沥青处理时，我部初步拟定在洞外的洞口附近选择安全适合的位置建立沥青制浆站加热沥青，配制保温沥青车将加热制备的沥青从洞外制浆站运输至洞内工作面使用，即采取洞外制浆、洞

54、内灌注的方式进行施工。本涌水封堵处理需根据补充勘查分析判断的涌水特征，选择适合的处理方式进行施工。 整体富水岩层封堵处理方式（处理方式一）基本处理顺序和方法为：“形成人工防渗层、变动水为相对静水、围岩加固”。若涌水段探查出的主要岩性为破碎的盐溶角砾岩， 如无相对完整的能克服地下水压力的岩层（盖重体)，采用特种堵水砂浆材料或低热沥青等具备抗分散能力的特种材料首先形成水下相对防渗层或隔水层（说明：该特种材料在此仅作为临时防渗层，且存在于水泥基加固岩层之下，无需考虑后期强度控制），让防渗层上面地下水由动水变为相对静水，然后采用以水泥基为主的注浆材料加固隔水层之上的岩层。处理方式如图3.2.7-1所示

55、。 图3.2.7-1 整体富水层（如盐溶角砾岩）处理方式一（示意图） 其主要施工步骤如下： 1）分流减压孔施工：根据现场勘查的出水特征和范围进行布置和施工。 2）防渗层施工：首先采用特种堵水砂浆材料或沥青等抗分散材料进行灌注，在设计加固范围之外形成防渗层，创造相对临时隔水层，然后再进行设计范围水泥注浆加固。 3）钻孔注浆加固 钻孔：按原设计仰拱系统注浆加固深度进行固结，钻孔采用75110孔径，如成孔困难，则采用跟管钻进。注浆：防渗层形成以后，进行水泥基材料为主的分段注浆加固。注浆参数可参照设计注浆参数。4）分流减压孔封堵 （1）施工顺序及方法主要施工顺序为：分流减压孔施工确定可控排放孔其余分流

56、减压孔封堵注浆闭水试验可控排放孔封堵。分流减压孔施工在以上施工过程中已预留分流减压孔，其中部分分流孔为补勘阶段的出水探孔和径向注浆加固时的出水孔。分流减压孔的施工目的在于变不规则出水为规则通道出水，减小原地下水的流量和压力，为涌水封堵创造条件。在对出水部位进行封堵过程中，需根据原始涌水状态和涌水量合理布置分流引排孔，将其出水部位的地下富水进行分流引排。分流减压孔采用大口径孔径开孔，考虑打出高压水不利于扩孔和孔口管埋设，一般采用130189孔径开孔，预埋110148孔口管，孔深不定，以打出大水为宜，具体需根据探明或推测的涌水特征和出水深度而定。对未打出大水或少量出水的孔，若钻进过程中岩石破碎或遇

57、溶腔等异常钻孔，该类孔作为注浆加固注浆孔及时灌注。确定可控排放孔（减泄水压孔）需要从分流减压孔中间选取减泄水压孔，以作最后封堵或地下水永久排放之用。减泄水压孔选择和施工要求：a. 必须布置于主涌水区域范围；b. 钻孔是从完整基岩施工至地下水通道，并能顺畅排出地下水的孔；c. 若涌水段岩性较差，无相对完整基岩（如破碎盐溶角砾岩），就必须在完成富水区破碎围岩加固工作后，进行富水段封堵处理过程中，根据分流减压孔的布置形式和出水特征（如出水量大小、出水深度等）选择一定数量的分流减压孔作为减泄水压孔；d. 钻孔从深部引出地下水，最优引出地下水深度为大于岩盘加固厚度； e. 减泄水压孔的孔口管安装可靠，能

58、够承受较大注浆压力和内水压力。其余分流减压孔封堵注浆待可控排放孔（减泄水压孔）位置选择完成以后，剩余分流减压孔便可开始注浆封堵。注浆封堵时，随时观察串冒浆情况，并做好记录，用以和地下水渗流路径或渗流特征相互验证，及时调整可控排放孔位置。分流减压孔注浆，除了特殊情况，一般采用纯水泥浆和水泥砂浆灌注，其目的是首先考虑灌注浆液强度，其次是为了灌注一定量的水泥，使其扩散到更远的范围，达到较好的注浆堵水效果。在特殊情况下，若吸浆量较大，普通水泥浆难于灌注结束，则考虑使用特种堵水材料灌注封堵，并提前上报业主、设计、监理审核，待各方同意后使用。且在分流孔水量出现明显减小时，即采用纯水泥浆灌注结束。闭水试验分

59、流减压孔注浆结束7天后，进行可控引排闭水试验，即关闭所有排水孔高压闸阀，通过抬动孔观察抬动情况，并密切关注周边渗水情况。闭水试验时间不小于24小时，如抬动值在安全线以内及周边渗水无明显增大，则本阶段实现可控排放；如抬动值异常及周边渗涌水明显增大，则须立即打开阀门进行泄压，并对薄弱点进行加固施工，再次闭水试验，如此重复直至满足要求。可控排放孔（减泄水压孔）封堵如考虑最后需要封堵减泄水压孔，则须根据业主、设计及监理工程师共同讨论确定封堵时机进行最后封堵。实现可控排放后，可控排放孔即是最后一批注浆封堵孔，直接对分流减压孔进行注浆封闭。此时应采用适当压力（一般为涌水压力的1.52倍）进行灌注，并采用浓

60、浆（如0.5:1纯水泥浆）灌注。过程中，为考虑灌注浆液强度，除了特殊情况，一般多采用纯水泥浆液和水泥砂浆进行灌注，一般不再使用特种材料或双液进行灌注，目的是灌注更多的水泥，使其扩散到更远的范围，从而将主水流阻隔在离洞壁更远的区域。若吸浆量较大，普通水泥浆难于灌注结束，则考虑使用特种堵水材料灌注封堵，并提前上报业主、设计、监理审核，待各方同意后使用。待减泄水压孔水量出现明显变小，再采用纯水泥浆灌注结束。（2）注浆材料 特种堵水砂浆材料：特A：纤维；特B：水下抗分散剂；特C：速凝剂（材料介绍详见4.1）。 低热沥青堵水材料（材料介绍详见4.2）。速凝膏浆堵漏材料（材料介绍详见4.3）。纯水泥基浆：