隧洞穿越涌水带技术解决方案：解决较大挤压破碎问题

2.5.4.1　地质结构及原因分析

在12#隧洞12SD0+365.50～0+397.3桩号段穿越较大型挤压破碎带，当开挖至12SD0+365.50桩号时，在超前探孔中发现有水柱喷出，水压力较大，且较为浑浊，发现可能有较大涌水的迹象，人员撤离施工现场，隧洞涌水逐步增大至约3.0 m3/s，随后涌水稳定至流量约1.1 m3/s，持续约82 h，再随后逐步减小至约为0.01 m3/s，并趋于稳定，涌水中夹杂着大量破碎岩渣，涌水后，12#隧洞约开挖完好的约70%被涌水带出的岩渣填满，如图2-18所示。

图2-16　隧洞穿越冲沟纵A—A剖面详图

图2-17　隧洞穿越冲沟纵B—B剖面详图

据推断涌水段地质构造为，侵蚀构造中山斜坡地貌区，穿越地层岩性为二叠系上统玄武岩组中段（P2β2）玄武岩，岩体呈散体状结构，大量次生夹泥，不稳定，推断其为山体构造运动上下错动、左右挤压而形成较大型断层破碎带，隧洞横穿破碎带宽度约31.8 m，贯穿隧洞上下，透水性极强，其上下游围岩相对透水性较弱，形成相对隔水边界，开挖破坏相对隔水层，造成大规模涌水。受风化及节理裂隙影响，岩体完整性、内嵌合力差，呈碎碎结构，破碎岩体松散形成巨大孔隙体，地下水位丰富，该段地下水位高于隧洞底板20～30 m，孔隙被地下水填充形成较大的地下水压了，已开挖好隧洞形成了涌水通道，是形成大量涌水的根本原因。

图2-18　12#隧洞穿越较大型挤压破碎带出现大量涌水及碎渣

2.5.4.2　处理原则

首先根据超前钻探、设计文件及地质调查资料，明确涌水水源补给、水质、涌水量、水压等情况后，确定有针对性的治理方案，采取先治水后开挖原则。施工中严格遵循：“杆超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、深排水”的原则进行施工。目前国内外隧洞施工中，涌水处理的方法大体上就分为两大类，即排除涌水的方法（排水法）和阻止涌水的方法（止水法）。本隧洞地下水位线较高，水压了较大。若采用堵水处理地下水将会重新聚集在挤压破碎带的巨大空腔内产生较大的水压力，在地下水压力的作用下，有可能再次出现涌水，存在较大的安全隐患。经分析，该挤压破碎带的处理方案主要采取排水加固法技术方案，具体方案如图2-19、2-20、2-21所示。

2.5.4.3　处理技术方案及施工方法

（1）首先对隧洞被挤压破碎带涌水带出的渣土所填埋的隧洞段进行清渣处理，处理过程中由专人负责监控其渣体的变化情况及已开挖支护完隧洞的变形情况，以确保施工安全。(www.xing528.com)

图2-19　12#隧洞挤压破碎带处理方案示意图

图2-20　超前支护兼固结灌浆施工图

图2-21　初期支护及二期固结灌浆加固施工图

（2）到渣体清理至临近破碎带附近时，采用钢支撑支对临近挤压破碎带段进行行加固处理。为确保安全，在临近挤压破碎带渣体表面浇筑C15，厚50 cm混凝土，以防止挤压破碎带渣体再次涌出，伤及人员。钢支撑采用I18工字钢，间距40 cm，钢支撑各榀间采用φ25钢筋连接，间距50 cm，各榀钢支撑布置φ22，L=1.8 m锁脚和砂浆锚杆，同时采用自进式注浆锚杆对该段进行固结灌浆加固处理，锚杆为φ25，L=4.5 m，锚杆间距为30 cm，排间距为2.0 m。

（3）待临近段加固处理完成后，再采用自进式超前注浆锚杆进行破碎带的固结灌浆及超前支护施工，锚杆为φ25，L=4.5 m，前后排搭接长度为1.5 m，锚杆与洞轴线呈5°角。灌浆采用净水泥浆，浆液水灰比为0.45∶1～0.65∶1，灌浆压力宜控制在0.2～0.5 MPa，根据实际情况具体确定，同时进行排水孔的施工。

（4）超前固结灌浆及超前支护施工完后，拆除临时封盖混凝土，同时进行挤压破碎带段的掘进开挖，每向前掘进约0.5 m后立即进行初期支护，初期支护采用钢支撑采用I18工字钢，间距40 cm，钢支撑各榀间采用φ25钢筋连接，间距50 cm，各榀钢支撑布置φ22，L=1.8 m锁脚和砂浆锚杆，底板浇筑50 cm厚C20混凝土，以增加钢支撑的承载力。

（5）随后再进行开挖和支护，待进尺达到约3.0m后，将对完成开挖段二次固结灌浆进行加固处理。二期灌浆采用自进式注浆锚杆，锚杆为φ25，L=4.5 m，锚杆间距为30 cm，排间距为2.0 m。二期固结灌浆结束后立即打排水孔，排水为φ50，长度为5.0 m。

（6）随后再采用自进式注浆锚杆，进行掌子面的超前固结灌浆和超前支护，此循环为一个大循环。

（7）施工工序为：自进式注浆锚杆超前注浆和支护→掘进（约0.5m）→垫层混凝土浇筑→初期支护（钢支撑施工、管网喷混凝土等施工）→二次固结灌浆（加固）→排水孔施工→自进式注浆锚杆超前注浆和支护工，以此工序循环施工。