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价值工程
超深埋特长隧道施工技术在高压富水地层的分析
Analysis of the Construction Technology of Deep Buried Long Tunnel in High Pressure
Water Rich Formation
陈卓平 CHEN Zhuo-ping
(中铁十二局集团第四工程有限公司，西安710000)
(The 4th Engineering Co.,Ltd. of China Railway 12th Bureau Group,Xi'an 710000, China)
摘要：随着我国隧道技术的不断发展，目前已经具备了针对超深埋特长隧道的施工技术。然而相关技术依然不够完善，主要存在
施工周期、施工难度方面的问题。本文将结合实际工程项目，分析超深埋特长隧道施工技术在高压富水地层环境中的应用，对相关工 程有一定指导意义。
Abstract: With the constant development of tunnel technology in China, the construction technology of deep buried long tunnel has
been mastered. However relevant technology is still not perfect, mainly including problems of construction period and construction difficulty. Combined \"with actual project, this paper analyzes the application of deep buried long tunnel construction technology in high pressure \"water rich formation environment, and has certain guiding significance for the relevant engineering.
关键词：高压富水;深埋；隧道;施工Key words: high pressure water rich； deep buried； tunnel； construction中图分类号:U455 文献标识码:A 文章编号：1006-4311(2016)25-0196-03〇引言
随着国家经济的发展，公路、铁路等领域均得到井喷 式发展，因此以隧道为代表的地下工程在近年来不断进 步，并且从规划、设计以及施工等方面得到前所未有的重 视。在隧道施工中，如果隧道埋在地下，这将大大增加施工 难度。同时还必须遵循“堵排结合、限量排放”的原则，这无 疑对相关施工技术提出较高要求。本文论述了高压富水地 层的大管棚预注浆技术和帷幕注浆技术，高效处理大涌水 突泥这一现状，旨在保护隧道中的地表水、地下水资源，加 大超深埋特长隧道工程的安全系数。
i高压富水地层施工特点在开展隧道施工时，需要充分考虑断层、裂缝等情况， 特别针对高压富水地层而言，需要明确地下水的补给方式 与周边情况。在进行高压富水地层施工时，可以采用排水 方法与堵水方法两种基本方法，前者就是进行地下水的疏 导与排除，后者则是进行地下水的堵塞与阻止。在进行地 下水防止时需要对地下水储量情况展开深入调查，进而确 定具体的施工方法。实际施工过程中，排水法与堵水法往 往是结合应用的，阻止地下水的流出是关键性的防治目 标。高压富水地层施工难度很大，常常出现突泥突砂情况， 也可能出现隧道下沉，对隧道施工的进度控制与安全管理 提出很高要求。在高压富水地层施工完成后，可能会存在 渗漏水的情况，这主要是由于高压富水地层隐蔽性较强， 完工之后再施工难度很大，而且处理效果十分有限。故在 超深埋特长隧道于高压富水地层处的施工，要结合工程实 际情况，做到具体问题具体分析。
2工程概况按照“具体问题具体分析”的原则，发现米仓山超深埋 特长隧道的出□正洞施工进行超前钻孔过程中，出现明显 的卡钻与塌孔情况。其中16#横通道出现了裂隙，并且朝 正洞方向延伸，伴随着有涌水突砂情况，使得拱部围岩受作者简介：陈卓平（1975-)男，山西平遥人，工程师，研究方向为
地下工程。
破坏，产生内部坍塌使得地应力再分布，岩体中变形情况 严重。而且该隧道处于高压富水地层，岩体结构受很大影 响。从施工安全方面考虑，决定在该段施作一环三十米长 大管棚预注浆知乎，从而实现止水要求。
3大管棚注浆技术
本工程大管棚预注浆施工过程中应用了直径108mm 的钢管，其环向的间距是0.3m。在管棚壁上端均匀布置注 浆孔。施作管棚预先挖出一工作时，进而为钻机与管棚做 好准备。在拱墙上施作直径42的导管，并进行单液水泥浆 进行注浆。换拱并对此段毛洞进行加高，在原先钢架间加 高格栅钢架，并严格控制格栅位置，以纵向连接的方式将 钢筋、锚杆等连接起来。掌子面下台阶使用砂袋堆码，引导 地下水从钢花管处排除，进而提高平台稳定性。
3.1预埋导向管
首先要保证临近围岩的强度，替换格栅钢架，将止浆墙 于DK34+614处施工。保证止浆墙灌注的连贯性，达到断面 整体密实的目的。利用椎22砂浆锚杆稳定围岩和止浆墙之 间的联结，将每一锚杆间距控制在1.0m、长度3.0m，按梅花 型规划，于止浆墙1.0m处、围岩2m处。其次，可选择椎150 钢管作为导向管。导向管数量共计33,长度为1.5m，将其 预埋在止浆墙中。在洞外构筑，并于洞内展开布置规划。然 后，将C30砼止浆墙于DK34+614处施工，调整厚度为1. 0m。止浆墙需于基岩内30cm，避免围岩和止浆墙连接出 现松动，防止止浆墙出现失稳状况。
3.2 钻孔和注浆施工3.2.1 钻孔
第一步要借助钢管脚手架构建管棚施工台，保证脚手 架的牢固可靠，施工台长度需高出各管棚钢管长度，及时 消除风险隐患。钻孔作业的有序运作，需参考相关工程资 料，将线路左侧控制在19#横通道的临近处，并提高线路 右侧围岩的牢固性。要按照自低至高、自右向左的次序进 行钻孔作业。钻孔初期，要进行测量放点定位，合理控制钻 机钻杆方向与角度，保证钻杆于钻孔作业中的安全性，将
Value Engineering
偏差控制在一定范围内，以提高钻孔方位的精准性与质 量。钻孔作业完成后，需测量孔深是否满足工程要求，通过 清孔作业布置管棚钢管；一旦钻孔作业中成孔效果不理 想，可在使用前进式注浆钻孔的同时，构筑管棚，以达到防 止塌孔的目的。钻孔过程中，将高压水接入其中，及时清理 孔内的残留物。科学调整钻孔速率与钻进速率，消除卡钻 隐患。考虑到围岩的繁琐问题，要保持开钻角度为3。-5°， 钻进时时刻观察作业方向与倾斜角，及时消除误差。管棚 跳孔的注浆，需选择单液水泥浆，水灰比为0.5(0.8): 1.0。 在钻孔面积内，禁止浆液出现稀疏问题，可选择水泥-水玻 璃双液浆。此外，在钻孔过程中，要做到具体问题具体分 •
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压注；浆液固结界限需于正洞处开挖5m轮廓线、平导是
3m，设置孔底间距2m，压浆孔基于隧道中心以伞状分 散。局部注浆：参考局部熔岩的具体分布、开挖后的地下 水涌水量，采取局部超前预注浆或其他。注浆压力为：水 压力P水+2MPa。
注浆材料。注浆共包括三段，即一段10m、二段19m、 三段30m。一段选择孔□管注浆阻水，稳定岩体产生浆岩 盘，加快掌子面密实速度，避免坑道失稳。因分散面积不全 面，需采取水泥-水玻璃双液浆。二段、三段均选择纯水泥 浆，目的在于保证固结石体的持久性与强度，不断优化衬 砌结构受力状态。
析，结合施工条件、地质条件、地下水状况迅速制定注浆手 段；若地质条件良好，可选择后退式注浆；若地质条件差、 地下水涌水量高，可选择前进式注浆。
3.2.2注浆
清洗注浆孔。首先清洗钻孔，将管棚内的砂石粉清理 干净，以提高冲孔与注浆质量。可选择压力骤升骤降的冲 洗方法，冲洗完毕后要迅速装设止球阀，封闭108椎管棚 和椎150导向管之间的缝隙，避免出现漏浆现象。注浆材 料要基于固结石体的持久性和浆液的扩散化;普遍选择水 泥-水玻璃双液浆或水泥浆。将水泥-水玻璃双液浆控制 在30-40Be，模数控制在2.4-3.0之间；水泥要采用42.5级 挂酸盐水泥，经80um方孔筛时筛余量必须低于5%。
注浆开始时要首先明确管路与机械条件的良好，注浆 机和高压注浆管连接是否良好，小导管和高压注浆管接头 连接有无稳定。注浆过程中，要保证注浆孔的连通性，灌注 水泥浆10分钟，检测注浆孔的吸浆程度，然后灌注水泥- 水玻璃双液浆。自下而上地进行注浆。假设出现跑浆、串浆 问题，需间隔注浆并回注，调整双液浆水玻璃数值，通过止 浆阀控制孔内压力到浆液凝固为止。此外，注浆时需时刻 观察孔□是否存在串浆隐患；一旦出现该问题，要迅速中 断注浆作业。注浆完成后，若钢管敲击声音清脆，则证明浆 液没有填满，要进行补注、重注；声音低哑则代表注浆工作 顺利完成。
3.3管棚注浆标准
分析管棚注浆的开挖状况，浆液固结了围岩的松散 体，填充了缝隙。注浆压力可设置为水压力P7K+2MPa，注 浆完成后，要保证进浆量<20L/min。全面增强了围岩强度， 控制了地下涌水量，有利于提升围岩的稳定性。借助于管 棚拱架的网喷作用，支护架构形成的承载拱与支护掌子面 方土体的悬臂效应，有利于克服地质的负面因素，保证超 深埋特长隧道的施工安全。
4帷幕注浆技术
考虑到该隧道处于高压富水地层，岩体结构受很大影 响。可参考围岩土质与地下水特征，于隧道待开挖处构筑 止水带，于掌子面前构筑止浆岩盘，以控制其渗透系数，防 止地下水的涌入。选择帷幕注浆技术，有利于为隧道安全 施工奠定坚实基础。
4.1帷幕注浆设计
因地下水涌水较明显，渗透系数高，可采用超前帷 幕注浆，开挖完毕进行全断面式径向注浆、局部注浆或 补注浆。超前帷幕注浆：需结合此次隧道施工标准与地 质条件，将各循环长度设置成30m、开挖长度27m、3环
4.2帷幕注浆施工
考虑到高压富水地层这一层面，要首先明确掌子面围 岩对注浆压力的负荷度，实施加固措施。将厚度为3m的 止浆墙设于掌子面，通过C15砼全断面浇筑密实。将 100mm孔□导向管预埋于止浆墙处，参考各注浆孔方位 计算钻孔角度，按照设计要求放置导向管并标注。选择焊 有法兰盘的钢管，长度>2m。在钻机作业时，导向管发挥导 向意义，预埋过程中要明确其方位与角度。
钻孔。因钻孔作业周期较长，要选择效率大的潜孔钻 机。依照钻孔方位装置完毕，于止浆墙埋设的导向管角度， 钻孔时定期观察有无偏移现象。开孔时，要遵循“轻加压、速 度慢”的原则，完善钻孔记录，明确孔号、进尺以及岩石裂隙 发育状况、地下涌水量、涌水压力、施钻时，单孔出水量<30L/ min若高出该标准，要迅速中断施钻作业并注浆。
注浆。第一步要调整注浆机，明确电源、吸浆管、排浆 管、电机正常运作后，开启高压管路内的泄压阀，冲洗每一 档位，观察泵与管路的运作状况。然后，结合注浆压力值与 涌水量，明确注浆档位、检测涌水缝隙的压力值。调空水玻 璃吸浆制阀，保证吸浆作业符合比例要求。将压水压力设 置为注浆压力1.2倍，保证每一注浆机的良好度与封闭 度；并检测搅拌机运作是否正常，防止由于机械问题而影 响注浆作业的有序性。定期更换止浆塞，避免出现过度磨 损，及时消除返浆隐患。
4.3控制施工进度
因高压富水地层的地下水涌水量较大，存在突发劣 势。如果出现涌水突泥的安全事故，治理周期较长，很难保 证隧道施工进度。而帷幕注浆技术的应用，可控制隧道施 工的沉降隐患，提高施工进度，通过注浆体于开挖线处 lm-1.4m构建加固圈，形成承载环形载体，加强围岩强度， 降低地下涌水量对隧道施工的负面影响。相较于注浆作业 之前，施工速度得到提高。
5总结
综上所述，针对超深埋特长隧道施工技术于高压富水 地层的应用，因该地段的地下水资源丰富，存在裂隙发育、 围岩松散、失稳等问题，借助大管棚注浆技术和帷幕注浆 技术，有利于实现围岩松散石体的固结，控制地下涌水量， 有利于保障隧道施工的安全性。高压富水地层存在塌方、 泥沙等安全隐患，通过大管棚注浆能够固结塌空面的围 岩，加强围岩强度与稳定性，避免地下水涌进，遵循“堵排 结合、限量排放”的原则，不断完善隧道工程的规划、设计、 施工环节，达到降低施工难度，保护隧道中地表水、地下水 资源的目的。此外，还要结合先进的红外线探测、地质钻
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价值工程
“大井法”在矿坑涌水量预测中的应用
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以西邑铅锌矿区为例
Application of \"Large Diameter Well Method\" in the Prediction of Mine Water Inflow:
Taking Xiyi Pb-Zn Mining Area as an Example
崔灿文
® CUI Can-wen;徐世光®® XU Shi-guang;吴静® WU Jing;
张晓东淤 ZHANG Xiao-dong;赵磊淤 ZHAO Lei
(①昆明理工大学，昆明650093;②云南地矿工程勘察集团公司，昆明650041)(①Kunming University^ of Science and Technology, Kunming 650093, China;
②Yunnan Geologic- and Mineral Bureau of Exploration & Exploitation, Kunming 650041, China )
摘要:矿坑涌水量预测是矿床水文地质勘查的基本任务之一，“大井法”预测矿井涌水量为常用方法之一。通过“大井法”在具体
工程实例中的应用分析，提出其在矿坑涌水量预测中的计算方法和不足，对矿坑涌水量预测的实际应用有一定的指导意义。
Abstract: The prediction of mine water inflow is one of the fundamental tasks in mine hydrogeological exploration. The \"large diameter
well method\" to predict mine water inflow is one of the commonly used method. The article raised the calculation method and shortcomings of \"large diameter well method\" by its application analysis in project example. It can guide the prediction of mine water inflow.
关键词：铅锌矿；大井法；涌水量预测Key words: Pb-Zn deposit； large diameter well method； prediction of mine water inflow中图分类号:TD742 文献标识码:A 文章编号= 1006-4311(2016)25-0198-03
〇引言
矿坑涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要 指标之一，关系到矿山开采的生产成本与安全，也是开采设 计部门选择开采方案、制定疏干措施的主要依据。因此，矿 坑涌水量预测是矿床水文地质勘查的根本任务之一[|]。“大 井法”原理易懂，具有对井巷类型适应性强、简便、经济等 优点[2]，在矿坑涌水量预测中被广泛采用。在详细查明西邑 铅锌矿矿坑充水条件及获得可靠计算参数的基础上，采用 “大井法”预测矿坑涌水量，对矿坑涌水量预测具有一定的 参考价值。
i “大井法”基本原理及计算步骤
i.i基本原理
把不规则形态的巷道系统假想为与巷道系统面积相 等的“大井”，在矿坑排水过程中，当水位降深及矿坑涌水 量呈现相对稳定状态时，即可认为以矿坑为中心形成的地 下水辐射流场基本满足稳定井流的条件，此时，整个坑道 系统的涌水量就相当于“大井”的涌水量。从而根据地下水 动力学原理，将矿井水文地质边界概化为无限补给边界模 式，即可利用裘布依稳定流基本方程来近似计算“大井”涌 水量，利用该法预测矿井涌水量则被称为“大井法”。‘‘大作者简介：崔灿文（通讯作者）（1992-)男，云南鲁甸人，硕士研
究生，研究方向为环境水文地质工程。探、地质雷达等技术勘测隧道地质，提取精确度高的数据 资料，选择最适用的施工方案。隧道施工过程中，加强对此
区段的支护力度，以保证隧道工程竣工后的安全运行。
参考文献：
[1]邓先辉.在高压富水地层超深埋条件下的隧道施工技术「J1.
井”涌水量根据一般垂直钻孔涌水量公式确定，钻孔半径
用“大井”的引用半径代替，影响半径用“大井”的引用影响 半径代替。
1.2计算步骤首先，建立数学概念模型：分析地下水的类型和流场 的水力特征，区分潜水与承压水、稳定流与非稳定流;其次 确定边界类型，概化侧向边界、垂向边界和内边界，侧向边 界需确定隔水边界、补给边界以及边界形态，垂向边界一 般概化为隔水边界和越流补给边界，内边界一般概化为圆 形[1]。然后选择合适计算公式并确定参数，包括含水层的厚 度，岩层的渗透系数，引用半径，影响半径，水位降深。最 后，根据建立的概念模型，按生产要求及有关公式，预测涌 水量。
2工程算例2.1工程概况
矿区位于我国云南省南部保山市155毅方向、平距 30km处，行政区划隶属隆阳区西邑乡，面积1.99km2。矿区 位于云贵高原的西部边缘，横断山脉中南段，地势南高北 低，西高东低。矿区内最高山为位于最南边的刺竹山，海拔 2418m，与最低侵蚀基准面标高1572.00m相对高差为 846.00m，属强烈侵蚀切割中山地貌。矿区地表水主要有二 条，即矿区东南侧的马桥河和矿区西北侧的莫家河。矿床 的位置处于二河夹持之间，为一大型隐伏矿床。矿区内植建材与装饰，2014(33): 125-126.
[2] 白俊.高压富水岩溶地层隧道施工技术[J1.河南科技,2013 (8): 15-16.
[3] 刘勇.硫铝酸盐水泥帷幕注浆施工技术在高盖山隧道F30 断层的应用[J1.现代隧道技术，2013,50( 4 ): 183-187.
