矿山法隧道穿越风化深槽专项施工方法

江子龙

合诚工程咨询集团股份有限公司（361000）

矿山法隧道穿越风化深槽专项施工方法

江子龙

合诚工程咨询集团股份有限公司（361000）

由于地质勘探存在固有的局限，风化深槽的位置在哪儿、槽内有何物质、水力学数据等要素不能全部搜集，需要在施工实践中实际查清，否则，可能会因为设计方案的不合理无法及时采取紧急措施而导致勘探失败，甚至发生灾难性事故。

矿山法；隧道；风化深槽

0 引言

风化深槽段围岩破碎，为全～强风化带，岩体强度低，自稳能力差，且位于海底，水压大，在极端地质条件下存在发生渗透破坏的可能，施工难度极大，并由于头顶无限海水，施工风险极大。故能否安全通过海底风化深槽，是矿山法隧道穿越风化深槽专项工程施工成败的关键和难点。

1 施工工艺流程及方法

施工测量→超前地质预报→全断面、周边帷幕、局部裂隙注浆堵水→取芯检查效果验证→超前预支护→开挖支护→监控量测→二次衬砌施工→水沟、铺底施作。风化深槽地段施工工序见图1“海域矿山法风化深槽段施工工艺流程图”。

1.1 前期工作

穿越风化槽段应系统做好超前地质预报，提前探明风化槽土石交界面位置及走向。

1.1.1 超前地质预报流程

以常规地质综合分析法为前提，在施工中，TSP202/203系统要进行远距离宏观把控，地质雷达要进行短距离定位，持续地下水探测由红外线探水仪进行，抓住水平钻孔这个关键环节，构建综合全面的地质预报系统。在施工进程中，从当前地质情况出发，利用地质素描推测周围地质现状，由超前加深炮孔配合进行更准确的地质情况的预测。

1.1.2 地质预报的种类

首先，要保证预报的准确性，离不开超前地质工作远近配合、高低对比等的办法。其次，长距离、中距离、短距离的预报是依据不同探测办法的不同特征进行的分类。TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不规则地质层内的不同反射频率，来对探测隧道挖掘的地形地质进行预报，及结合对施工地点周围地质环境探测的结果，具体合理的分析方案，TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。

1.1.3 地质信息采集和整理

地质信息系统在信息的采集和反馈方面具有及时、准确的优点，形成一个全面综合的地质信息系统，通过不同的科学合理的办法采集地质相关信息，对其全面的梳理分析，客观评价，将采集的地质信息和相应的整理分析意见反馈给施工方。通过预报，为施工队伍提供科学全面的参考，及时作出科学的决策，迅速调整施工方案中不合理甚至错误的地方。摒弃旧的施工方法和支护参数，找到新的解决办法后，从施工进程中重新搜集地质信息，并对新情况进行即时更新，使地质信息系统的完善跟上实际操作的节奏，发挥切实的作用。对新信息处理完毕，需要再一次反馈给施工方，按这样的程序，循环往复，使地质信息体系化、系统化。

1.1.4 超前预注浆方法的适用

前提条件:

1）隧道局部断面围岩节理裂隙部分比较破碎，部分比较完整；2）超前探孔的孔出水量大于5 L/min且小于25 L/min；3）水压小于等于0.3 MPa；

图1 海域矿山法风化深槽段施工工艺流程图

具体方案:对隧道局部的断面进行超前预注浆；隧道开挖后对局部出水点 （渗水量≥2 L/m2×d部位）进行径向补充注浆。

1.2 施工防护

1）V级围岩开挖。V级围岩根据开挖揭示状况进行判定，若岩体风化极其严重石质较软，且自稳能力极差，采用三台阶开挖法，若岩体风化较为严重，且自稳能力较差，采用预留核心土环形开挖法。机械进行开挖，人工手持风镐配合，若岩体微风化石质硬，采用机械无法进行开挖时，需要采用弱爆破作业。

2）过风化深槽地段Va、Vb型衬砌采用Φ42超前小导管配合Φ76自进式管棚进行超前预支护，IV型衬砌采用Φ42超前小导管进行超前预支护。

3）防水作业。防水系统包括三道防线:第一道防线是初期支护和背后注浆；第二道防线是夹层防水。第三道防线是结构自防水。

1.3 施工进程

在初期支护工作中，“仰拱超前、墙拱整体衬砌”的原则，是所要遵循的基本原则，隧道衬砌完后，要做好防止和控制变形的工作。仰拱填充解决洞内运输问题，并一次性施工。仰拱施工作业完毕，再铺设防水板，钢筋扎捆好后，采用整体式衬砌台车进行再次加固，利用拱墙整体灌注施工。施工中采用商品混凝土。

隧道开掘的设计和施工虽然是采用新奥法理念，二次衬砌距离掌子面距离Ⅳ级围岩不超过90 m，Ⅴ级及以上围岩不超过70 m，但对特殊地段如围岩自稳能力差的地段不能等初支稳定后施做二衬，应及时跟上避免初支失稳而破坏，拆模时间需混凝土强度达到设计70%方可拆除。

喷射混凝土表面的平整度，影响着防水层和喷射混凝土的服帖程度，防水层和喷射混凝土之间通常有一些空隙，使其不能紧密的贴合，再者，泵送混凝土无法将拱部全部灌满，这就是隧道拱部易出现空隙的原因，然后形成蓄水处和渗流通道，对隧道结构均有不利影响，不仅影响其受力性，而且影响防水性。因此，对拱部进行注浆回填非常必要。

1.4 注浆施工过程中特殊情况处理

超前帷幕注浆施工前需先施作止浆墙，开挖止浆墙基础，把基底虚碴杂物清理干净，基底及周边打设两排连接筋，采用Φ22螺纹钢，钢筋长度2 m，间距0.5 m，排距1.5 m。立模浇筑止浆墙，混凝土强度等级采用C25，厚度为2 m。止浆墙必须密实，达到防止漏浆的作用，在施工过程中务必保证其质量达标，风井进正洞段可利用地连墙作为止浆墙。由于钻机施工作业有一定的要求，需要在掌子面背面预留十米施工空间，平台表面采用模筑混凝土浇注硬化或搭建钢结构作业平台，前端形成不大于30度斜坡，便于钻机上下。

1.4.1 有压力时不进浆

采用不超过1.0 MPa的压力冲压，控制浆液配比，压注时间不超过10 min，使堵塞部分能够被冲压疏通，使浆液将孔灌满，不留空隙，按这样的方法达到孔内不再吸浆为止，再继续注浆5 min即可封孔。

1.4.2 吸浆量大

注浆时，吸浆量大则结合更浓的水灰比和间歇注浆法处理，间歇注浆一般停注待凝2～3 h后再注。

1.4.3 串浆

注浆过程中发生串浆，将串浆孔用木塞临时封堵，待注浆孔注浆结束后，对串浆孔再进行通孔、冲洗，而后继续注浆。

1.4.4 冒浆漏浆

当出现冒浆或漏浆的情况时，采用封堵、间歇灌浆等方法进行处理。

1.4.5 注浆工作因故停止

当注浆工作因为一些原因不得不中止时，进行处理时需遵循以下原则：要么尽快恢复注浆，要么立即冲洗孔。恢复注浆时如果出现无法冲洗或者冲洗不起作用的情况，则用工具对孔进行清理，使其能够恢复注浆；恢复注浆时，以配比水泥浆进行，若注入程度和中止前差不多，则仍采用暂停前的水灰比级水泥浆灌注；恢复后，若注入程度比中止前明显减少，而且在短时间内不再继续吸浆，就一定要财物补救办法；如遇吸浆量大、注浆不能停止的情况，则采用低压、回填等方法进行及时控制。

1.5 质量保证措施

在施工过程中，对人员、机械、材料、方法、环境等五大质量因素进行全而的严格控制。施工过程从接到施工图纸制定施工方案开始。

1）编制详细的作业指导书指导施工。施工作业指导书是对具体作业的要求和说明，按要求交由监理审核批准。施工人员要严格遵循作业指导书，对施工进程进行指导。

2）配备符合施工条件的相关工作人员。

3）配备符合施工条件的机械设备，确保设备合格，可以进行安全稳定的施工状态。

4）组建以大学、科学研究单位专家为组长的工程咨询专家组，以确保注浆施工过程中遇到的施工难点得到及时解决。

5）严格把控关键工序和重要环节的质量，顺利进行并保证高质量的施工效果。

6）采用注浆新设备和硅酸盐水泥专用速凝剂等新型材料进行超前注浆和隧道渗漏水封堵。

7）在施工中，应该时时关注工程设计方案和有关施工的具体实施进度与情况，使施工循序渐进、正常运行。

8）对于隐蔽性的工程要把好检查验收关。由于隧道注浆工程绝大部分施工工序都属于隐蔽工程，一旦某个施工工序留下质量险患，后果将不堪设想。因此从注浆工程的第一道施工工序开始就应该严格按照验收标准进行施工。如实记录检验情况，对检验中的质量问题要妥善处理，经过再次检验符合验收条件的，才办理相关手续，施工方再按计划方案进行下一步的具体施工作业。

2 结论

风化深槽真正的关键是防止两端土石交界面和开挖过程中沉降变形引起裂缝贯穿到海底的渗透破坏和掌子面塌方，因此采取的关键对策是通过高压注浆提前预加固围岩、土石交界面，采取有效控制沉降的措施，防止贯通裂隙裂缝的产生。

[1]孙钧,戚玉亮.隧道围岩稳定性正算反演分析研究——以厦门海底隧道穿越风化深槽施工安全监控为例介绍[J].岩土力学,2010,31(8):2353-2360.

[2]盘明山,唐东凤.海底隧道穿越风化深槽的施工方案[J].企业技术开发,2005(12):29-32.