牡绥铁路双丰隧道富水第三系砂泥岩地层超前注浆加固施工技术

发布时间：2019-10-23 13:49

【摘要】：双丰隧道是牡绥铁路最长隧道和重点控制性工程。隧道洞身长约2.3 km段穿越第三系砂泥岩及砂泥岩与其他岩层接触带的地层,其中第三系砂泥岩成岩作用差,属于极软岩;而隧道埋深较深,地形起伏不大,地下水在第三系砂岩及砂泥岩与其他岩层接触带处呈现富集,具有水量大、补给来源广和空间分布极不均一的特点,导致隧道变形大,塌方、涌水涌泥的风险极高,造成施工困难。结合本地层特点研究并采用上半断面加固全断面的超前注浆加固方案,经综合效果评价和施工开挖验证,加固效果良好,有效地保证了隧道的施工安全和顺利贯通。
【图文】：

平面布置图,双丰,平面布置,隧道

谥脸隹谝来挝?‰的上坡，坡长959m;6‰的下坡，坡长1000m;11‰的下坡，坡长4500m;5‰的下坡，坡长778m。隧道原设计设置斜井2座，按进、出口工区及1、2号斜井工区共4个工区组织施工，其中1、2号斜井相向施工，共承担正洞3200m的施工任务。由于第三系砂泥岩地层成岩作用差，围岩松散破碎，且第三系砂岩及砂泥岩与其他岩层接触带处地下水富集，水量大、补给来源广和空间分布极不均一，导致隧道变形大，塌方、涌水涌泥的风险极高，造成施工困难。因此，施工过程中在1、2号斜井工区内分别增设洞内迂回平导［16］，如图1所示。图1双丰隧道平面布置示意2施工遇到问题及处治方案隧道位于东北新华夏系构造体系第二隆起带－老爷岭隆起，表覆玄武岩盖，下伏花岗岩、花岗闪长岩、安山玢岩等基岩，中间沉积松软的第三系砂泥岩，砂泥岩与其他岩层接触带在隧道洞身附近起伏很大，地质条件极其复杂。经统计，隧道洞身长约2.3km段位于第三系砂泥岩及砂泥岩与其他岩层接触带地层。其中以泥岩为主的第三系砂泥岩属于极软岩，成岩作用差，空间分布极不均一，多含朽木、树叶等有机物;第三系泥岩具有节理裂隙发育，抗压强度低，渗透性差，具弱～中等膨胀性的特点，且失水易开裂剥落，遇水软化分解，强度急剧降低;第三系砂岩则风化严重，基本呈散砂状，无自稳性，导致隧道变形大，塌方和涌水涌泥风险极高，造成施工困难。2012年7月7日，隧道DK466+608处开挖揭示第三系砂泥岩后出现涌水涌泥，涌泥总量共约5000m3，稳定后出水量达130m3/h;2013年9月23日，隧道DK466+565处再次发生涌水涌泥，涌泥总量共约7500m3，稳定后出水量达200m3/h。涌水涌泥造成以溃口点为中心的附近围岩大面积受扰动，并形成了一个规模很大且不规则的漏斗

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劈裂充填泥岩地层裂隙和局部固结砂岩地层。3.2注浆设计结合现场施工工法并满足钻机作业空间要求，注浆利用净高为5m的上半断面对全断面进行帷幕注浆加固。考虑2次涌泥后造成隧道拱顶以上围岩为松散软弱的岩体，同时为保证注浆加固效果并提高施工效率，横断面设计3圈孔，其中上台阶浆液扩散半径均按1.5m设计，终孔间距按2.3m设计;下半断面及工作面内浆液扩散半径按2.0m设计，终孔间距按3.2m设计。纵向每循环加固长度按32.5m设计，设3个终孔断面，其中9.5、17.5m处分设2个补孔断面。注浆设计参数详见表1，注浆设计如图2所示。表1注浆设计参数参数名称加固范围纵向径向浆液扩散半径/m终孔间距/m注浆方式注浆速度/(L/min)注浆终压/MPa分段长度/m钻孔数注浆孔玻纤锚杆加固孔/个鐖42mm钢管加固孔/个检查孔管棚支护孔/个参数值DK466+467～+529(62m)开挖面及拱墙开挖轮廓线外6m1.5/2.02.3/3.2前进式分段注浆与钻杆后退式分段注浆相结合30～1103～4前进式5～8后退式2～473(单侧)50(单侧)注浆孔5%～10%(结合使用)53(循环)备注单侧加固长度32.5m，两侧注浆范围搭接3m(含止浆墙)可根据现场地质情况调整注浆结束后可根据注浆过程中探测的薄弱位置进行补充注浆图2超前注浆设计(单位:cm)每循环设计注浆孔可分为123个长为12.50～33.05m的帷幕注浆孔和53个长均为31m的管棚注浆孔。其中管棚孔兼作周边补充注浆孔和检查孔，可进一步提高隧道拱部的地层承载能力，按拱部144°范围设置，环向间距30cm，外插角5°。而帷幕注浆孔主要分以下3类。第7期杨昌贤，马志富，张凤武，等—牡绥铁路双丰隧道富水第三系砂泥岩地层超前注浆加固施工技术127
【作者单位】：中国铁路设计集团有限公司;哈牡铁路客运专线有限责任公司;中铁十九局集团第二工程有限公司;
【基金】：中国铁路总公司科技研究开发计划重点课题(2013G011-B) 铁道第三勘察设计院集团有限公司科研开发重点课题(721332)
【分类号】：U455.49

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