文章编号：1672-4011(2013)02-0168-02
1.工程概述
引汉济渭工程是解决陕西省关中地区水资源短缺、有效遏制渭河水生态环境恶化、实现全省水资源优化配置、全面改变缺水局面的战略性工程，规划每年平均向关中调水15.05亿m3。秦岭隧洞是引水工程的咽喉，越岭段全长81.779km，设计流量70m3/s，隧洞平均坡降1/2500，采用钻爆法+2台TBM法施工，总工期6.5年。
岭北TBM施工段地质条件较差，共需穿越14条断层破碎带，预估地下水丰富。按地下水赋存的条件和水力学性质，工程区内地下水分为松散岩类孔隙水、碎屑岩孔隙水、基岩裂隙水和断裂构造水四种类型。预测隧洞施工中，地下水分布不均，洞室多为渗水-滴水状态。但在个别构造发育部位，洞线穿越河谷或顺河谷方向展布，隧洞埋深较浅，河谷段存在张性断层，受断层影响，节理破碎带发育。洞室上部即为地表水系，有常年性水流通过，且洞室埋深相对较浅，地表水与地下水有一定的水力联系，开挖后有出现涌水可能。因此对突然涌水须有所防备。
2.TBM施工中对地下水处理措施
TBM隧洞开挖施工中，对隧洞内渗漏水、地下涌水主要采用以排为主，引排、封堵相结合措施，处理突发涌水的原则为：预测先行，预防为主，防微杜渐，确保安全。
(1)渗漏水处理。①洞内地下水渗出呈不连续滴水点，采用喷射混凝土直接封堵；②洞内地下水沿岩面裂隙缓慢渗出，岩面湿润，经过长时间汇集成水滴，这些地段可先用高压风将岩面的滴水吹掉，立即喷射混凝土直接封堵；③洞内地下水沿岩面裂隙呈线流或股流时，在出水部位钻孔埋塑料软管将水引入洞底部，采用喷射混凝土对表面进行封堵，喷射作业时，应以排水孔为中心由四周向中间喷射。埋管的孔口采用水泥和水玻璃封堵或用浸泡过的药卷锚固剂封堵；④洞室开挖过程中渗水面积较大时，布置一定数量的排水孔，孔内埋塑料软管将水汇流引入洞底部，立即喷射混凝土对表面进行封堵，喷射作业时，应以排水孔为中心由四周向中间喷射。
(2)地下涌水处理。TBM掘进至可能与河流、沟谷相通的断层破碎带及通过长期、短期超前地质预报掌子面前方临近富水带，采用超前钻孔探明隧洞前方地下水及工程地质情况。根据探测钻孔出水量、水压，确定涌水点里程，并依据探测孔出水量、水压的变化采取相应措施处理涌水。①超前钻孔施工。超前探测孔采用普通地质钻机进行钻孔。钻孔前，地质钻机通过材料小车由洞外运至刀盘处。钻机在材料小车上固定后，启动钻机，钻杆通过刀盘进人孔、预先卸下的刀具孔向掌子面前方钻超前探测孔。钻孔时，为防止高承压水突然涌出，钻孔必须在高压滞水层前预留15～20m的不透水层进行防护；②涌水处理措施。a.对于预计涌水量较小，排放不会影响围岩稳定，并且在放水过程中水压减小，采用钻排水孔进行放水，启动洞内排水系统进行排水，TBM继续进行掘进施工；b.对于涌水量较大，并且探测孔在放水过程中水压、水量不减，预计开挖后会造成围岩坍塌时，TBM应停止掘进，除进行必要的排水外，采取超前预注浆进行处理。
3.超前阻水注浆施工
超前注浆阻水主要作用是封堵裂隙、隔离水源、阻塞水点、减少洞内涌水量。TBM隧洞开挖中，根据TSP、HSP、TEAM等长短期超前预报成果、超前探水钻孔及地质工程师对掌子面前方涌水征兆分析，在进入富水带前进行超前阻水注浆施工。阻水注浆前，应保证刀盘前有至少5m的不透水层作为止浆盘，灌注水泥浆液堵水防渗。如TBM已掘进至富水带，刀盘前方掌子面出现大股涌水并伴随塌腔，TBM停止掘进，灌注水泥-水玻璃双液浆阻水，灌浆方式采用分段下行式注浆，注浆孔钻进一段压一段。为防止浆液回流渗入掌子面与刀盘之间及减少浆液渗入量，解决方法为在实际工作面前方设置止浆塞，止浆塞深度应超过10m，采用低压向孔内灌入具有速凝效果的水泥-水玻璃双液浆加速凝固。
(1)超前阻水注浆工艺流程。TBM隧洞开挖超前阻水注浆施工工艺如图1所示。
(2)阻水注浆施工。
1)灌浆孔布置及钻孔机具。超前注浆孔沿TBM指形护盾外开挖轮廓线呈伞形辐射状布置，灌浆孔布置在顶拱120°范围内，以5°～7°外插角打入围岩，一次注浆孔段长度25～30m，掘进长度为注浆长度的70～80%，每段预留30～20%作为下段注浆的止浆盘。在严重破碎带，为防止地下水涌入作业面及下段注浆时跑浆，止浆盘至少应留35%。超前注浆孔测量放点后，采用TBM上配备的超前钻机进行钻孔，钻头直径不小于42mm，钻孔深一般25～30m左右。
2)钻孔。a.根据施工要求和工程师批示的钻孔孔位、孔深、孔径、钻孔顺序进行钻孔，因故变更孔位要征得工程师同意，并记录实际孔位；b.钻孔按灌浆程序分序分段进行；c.钻孔过程中进行孔斜测量，并采取措施控制孔斜，其孔底偏差要符合施工图纸规定；d.钻进开孔部位采取慢速低压钻进，软弱破碎的部位采用干钻法施工，对钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度及其它能充分反映岩石特性的因素进行监测和记录，并提交工程师；e.钻孔结束后，对钻孔用木塞封堵进行保护，直到验收合格为止；
3)注浆管、止浆塞安装。注浆管安装根据确定的注浆方式确定止浆塞的位置。止浆塞采用沾有CS胶泥的麻丝绳在注浆管上绕成不小于钻孔直径的纺锤形柱塞，带有止浆塞的灌浆管采用超前钻机顶入孔内设计要求深度，使灌浆塞与孔壁充分挤压紧实，在灌浆塞与孔口空余部分填充CS塑胶泥，使注浆管与止浆塞固定。注浆管采用Ф42mm钢管，注浆管外露长度不小于30～40cm，以便连接阀门及灌浆管路；
4)注浆。注浆前用高压风将注浆管内的积物进行清理，灌浆设备由洞外通过材料平板车运至主梁下部就位后，接好灌浆管路及水电系统，试运转正常后，准备启动注浆泵进行注浆。注浆视实际地质情况，按可灌比或渗透系数确定注浆类型，一般采用水泥砂浆灌注，对于刀盘前方已出现大股涌水，围岩比较破碎，节理裂隙发育，需要浆液快速凝固时，可使用水泥-水玻璃双液浆灌注，注浆工艺分别说明如下：a.水泥砂浆单液注浆。采用分段上行式注浆，注浆孔一次钻到设计深度，使用止浆塞由孔底分段向外注浆。注浆时浆液水灰比可选1.5∶1、1∶1、0.8∶1三个等级由稀到浓逐级变换，并通过现场试验确定浆液配合比。注浆压力控制在0.5～1.0MPa。注浆完后，立即堵塞孔口，防止浆液外流。注浆中若发生与其他孔串浆现象时，将串浆孔堵住，轮到该孔注浆时，拔出堵塞物，若此时该孔仍有浆液外流，则直接接管注浆，否则用高压风或水冲洗后再接管注浆。注浆时，若压力突升，则可能已发生堵管，立即停机检查处理，若压力长时间上不去，检查是否窝浆或流往别处，可调整浆液配合比，缩短胶凝时间，进行小泵量低压或间歇性注浆，但间歇时间不超过胶凝时间；b.水泥-水玻璃双液注浆。采用分段下行式注浆，注浆孔钻进一段压一段，每段段长5～8m。注浆前，水泥浆液和水玻璃浆液分别在两个容器内，按一定配比配制好待用。拟定配比为水泥∶水玻璃=1∶1～1∶0.8，水玻璃采用出厂浓度42～45Be'，模数2.4～2.8水玻璃原浆，稀释成35Be'使用。注浆压力在0.5～1.0MPa之间，初拟为0.6MPa，注浆管联接好后，先压水检查管路畅通后，开动双液注浆泵，通过闸阀使水泥浆与水玻璃浆液在注浆管内混合，再通过注浆管压入地层。
超前预注浆后至开挖前的时间间隔，视浆液种类为4～8h。TBM掘进时预留注浆长度的20～30%作为下段注浆的止浆盘，防止下一次注浆时孔口跑浆。[ID：8047]
