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本文作者：方建華作者單位：中鐵隧道集團(tuán)有限公司杭州分公司

突水基本情況

1突水過程

2012年7月14日晚9點(diǎn)10分左右，寒嶺界隧道進(jìn)口左洞上臺(tái)階開挖至K88+597位置。在出碴過程中，掌子面正拱頂位置發(fā)生突水，水壓非常大，呈瀑布狀噴涌而出，涌水呈黃色，并攜帶有泥狀物流出，圖1為突水發(fā)生瞬間。涌水20min左右已淹至K88+297處。至15日早上8點(diǎn)10分涌水發(fā)生11h，涌水淹至ZK88+040處，淹蓋長(zhǎng)度總計(jì)557m，涌水總量約為6×104m3，涌水量約為30m3/min。16日凌晨0點(diǎn)左右，涌水淹至左洞ZK87+900處，由于水壓極大，K88+121處的封堵的人行橫道被沖開，2h后右洞全部被淹沒。此時(shí)涌水量為680m3/h，下午3點(diǎn)衰減為600m3/h，17日下午3點(diǎn)衰減為490m3/h，18號(hào)下午3點(diǎn)衰減為380m3/h，至23日涌水一直保持在200m3/h長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月左右。表1為隧道涌水量記錄表。

2突水部位基本情況

1)地質(zhì)情況。進(jìn)入F1斷層破碎帶實(shí)際施工開挖揭露圍巖情況為:ZK88+260～ZK88+330段圍巖為碎石土狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖及粉質(zhì)粘土，結(jié)構(gòu)松散，開挖后無自穩(wěn)能力;ZK88+330～ZK88+340圍巖巖質(zhì)為碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化巖;ZK88+340處拱部開始出現(xiàn)煤矸石、洞身圍巖泥質(zhì)粉砂巖夾強(qiáng)風(fēng)化片狀砂巖。ZK88+341～ZK88+450段圍巖為中～強(qiáng)風(fēng)化砂巖，構(gòu)造角礫和煤層，拱腰部位巖體破碎夾泥質(zhì)填充物。ZK88+450～ZK88+550圍巖為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖夾黑色煤矸石，結(jié)構(gòu)較為破碎。ZK88+550～ZK88+595圍巖為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖夾黑色煤矸石，局部有花崗巖斑狀閃長(zhǎng)巖，結(jié)構(gòu)較為破碎。ZK88+594處右側(cè)拱腰位置出現(xiàn)了小型水囊空腔。突水掌子面ZK88+597實(shí)際開挖揭露圍巖為強(qiáng)風(fēng)化砂巖局部全風(fēng)化夾碎石狀以及花崗斑狀結(jié)構(gòu)的閃長(zhǎng)巖侵入體，巖質(zhì)軟硬不均，圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)破碎，巖石自穩(wěn)能力較差，地下裂隙水發(fā)育。2)掌子面對(duì)應(yīng)地表情況。左線隧道中線與106國道部分交叉，掌子面隧道頂?shù)乇砦挥谏桔隂_溝處，地表植被茂盛，匯水面積較大。3)初期支護(hù)情況。掌子面設(shè)計(jì)為S5a襯砌類型，采用Ⅰ18工字鋼80cm間距，25cm厚C20噴射混凝土，單層Φ8鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格尺寸20×20，D25中空注漿錨桿L=5m，縱環(huán)間距80×100梅花形布置，45cm厚鋼筋混凝土。突水發(fā)生后初期支護(hù)被沖刷開裂(見圖2)。

突水處理措施

突水段地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生突水后涌水量逐漸減少，在使用地質(zhì)雷達(dá)探明前方地質(zhì)情況后，對(duì)富水段采取注漿加固，支護(hù)增強(qiáng)等措施進(jìn)行綜合處理，以保證后續(xù)施工安全［4-6］。

1抽水、清除洞內(nèi)淤泥

突水發(fā)生后立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行抽水，至7月26日，右洞積水抽排完成，左洞積水抽至ZK88+350位置開始出現(xiàn)大量淤泥堆積，至ZK88+500位置開始淤泥下方出現(xiàn)泥結(jié)碎石狀堆積物。自7月14日突水發(fā)生后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際抽排、清淤記錄，截止9月17日，由左洞突水引起抽水?dāng)?shù)量達(dá)29．2萬m3，清除淤泥數(shù)量約6850m3，清理泥結(jié)碎石坍碴數(shù)量約3000m3(見圖3)。

2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

為探明前方突水段地質(zhì)情況，在對(duì)ZK88+585處坍錐面進(jìn)行平整，在滲水較大位置處埋設(shè)排水管進(jìn)行引排。并噴射C20混凝土進(jìn)行封閉，噴射厚度10cm，為后續(xù)地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)提供了工作基面。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)掃描及地質(zhì)預(yù)報(bào)初步判別塌方段長(zhǎng)度為16m，即ZK88+584～ZK88+600段，塌腔形狀為斜向上，具體情況如圖4所示。

3支護(hù)措施

1)為了保證后續(xù)施工的安全，對(duì)坍方后方20m即ZK88+584～ZK88+564段進(jìn)行徑向注漿加固，采用42小導(dǎo)管，L=6m，縱環(huán)間距80cm×100cm。2)鑒于塌方段涌出大量的泥渣，斷面內(nèi)全部為松散堆積物，裂隙水發(fā)育，無自穩(wěn)能力，同時(shí)為保證ZK88+584有2m的注漿擴(kuò)散高度，填渣反壓并修葺作業(yè)平臺(tái)從ZK88+580起采用3環(huán)全斷面注漿方式通過塌方段及富水破碎段，3環(huán)后根據(jù)實(shí)際圍巖情況另行處理，帷幕注漿見圖5。3)塌方及富水破碎帶超前支護(hù)采取每環(huán)12m89長(zhǎng)管棚(跟管施工)+42超前小導(dǎo)管L=4．5m組合方案，超前導(dǎo)管每3m設(shè)置一環(huán)，長(zhǎng)管棚9m設(shè)置一環(huán)，從ZK88+583起架立兩榀Ⅰ18工字鋼護(hù)拱作為導(dǎo)向墻，暫定3環(huán)穿過斷層分界面后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況再行處理。4)塌方富水破碎帶支護(hù)參數(shù)采用27cm厚C20噴射混凝土，Ⅰ20工字鋼鋼拱架50cm間距，Φ8單層鋼筋網(wǎng)(20×20)，徑向鉆設(shè)L=6m，42鋼花管注雙液漿固結(jié)周圍巖體，50×100梅花形布置，60cm后C30鋼筋混凝土(S8)，上下臺(tái)階開挖，每個(gè)臺(tái)階拱腳增設(shè)2根L=4．5m鎖腳小導(dǎo)管，每榀8根。5)開挖過程中若遇到空腔，在6m以內(nèi)的空腔泵送C20混凝土填充;6m以上的空腔，泵送1m～1．5m厚C20混凝土墊層后進(jìn)行吹沙回填。6)ZK88+564～ZK88+650段二襯排水系統(tǒng)，將環(huán)向盲管加密為2m一環(huán)，對(duì)局部滲水點(diǎn)預(yù)埋引水管引入縱向排水管。

4處理效果

對(duì)左線ZK88+550～ZK88+590段選取四個(gè)斷面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以分析處理效果，Z88+880拱頂下沉及周邊收斂如圖6，圖7所示，拱頂下沉最大值為64．00mm，周邊收斂值為59．17mm。拱頂下沉速率由3mm/d(10月29日)降至0．27mm/d(11月17日);周邊收斂速率由4．23mm/d(10月29日)降至0．42mm/d(11月17日)，圍巖變形基本趨于穩(wěn)定。