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浅谈富水隧道注浆堵水施工技术及应用

摘要：隧道工程建设施工在我国比较常见，主要是解决交通拥挤问题，对部分可以利用的道路进行开发。富水隧道注浆堵水施工在我国公路建设的应用还不普遍，使得工程建设施工受到阻碍。富水隧道的地质条件较差，在施工过程中容易产生渗漏问题，影响工程建设及运营安全性。文章主要通过分析富水隧道注浆堵水施工的作用，对施工技术及其应用进行简要的探讨。
关键词：富水隧道；注浆堵水技术
前言
在我国社会经济发展的过程中，尤其是随着国家西部大开发战略的实施，隧道工程项目数量逐渐增多，随之而来的，是其中遇到的问题不断增多。富水隧道工程经常会产生涌水或者突泥现象，不仅给工程建设施工造成了较大的难度，还会产生一定的环境影响。虽然我国当代的工程建设施工技术不断加强，但是在这方面的技术还是以“疏”为主，“堵水”是特殊情况下才会采取的措施。因此，注浆堵水施工技术在公路建设中比较少见，是解决特殊要求下隧道渗漏水的强化措施，如水下隧道、水库下穿隧道等防止水渗漏的方法，极大地提高隧道工程建设施工安全性，降低施工管理工作的难度，使得隧道建设施工更加安全稳定。
1工程概况
过坝隧道是陕西省镇安县抽水蓄能电站对外交通工程的组成部分，其围岩为中风化花岗岩，围岩节理裂隙发育，隧道为双向两车道，起讫桩号为K21+646~K24+533，全长2887m。其中K21+800~K22+400段位于水库水位下20m，距水库横向距离200m，地下水发育，设计采用全断面径向注浆固结围岩堵水。国家电网要求是：本段隧道在衬砌施工前，不得有滴漏水现象。因此在施工中采取注浆堵水而不是引排水，如何“堵”水成为本段隧道施工的关键环节。
2注浆堵水施工
2.1富水隧道注浆堵水施工的作用
公路隧道工程建设施工处于不同的场地时，地质条件存在较大的差异，要保证工程建设施工质量，就需要做好地质分析工作。富水隧道的特点是岩层中含水量高，部分地带会形成洼地，给公路隧道施工带来较大的阻碍。过坝隧道水下段工程在建设施工中容易流失地下水，较大程度地破坏生态环境，同时会给电站蓄水发电造成极大的影响。
在针对过坝隧道水下段建设施工时，不能对隧道进行常规引排水施工，而是需要将施工重点放在堵水上，对水进行注浆封堵，利用有效的方案做好规划工作。“引排水”施工方式会使得围岩节理裂隙中充填物流失，使闭合式节理裂隙成为开口式节理裂隙，抽水蓄能电站水库的蓄水就会通过开口式节理裂隙向隧道渗漏，通过常规隧道引排水设施流失，给电站发电造成极大的困难。本段隧道注浆堵水施工能够有效解决施工过程中的问题，控制其对生态环境的影响，有效保证抽水蓄能电站的蓄水发电要求，给国家西部经济发展提供能源动力。
2.2地质预测
在利用注浆堵水施工技术开展过坝隧道水下段施工前，施工人员需要做好全面的准备工作，结合管理人员、设计人员、监理人员、建设方人员、地质工程师、有关水患治理专家等对注浆堵水方案进行完善。在施工之前，工作人员对地质进行预测，明确地质条件，做好超前地质预报工作。在这个过程中，施工人员利用超前钻孔探水和工作面地质描述及红外线探测综合进行探水工作，利用地质雷达进行超前地质探测。地质预报能够让施工人员明确工程建设中的不良地质，对工程施工距离进行分析控制，提前做好技术准备工作，使得不良地质能够得到较好的处理。工作人员在预测地质时，需要对工作面的地质情况进行了解，通过合理的描述绘制出准确的地质柱状图。在完成地质预测之后，施工人员需要对地下水的含量进行分析，提前做好处理方案，使得注浆堵水施工技术得以准确应用。
2.3设备选用
富水隧道施工与其他公路隧道施工存在较大的差异，需要利用的设备也有所不同。在利用注浆堵水施工技术时，施工人员需要对设备进行科学合理的选用。施工人员需要根据隧道的几何尺寸，对钻孔台车进行选用，过坝隧道选用能360°旋转钻孔的履带式钻机，注浆机采用低压力注浆机，电子自动注浆记录仪，通过低压缓慢注浆，对隧道开挖轮廓线外4.5m内围岩注浆固结，以水泥浆渗透进围岩内部排除围岩内水分，使其成为防水墙。
2.4选择材料
对注浆材料的选择关系到富水隧道注浆堵水施工质量，还会影响工程建设施工中的成本控制对于注浆堵水施工技术的效用体现有一定程度的影响。在选择材料的过程中，施工人员需要对隧道地下水的渗漏情况进行分析，根据不同的情况选择不同的注浆材料。过坝隧道水下段绝大部分段落地下水仅是渗水，3段共120m为涌水，经试验测量，个别渗漏孔涌水量达20L/min。因此在施工中根据具体情况选取单液水泥浆、双液水泥浆或者单液、双液注浆搭配使用，还需要加强对水灰比的控制。在注浆堵水施工的过程中，要对浆液凝结时间进行合理控制，使得材料的应用发挥作用，不致让浆液随地下涌水流失而导致堵水成本增加。对于部分涌水情况严重的，需要考虑利用混合注浆的方法施工，施工人员需要对注浆的时间进行控制或采取间歇注浆，还要对出水量进行观察，过坝隧道对涌水量严重地段先采用水玻璃-水泥浆双液注浆快速堵水，在出水量减少后，采用低压水泥浆液缓慢注浆固结围岩；对于部分围岩裂隙比较宽的地段，施工人员需要在注浆施工的过程中在浆液中加入化学剂，对浆液的凝结时间进行调整。
3富水隧道注浆堵水施工技术
3.1钻孔分流技术
过坝隧道水下段裂隙水压较高并且水量较大的出水点中，采用钻孔分流技术。采用钻孔分流技术，可有效避免高压富水隧道在浆液凝固的过程中，浆液随着水的流动而流失，导致注浆堵水效用不明显，利用钻孔分流技术，降低水压实现浆液固结从而达到封堵作用，为工程建设施工提供前提条件。钻孔分流技术需要事先明确出水点的位置与出水状态，对隧道的断面局部涌水范围进行划分，使得出水程度的判断更加精准。然后根据出水量与水压设置分流孔，增加出水路径，从而降低局部出水范围的水流量与水压力。在设置分流孔的过程中，控制裂隙水量大小压力使其适合于注浆固结，使得注浆堵水施工效果得以增强。
3.2表面嵌缝技术
表面嵌缝技术主要是减小围岩表面裂隙的出水量，利用分流减压孔的分流与减压作用，降低出水压力。过坝隧道水下段在开挖成型后，先记录出水情况，然后进行锚网喷初期支护，再根据喷射混凝土表面出水情况钻注浆孔，根据注浆浆液渗漏情况对喷射混凝土表面进行嵌缝。在利用这种技术时，施工人员需要对嵌缝材料进行合理选择，利用表面嵌缝技术防止或者减少注浆时产生漏浆现象的几率，对于提高施工效率有较大的意义。
3.3深层注浆加固技术
过坝隧道的高水压、大流量出水点是工程建设注浆固结堵水的重要位置，在对其进行施工的过程中，事先明确施工要点，使得深沉注浆加固技术发挥作用。过坝隧道富水段采用深层注浆加固技术，加深注浆孔至6~9m，对集中出水点进行有效封堵，采用从集中出水点扩散注浆或采用出水点外5m包围注浆，通过深层注浆加固施工提高注浆堵水效果及隧道施工的稳定性与安全性。注浆过程中需要控制注浆孔间距及孔径，富水地段减小注浆孔间距。深层加固钻孔方向需要结合结构面与隧道的断面方向进行确定，在明确水压与水量之后确定钻孔深度，按照正确的顺序进行封堵。
3.4浅层注浆封堵技术
过坝隧道针对低水压、小流量渗漏水采用浅层注浆封堵技术。利用浅层注浆封堵对出水点与周边进行封堵，使得处理工作更加全面。浅层注浆封堵技术是根据节理裂隙面、隧道断面的方向确定浅层封堵钻孔方向，结合裂隙的发育深度与宽度对注浆孔间距进行调整。浅层注浆封堵可以防止地下水溢流，全面加强封堵效用。
3.5水压试验
水压试验，也称闭水试验，目的是为了检验富水隧道注浆固结堵水施工效用，通过试验对注浆堵水技术的应用进行调整。在注浆施工之前，施工人员需要利用水压试验对裂隙的产生或者出水现象进行测量和判断。在注浆固结堵水后，再次进行水压试验，记录仪显示水进入围岩的单位时间流量满足规范要求，则表示注浆固结堵水达到要求。
4富水隧道注浆堵水施工技术的应用
过坝隧道在注浆堵水施工技术的过程中，技术人员首先明确了施工要点，制定了不同情况下的处理方案，减少施工过程中遇到的问题。在注浆堵水前，对特种注浆材料的加入进行分析：主要对水玻璃、水下抗分散剂、液态速凝剂与聚合物纤维的配比进行试验，在对堵水材料进行应用时，保证其对高水压与大水量的裂隙涌水处理达到注浆封堵效用。对于富水隧道工程来说，对技术的应用需要结合隧道断面的出水量与出水面积、地质构造等进行分析，同时不同的工程建设施工场地其地质条件不同，对施工人员的要求也存在差异。在制定注浆堵水方案时，不仅需要注重堵水技术的适用性，还要对隧道节理裂缝的发育情况进行观察。在实施封堵措施的过程中，其需要对钻孔分流、表面嵌缝、浅层封堵与深层加固等进行综合考虑，使得各类钻孔的位置更加准确。对于水压较高、水流量大的隧道，需要将钻孔分流与深层加固施工技术结合起来，做好深层围岩内部处理工作。在确定隧道断面与节理裂隙面之后，就需要明确钻孔方向；在确定钻孔深度时，要以隧道出水量大小与裂隙宽度为基准，还要控制注浆量。处理的过程中，需要对注浆材料、时间等进行控制，结合工作经验对处治段落反复、多次注浆固结堵水，过坝隧道水下段注浆固结堵水已满足国家电网要求，做到衬砌前初期支护表面滴水不漏。
结语：
在利用注浆堵水施工技术的过程中，需要事先明确施工要点，做好管理工作。在对不同的技术进行利用时，要结合不同的施工情况制定措施，使得注浆堵水效用有效实施，提高工程建设的企业经济效益与社会效益，可为类似隧道堵水施工提供借鉴。
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