高压富水深埋充填型溶洞注浆施工工法

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1、高压富水深埋充填型溶洞注浆施工工法中铁隧道集团有限公司:邹翀石新栋李治国张民庆一、前言高压富水深埋充填型溶洞是隧道施工的世界性难题，前期地质不易探明，在开挖时极易引发岩溶突水、突泥、涌砂等地质灾害。为了克服这一难题，确保渝怀线如期建成，经建设、设计、施工、监理各方共同努力，对施工中的技术难题进一步作科研立项和攻关，最终解决了工程中出现的各项困难，建成了渝怀线圆梁山隧道。圆梁山隧道是渝怀铁路线上最长的隧道，其穿越的毛坝向斜地质构造被国内外地质专家和隧道工程专家誉为“隧道设计和施工禁区”。在隧道的开挖施工过程中，揭示了五个深埋充填型溶洞。1#溶

2、洞位于正洞DK354+255～+280。当隧道开挖到DK354+235时，揭示出一直径为2～3m的大型岩溶管道，最大涌水量10000m3/d，稳定涌水量为1000m3/d。受DK354+235岩溶管道水量泄出影响，1#溶洞填充介质受水的影响不大，有一定的自稳性，填充介质主要为淤泥质粉质粘土，夹杂部分漂石和砾石，测试地层含水率为33.3%。2#溶洞位于正洞DK354+460～+490。下导坑施工时，由风钻探孔揭示了该溶洞。探孔直径为Φ42，孔内射出远达30m的高压水，水呈铁锈色，含大量粉细砂。随后，采用MKD-5S地质钻机超前探孔时，钻孔（Φ

3、90）内射出高压水和粉细砂，将钻杆顶出8m，瞬时涌水量达到860m3/h。持续6小时后由于粉细砂淤积，水量减小到40m3/h。此后，在该溶洞下导坑施工时，多次发生涌水涌砂。在全溶洞开挖施工及初支完成后，又突发涌水涌砂。通过水压监测，该溶洞测试水压值超过3.0MPa。3#溶洞位于正洞DK354+879。仍由下导坑施工揭示了该爆喷型溶洞，洞内填充的硬塑～软塑状粘性土瞬时喷出，塞满DK354+879～+635长244m的下导坑空间。随后，涌泥至DK354+550才基本稳定。4#溶洞由岩溶裂隙带构成，位于DK360+800～+960。隧道开挖时，分

4、别于DK360+873、+875、+890、+950揭示出出水点。随后，随着降雨先后发生5次大规模涌泥涌砂。5#溶洞位于DK361+764。隧道开挖到DK361+764处在掌子面左下方突发大规模涌水涌砂。受降雨影响，施工中多次发生大规模涌水涌砂。施工中，通过采用普通水泥单液浆、普通水泥—水玻璃双液浆（简称C—S双液浆）、超细水泥单液浆、超细水泥—水玻璃双液浆（简称MC—S双液浆）、TGRM浆和HSC浆作为注浆材料；采用预注浆和后注浆两种注浆方式；（预注浆包括全断面超前预注浆、局部超前预注浆和顶水注浆；后注浆包括径向注浆、局部注浆和补充注浆。

5、）采用合金钻头、MK-5型钻机钻进成孔；采取前进式分段注浆技术；现场针对各溶洞的不同特点采取不同的注浆施工方案，成功地解决了圆梁山隧道高压富水深埋充填型溶洞的注浆堵水和加固，在不断完善、发展和总结的基础上形成了本工法，保证了隧道开挖衬砌的安全顺利完成。二、工法特点1、采用物探、超前钻孔、地质素描等综合地质预测预报技术，超前探明前方的溶洞地质，为修正设计和制定施工方案提供依据，将地质预报作为正常工序纳入施工管理。2、根据地质预报资料，分别采用帷幕注浆、超前预注浆、小导管注浆、开挖后径向注浆和补充注浆等多种手段对地层进行加固。3、针对各溶洞不同

6、充填物的性质，分别采用普通水泥单液浆、普通水泥—水玻璃双液浆、超细水泥单液浆、超细水泥—水玻璃双液浆、HSC浆和TGRM浆等五种浆液作为注浆材料，采用长短结合的复式综合注浆技术，有效地加固地层，力求取得良好的堵水效果。4、采用水囊式止浆塞或袖阀管后退式分段注浆工艺来保证困难地质条件下的注浆效果。5、采用TSS管补充注浆技术进一步加固溶洞体，最大限度地减小注浆盲区。三、适用范围适用于高压富水（水压1～4.5Mpa、涌水量1.2×104m3/d以上）和深埋充填型溶洞地层24等复杂地质条件下的铁路、市政、公路、水工、电力等地下隧道工程的注浆加固堵

7、水与施工。也适用于其它不良地层下的工程有相关技术要求情况。四、工法原理依靠超前地质预测预报，准确判析出前方溶洞的具体地质特征、地层的自稳力和涌水量，详细设计注浆和超前支护方案。针对于深埋充填型溶洞的具体地质特征、堵水要求、注浆加固方案要求注浆体永作为久性支护结构的一部分等方面综合考虑进行注浆材料选择。在超前管棚的防护下，在洞体及周围被充分注浆加固并能达到注浆方案要求的止水条件下，视不同情况分别采用全断面、台阶法和CRD法开挖支护，衬砌和内部结构施工紧跟开挖工序。在整个施工过程中，对工程进行各种状态的监控量测、分析和信息反馈，确保施工全过程处

8、于安全可控状态，使工程质量最终全面达到设计标准。五、工艺流程（一）总体工艺流程（参见图1）图1总体施工工艺流程图（二）分项工艺流程1、综合超前地质预报工艺流程（参见图2）提出预报