1、太中银铁路岗城隧道涌水突泥治理技术研究(1.中铁隧道集团 第二工程处，河北 三河 065200；2.郑州大学 水利与环境学院，河南 郑州 450001)摘 要：文章详细介绍了太中银铁路岗城隧道涌水突泥的治理措施与施工技术，实践证明该技术对处理富水全、强风化砂岩地质的类似地质灾害具有重要实用价值。关键词：铁路隧道；涌水突泥；注浆；施工技术中图分类号：U445；U447 文献标识码：A 文章编号：10076921(XX)050085021 工程及地质条件概述太中银铁路岗城隧道设计为双线隧道，位于陕西省横山县双城乡岗城村和韩合村之间，双侧设置救援通道，内轨顶面以上净空横断面积为 88.29m2，全长
2、 4 575m。隧道为 11的单面上坡，隧道最大埋深为 175.6m。旅客列车速度目标值为 160km/h，预留 200km/h 条件。全断面均为整体性较好的弱风化砂岩，隧道出口上覆新黄土、第三系粉质黏土，新黄土具湿陷性；下伏白垩系砂岩，强风化，呈砂夹碎块状。地质条件复杂，存在砂岩、泥岩互层，节理层理发育等不良地质问题，隧道进、出口均分布有新、老黄土，新黄土具有自重湿陷性，湿陷系数s=0.0150.098，湿陷等级 II 级(中等)级(严重)，局部为级(很严重)。土体浸水或增湿后易发生湿陷变形及崩解，强度大幅度降低。2 涌水突泥情况及突泥原因分析本次涌泥发生在隧道出口处，改DK349+411D
3、K349+409 开挖后，上台阶线路左侧顶部 4m 范围内出现黄土，拱顶坍塌约 0.5m。黄土将掌子面及上台阶封堵，发生此次涌泥。涌泥处埋深约 104.9m，隧道覆土约94m。涌泥情况分为大致分为 4 个阶段：突发涌泥，该阶段具有涌出物量大、易流动等特性，涌出物大约 120m3；施工阶段的涌泥，这个期间涌出物以黄土为主、含部分黄砂，涌出物含水量大，易流动等特性，涌出物大约 340m3；停工后的涌泥，由于涌泥造成的地表沉降量和沉降速率均十分明显，施工方停止了正常施工，停工阶段的涌出物以黄土为主、含部分黄砂，涌出物含水丰富、极易流动，涌出物大约 390 m3；施工止浆墙期间的涌泥，为做止浆墙施工前
4、的准备，主要是清理前期的涌泥、并堆码沙袋阻挡上台阶涌泥的继续发生，这个期间涌泥大约 160m3，涌泥的性质同停工期间的涌泥。本次突泥原因为：隧道该段洞身位于土石分界处，土体含水量中等丰富，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，另外，该突泥段最上方地层为砂层，其透水性较强，地表水容易下渗，更易使土石界面含水量增加，发生突泥现象。3 涌泥坍塌段处理方案根据工程实际情况，遵循技术先进、科学合理、经济适用的原则，对涌泥段采取了“超前预注浆”和“径向注浆”相结合的加固方案。径向注浆自 DK349+435 至DK349+345 段，计 90m；超前预注
5、浆自 DK349+420 至DK349+341.4 段，计 78.6m。总方案分四步骤：后方加固补强超前预注浆加固大管棚刚性支护径向注浆补强。3.1 后方加固补强为预防全断面注浆施工过程因注浆压力过大纵向传递，造成后方初支结构受力，引起拱顶沉降加剧、开裂甚至坍塌等危险。全断面超前预注浆前对开挖掌子面后方 30m 范围，采取径向注浆进行加固补强，以达到稳固后方的目的。径向注浆设计见图 1。740)this.width=740“ border=undefined3.2 超前预注浆超前预注浆分 4 个循环进行，共注 HSC 水泥单液浆5551.5m3、普通水泥与水玻璃双液浆 1163.8m3；HSC
6、 水泥单液浆的水灰比=11，双液浆中是水玻璃：水泥浆=11。径向补充注浆共注 HSC 水泥单液浆 880m3。3.2.1 注浆材料的选取。针对隧道本身地质特点及涌水突泥状况，对比分析了普通硅酸盐水泥、HSC、超细水泥水玻璃双液浆等注浆材料。综合对比结果为，此次注浆材料采用以超细水泥水玻璃双液浆或 HSC 单液浆为主，超细水泥单液浆为辅。注浆材料配比如表 1 所示。740)this.width=740“ border=undefined3.2.2 注浆顺序。注浆顺序按“由外到内、由上到下、间隔跳孔”的原则进行，以达到控域注浆，挤密加固,堵水固泥的目的。超前预注浆工艺流程如图 2 所示：740)t
7、his.width=740“ border=undefined3.3 超前大管棚支护在超前预注浆结束经检查达到设计要求后，为确保坍塌段开挖施工安全，沿开挖轮廓线周边钻设 135mm 钻孔，钻到设计深度后安设大管棚，以形成超前刚性支护体系和超前注浆帷幕体系共同作用，以提高超前帷幕效果。并通过管棚进行注浆加固，一则增加管棚支护刚度，二则通过管棚注浆，加固管棚周围淤泥质粘土，形成连续密闭管棚喇叭桶形支护结构，避免或减少施工期间涌泥通过管棚间隙涌入开挖空间形成危害。大管棚采用外径 108mm，壁厚 8mm 无缝钢管加工，每节长 2m、3m，采用丝扣连接，总长度为 20m,管壁布设510mm 溢浆孔，梅
8、花形布设，孔间距 30cm,每根管棚末端一节不布设溢浆孔。大管棚沿开挖轮廓线外布设，环向间距 40cm，外插角 12，布设范围为拱顶 120范围。大管棚布置见图 3。740)this.width=740“ border=undefined4 注浆效果评价在注浆结束后对本段的开挖过程显示了注浆对围岩加固的明显效果。注浆中最低压力2MPa、最高压力达到了4.5MP，保证了浆液的扩散。开挖显示浆脉扩散效果明显，如图 4 所示，土体被挤压密实，开挖过程基本无水，堵水效果明显。740)this.width=740“ border=undefined由于注浆对围岩起到了很好的加固效果、开挖支护方法得当，该
9、段的开挖支护进展顺利、围岩变形小；拱墙衬砌混凝土施工后，在涌泥突发处拱顶埋设了沉降点、经过沉降观测拱顶沉降稳定。5 结论岗城隧道改 DK349+411DK349+409 发生突发性特大涌水突泥地质灾害后，业主、设计、施工、监理、监控等单位的技术人员及有关专家研究制定出技术先进、科学合理、经济适用的处理方案，采取多种措施与施工方法，顺利地处理了此次涌水突泥事故。通过对改 DK349+411DK349+409 处理后的监控量测数据的分析，认为该段隧道围岩是稳定的，此次突发性的涌水突泥地质灾害及其加固、封堵施工未对此段隧道围岩稳定性造成较大的影响，从而确保了施工安全和抢险工作的顺利完成。参考文献1 关宝树.岩质隧道的围岩压注比水技术M.XX:中国铁道出版社出版，XX.2 李治国.隧道岩溶处理技术J.铁道工程学报，XX,(4):6167.3 顾义磊，李晓红，杜云贵，康勇.通渝隧道K21+780 涌水突泥段的治理J,地下空间与工程学报，XX，：742745.4 孙国庆，张民庆.圆梁山隧道注浆材料及其配比选择J 隧道建设，XX，25：8285.5 刘招伟. 圆梁山隧道岩溶突水机理及其防治对策DXX ：中国地质大学博士学位论文，XX.
