山西引黄隧洞涌水封堵灌浆施工技术

开工时间：2013 年 3 月

开始出现渗水：2014 年 6 月

主要问题描述：部分支洞拱顶裂隙渗水和掌子面大量涌水。其中，15#、16#、18# 施工支洞涌水量达到 65～120 立方米/h，造成开挖施工中断，需采用工程措施处理。

工程简介

山西省中部引黄施工25 标工程位于山西省吕梁市石楼县境内，为山西省中部引黄工程西干线的一个施工标段。

工程共 6 条施工支洞和 1 条交通洞，施工支洞总长 4.23 km，支洞控制主洞总长 22.8km。支洞坡度在 22.79%～43.71%，施工支洞为城门洞型，宽3.65 m，高 3.2 m；施工主洞为城门洞形断面，净宽 2.5 m，净高 3.24 m。

施工主洞洞底埋深 178～456 m，围岩岩性为三叠系中统二马营组上段（T2er2）砂岩与泥岩互层。地下水位位于洞顶以上。围岩工程地质分类为Ⅳ类。泥岩段长度占该段隧洞约 44%，砂岩段长度占该段隧洞约 56%。隧洞开挖施工过程中部分洞段产生涌水、突水。

渗水、涌水原因分析

施工支洞和主洞出现渗水和涌水的部位主要为Ⅳ、Ⅴ类围岩。因地质条件为砂岩与泥岩互层，泥岩为防水层、砂岩为渗水层，所以出现渗涌水的部位基本都会发现与洞轴线大致垂直的裂隙，渗水通过垂直裂隙渗出。

支洞和主洞埋深较大，出现渗水部位的岩石破碎，围岩节理发育，垂直裂隙内有软弱充填物。出现渗水后，测量队根据隧洞渗水桩号，对洞外地形进行调查，发现渗水部位上方的地形大部分会存在冲沟或小河，说明洞内渗水与洞外的地形有较大的关联关系。

经分析，在隧洞开挖前，地表水通过长期渗透，在岩层中形成了岩层裂隙水。开挖后，在岩层裂隙较多的部位渗出，故垂直裂隙发育的隧洞渗水概率较大。受埋深大的影响，出现渗水和涌水的部位涌水压力较大。

堵漏灌浆设计

针对隧洞渗水的情况，主要分为已开挖渗水层渗水、未开挖掌子面涌水，按两种渗水情况分别设计了隧洞渗水层灌浆和隧洞涌水灌浆两种灌浆方式。

隧洞渗水层灌浆主要针对已开挖顶拱和侧墙出现渗水的部位，通过灌浆减小渗水量。因未进行二衬支护，采用无盖重方式灌浆。

在渗水部位沿两边向中间钻孔，注浆孔与岩壁呈30°~45°角。孔位环向间距约 1.5 m，排距 2.5 m，按梅花形布置。具体孔位根据现场灵活布置，单孔钻孔深度 3.0～3.5 m，孔径为 38 mm。灌浆材料采用 PO42.5 纯水泥浆液，掺加水玻璃速凝材料，采用 3∶1、1∶1、0.6∶1 三级水灰比。灌浆压力采用 1 MPa。

隧洞涌水灌浆主要针对出现涌水的炮孔，通过超前钻孔，引出掌子面前方的裂隙水，一次灌注，将掌子面前方的垂直裂隙和水平裂隙封堵，为开挖创造干地施工环境。主要分为超前探孔和超前灌浆孔。

超前探孔布置在掌子面中心，倾角与施工支洞倾角一致，钻孔孔深 30 m，钻孔孔径 Φ80 mm。主要目的是钻穿隧洞前方垂直洞轴线的裂隙。

超前灌浆孔孔径 80 mm，布置两环，孔位环向间距 1.5 m，排距 0.5 m，按梅花形布置。具体孔位根据现场灵活布置，渗水情况不太严重的地方适当减少。注浆孔深度30 m，沿洞轴线外偏 10°～20°。全断面布置注浆孔 16孔，钻孔进尺 480 m。

灌浆材料采用 PO42.5 纯水泥浆液，掺加水玻璃速凝材料，采用 1∶1、0.6∶1 两级水灰比。灌浆压力采用2 MPa。

灌浆效果

隧洞渗水层集中渗水灌浆处理后止水堵漏效果明显，在施工中集中渗漏的垂直裂隙处理后基本可以将渗水全部封堵。

掌子面灌浆效果通过灌浆，有效封堵了掌子面前方的裂隙渗水和涌水。

（原文发表于《中国建筑防水》2017年第1期）