矿山法隧道地下水控制技术研究:露天开采矿山,地下水的影响有哪些
时间：2019-05-16 03:17:09 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：在富水地层中修建的矿山法隧道，需根据工程的周边环境、隧道埋置深度、工程及水文地质条件以及隧道断面尺寸，选择合理的隧道施工辅助措施，控制地层持续失水，从而达到避免地层变形、地表发生沉降的目的。本文结合一段矿山法隧道施工为例，探讨在富水地层中采用注浆技术进行加固堵漏的工艺，为在复杂水文地质条件下隧道开挖技术的提高提供了技术保障。
关键词：富水地层；矿山法隧道；注浆；地下水控制技术
Abstract: In the design and construction for mining method tunnels in the saturated stratum, the paper chooses some reasonable auxiliary construction measures for mining method tunnel to control the stratum losing sustained which can cause stratum deformation and surface settlement according to the circumference environmentof the project, the embedded depth of tunnels, engineering and hydrogeological conditions, and the tunnel section size. In the case of a mining method tunnel, the paper discusses the grouting injection reinforcement and leakage treatment, which provides technical support for the improving of tunnels excavation technology in the complex geological conditions.
Key words： saturated stratum; mining method tunnels; grouting；groundwater control technology
中图分类号： P641文献标识码：A文章编号：
复杂水文地质条件下的大隧道，开挖排水后，易造成地下水压力差的存在而不断渗出，形成多条渗水通道，使地层持续失水，土层空隙及节理裂隙固结收缩，引起地层、地表出现超前、超大范围的变形及沉降。并且，如果在施工过程中出现突发涌水，不仅会影响施工进度，还容易造成隧道穿越区域地下水生态的破坏。地层的持续失水是造成地层变形、地表沉降的最根本、最主要原因之一。目前国内在富水地区修建地铁隧道，多采用“以堵为主、限量排放”的治理原则进行，保证隧道周边生态环境不被破坏，防止周边溪流、泉眼等不会因隧道施工而枯竭。本文以一段矿山法隧道施工为例，探讨用注浆技术控制地下水的特点以及适用条件。
1 工程概况
广州轨道交通三号线北延段广州东站～燕塘站区间为矿山法隧道区间，线路出广州东站折返线后向北延伸，下穿瘦狗岭军事禁区、省农垦物资总公司宿舍、在建银燕地产公司办公楼、粤垦路、禺东西路立交系统1.5标立交及燕岭路人行天桥，最后到达燕塘站。区间左线设计里程范围为ZDK0+036～ZDK0-500.525,全长543.014m；区间右线设计里程范围为YDK0+036～YDK-0-500.525,全长536.525m。线路最小半径为800m，埋深24.78～139.1m。沿线地面条件复杂，经过的建筑物主要有地下军事设施、城市交通主干道、高架桥、建筑物等，车流量大，人员密集，建筑稠密，地面高程26.67～103.07m，高差76.40m。
区间采用矿山法施工，于里程YDK0-386处设置施工竖井及横通道以实现土石方外运及设备吊装。
2 工程地质与水文地质
2.1 地形地貌
本段主要为低山丘陵地貌，沿线经过剥蚀残丘和山间小盆地，地形起伏较大，其中瘦狗岭山峰高达105.61m，其余大部分地段地起伏较为舒缓，最低处标高为16.64m，地面高差达88.97m。
2.2 工程地质
广州东站～燕塘站区间岩层岩性复杂，岩石强度大，软硬夹层较多，中微风化花岗岩球状风化发育，花岗岩片麻岩分布较广。本区间隧道埋深较大，穿越地层主要为（见图1广州东站～燕塘站区间地质纵剖面图）微风化花岗岩带、中风化混合花岗岩层、 强风化花岗岩层、全风化花岗岩层；区间部分地段隧道拱部围岩为 强风化花岗岩层、全风化花岗岩层，两类花岗岩岩层均具有遇水崩解、软化的特征，这些地质条件对隧道开挖影响较大。
图1广州东站～燕塘站区间地质纵剖面图
2.3 水文地质
区间地下水水位埋藏变化较大，稳定水位埋深为0.50～15.50米，平均为4.12米，但在瘦狗岭山体下330米长度内，水头高度最高达到95米。
整个隧道开挖断面具有弱透水性，但在强风化和中风化裂隙或构造发育地段，有一定富水性，具承压水特性，地下施工中会引起水头差，造成隧道范围内土体失水沉降或者隧道内涌水、突水的事故，矿山法隧道开挖时沉降控制难度大。
3 注浆设计
3.1 隧道初支3m径向堵水注浆
在隧道进行开挖支护后，对围岩裂缝密集处或有渗涌水地段采用初支背后3m范围内注浆堵水的方式进行处理，按10米为一个区段分段依次注浆，注浆孔按1.5米的间距布设，根据岩层的倾向确定注浆钻孔的方向，必要时加密布孔。注浆采用孔口阻塞式注浆、浆液孔口混合的方法。浆液采用双液浆，注浆压力控制在2～3MPa，间隔跳注。径向注浆孔和泄水管示意图见图2。
3.2全断面超前深孔注浆
考虑到部分隧道穿越、、地层，为保持掌子面开挖稳定，进行全断面超前深孔注浆。每次超前注浆的长度为30～50米，进行长距离深孔注水泥-水玻璃双液注浆。在掌子面的周边按500mm～1000mm的间距布孔（见图3），底部布置双排孔。注浆终压4～5MPa，上半部分孔扩散距离约3～4m，下半部分孔扩散距离约1m左右。注浆浆液配比按照现场注浆效果调整。
图2径向注浆孔和泄水管示意图 图3 掌子面超前注浆孔位布置图
4 注浆施工方法
4.1 3m径向堵水注浆施工
每个注浆单元从低高程端开始在洞身按2m间距全断面按环向布置放射性钻孔，环与环间分序施工（环距2m），先施工奇数排的注浆孔（孔深3m），再施工偶数排的注浆孔（孔深5m），且环内钻孔（孔距1.5m）也按两序施工，各孔均按一孔做一段进行注浆处理。各部位先施工先导孔，在注浆前进行压风或压水投红，做连通试验，检查已被砼覆盖岩面的连通性，并结合钻孔冲洗、裂隙冲洗。但对不同地层，施工方式和工艺、材料不尽相同。
（1）钻孔：采用金刚石钻头、合金钻头严格按设计图纸钻孔，孔口位置偏差不超过5cm，孔底位置偏差不超过孔深的1%。钻孔应清洗干净，并做好钻孔检查记录。
（2）浆液配比：注浆采用PO42.5的普硅水泥；水玻璃钢采用模数2.8～3.5，波美度为45。
