新金华山隧道强富水区施工分析及处理措施

摘要:新金华山隧道DK191+815~998段围岩软硬不均，地下水发育,易产生坍塌事故。通过TSP超前地质预报和超前水平钻探的方法，从设计和施工两方面讨论了穿越隧道富水区的施工方案，优化了支护参数,取得了良好的效果。

关键词： 软岩初期支护注浆防治措施

中图分类号：U45文献标识码： A

1． 概况

赣龙铁路新金华山隧道全长4835m (DK191 + 001～DK195 + 836)，其中DK191+815～998段围岩为千枚状页岩夹石英砂岩，岩层软硬不均，地下水发育，最大涌水量4880m3/d， DK191+920～990段为较高应力区，隧道洞轴平行地层走向，部分岩层倾向山体(倾向右侧) ,倾角40°～50°,加之节理切割,右侧边墙、拱脚存在不稳定结构体,围岩属Ⅳ级软岩，在地应力和水作用下易产生岩体内挤,软化崩解而丧失稳定性，如支护不及时或不合理易形成坍塌等事故。

2．施工情况

2013年6月25日新金华山隧道上台阶掘进至DK191+930时掌子面拱顶左右侧出现较大的涌水情况，为确保安全，施工人员退到施工作业区外，现场实测水流量为16 m3/h·m，围岩在水的作用下发生软化，进而出现掉块、坍塌现象，导致DK191+928～930段已经喷锚的二榀钢拱架变形垮塌，掌子面上部掉块形成一个高度3.5米左右，纵向4米，环向10米左右的空洞。为防止坍塌面继续扩大，现场制定了应急处理方案先对掌子面用隧道碴进行回填反压（图1），确保掌子面稳定，对926~928段已经支护的拱架安装4榀Ⅰ20的临时工字钢架进行加强处理。再采用φ42mm的钢管和φ6的钢筋网片对回填渣土进行加固。

图1（回填反压）

喷射15厚度 C30混凝土进行封闭，喷射混凝土之前预埋注浆管和混凝土泵送注浆孔（图2）。

图2（回填渣土封闭）

3． 原因分析

⑴．水量的预先判断、水作用的破坏因素估计不足，设计上对该段做了最大涌水量的预测，实际施工中还需要通过TSP和超前水平钻探综合分析，尽可能精确定位。突发的涌水对围岩破坏较大，特别是片状页岩受水浸泡后软化较快，导致危害进一步加大。

⑵．隧道开挖暴露后，受到岩层产状及构造的影响，岩层产生陡状倾斜，围岩压力增大，在没能尽快封闭围岩的情况下，难以长时间抵抗围岩压力。

⑶．施工过程中虽然通过变更设计对支护措施进行了加强，但由于对隧道围岩特性及构造对工程的影响程度需要一个不断实践过程，故初始的变更设计未能够有效的加强支护措施，特别是超前支护，见表1。

表1设计与施工支护形式对比

4． 解决措施

⑴．精确探测、准确定位：通过TSP和超前水平钻探综合分析，准确判明地质情况，每30米进行一次探孔，开挖25米，保留5米，然后开始下循环的开挖和探水过程，一般设置4~5个探水孔，6月28日，在新金华山隧道DK191+928掌子面采用MKD55进行常规超前探测工作。

1#孔（左上）在钻到1.3米处，钻孔内有涌水量内出现涌水，水量为16.73/h。2#孔（右上）在钻到12.7米处，为20m3/h。

⑵.加强超前支护：根据新奥法,将“先柔后刚,以柔克刚”的理念加强超前支护，在后续的开挖中超前支护采用φ89长管棚配合φ42小导管超前支护。长管棚环向间距0.5m，每环30根，小导管双层布置，间距为30cm。第一层挑脚15o，第二层挑角45o，间距30cm，注浆采用水泥浆~水玻璃（水灰比1:1），注浆压力1Mpa。

⑶.帷幕注浆：施工现场每一循环注浆长度为27m，开挖24米，浆液扩散半径2.5m，孔底间距3m，每一循环设5环79个注浆孔，钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。岩层破碎容易造成塌孔时采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。钻孔遇岩层破碎引起的卡孔时，注浆扫孔后再进行钻进。

⑷.强化初期支护：由于对水的破坏作用认识不足，调整后的支护措施用5m长φ42钢花管径向注浆加固围岩，纵横间距1m，替代原设计系统锚杆。I18工字钢，间距1米调整为I20工字钢，间距0.6m。

⑸.减少对围岩的扰动：施工时尽量减少诱发围岩破坏的不利因素,严格控制爆破参数,采用减弱振动控制爆破技术,减少爆破对围岩的扰动，或者直接采取凿除、机械直接开挖等方式进行掘进。

⑹.短台阶法开挖:上台阶距离下台阶保持在5 m左右,下台阶距离仰拱距离不大于15 m,下台阶掌子面距离二衬施工距离不大于50 m,由于仰拱的及时施作,使初期锚喷支护和钢架能够及早封闭成环。

5． 结束语

⑴.对于富水地区，初期支护不强和施工方法不能完全适应现场需要，需要通过地质预报和水平钻探提前对富水区域进行准确的探明。

⑵.长管棚和小导管超前支护是的重要手段。同时配合双层支护,通过注浆等有效措施，达到了既能释放围岩压力,又能合理控制支护变形的效果。

⑶.帷幕注浆是控制水流量确保安全穿越富水区的主要方法，采取以堵为主，限量排放的原则，保证施工安全实现顺利穿越的目的。

⑷.在富水区软弱围岩施工过程中应注意减少对围岩的扰动、对隧道掌子面及时进行支护，遵循即挖即支、勤量测、早封闭、早成环的原则。

参考文献

关宝树，赵勇.软弱围岩隧道施工技术［M］.北京：人民交通出版社，2011.

中铁二局集团有限公司.铁建设［2010］241号高速铁路隧道施工技术指南［Z］.北京：中国铁道出版社，2011.

赣龙铁路隧参04.武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2010.

曹伟.层状岩体隧道稳定性及控制爆破技术研究［D］.武汉：中南大学，2011:10-11.

黄雄新.隧道0号横洞高压富水区帷幕注浆及施工技术［D］.山西建筑，2007-30.