1 引言

    隧道是鐵路工程建設(shè)的重要形態(tài)，確保隧道工程的高質(zhì)量建設(shè)，對(duì)于我國(guó)基礎(chǔ)交通網(wǎng)絡(luò)完善和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大影響。隧道斷層施工前，進(jìn)行泄水降壓施工極為關(guān)鍵。結(jié)合梁山隧道工程建設(shè)實(shí)際，提出一種全新化的泄水降壓方式——磁性浮球液位計(jì)。本文就磁性浮球液位計(jì)施工要點(diǎn)展開(kāi)分析。

 

    2 工程概況

    梁山隧道位于福建省漳州市境內(nèi)，全長(zhǎng) 9888m。隧道范圍屬低山地貌，地形起伏較大，相對(duì)高差 200～400m，洞身較大埋深 680m。施工過(guò)程中，1 # 斜井工區(qū) L7 斷層極其富水，有涌泥現(xiàn)象發(fā)生，涌泥物質(zhì)為全風(fēng)化花崗巖夾輝綠巖、閃長(zhǎng)玢巖，總涌泥量 4.8×10 4 m 3 ，對(duì)隧道施工造成較大阻礙。對(duì)此，本項(xiàng)目采用磁性浮球液位計(jì)法對(duì)其進(jìn)行泄水降壓。

 

    3 磁性浮球液位計(jì)的工藝原理及特點(diǎn)

    3.1 磁性浮球液位計(jì)的工藝原理

    梁山隧道施工中，斷層區(qū)與的風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，并且地層水含水較大，對(duì)此，施工人員進(jìn)行了磁性浮球液位計(jì)工藝的工藝。具體而言，該工法以全風(fēng)化深埋富水花崗巖為基礎(chǔ)，在其巖體上設(shè)置 1 組相互咬合的水平旋噴樁，并確保其呈梅花形分布。單組旋噴樁總數(shù)為 7根，其中，周邊 6 根，中心 1 根（見(jiàn)圖 1）。泄水降壓控制中，泄水通道處于旋噴咬合樁樁體中間，周圍 6 根相互咬合旋噴體為泄水通道護(hù)壁，同時(shí)，在泄水通道的孔口安裝帶球閥的孔口管。在其作用下，巖層中的清水得以有效排除，而固體物質(zhì)的以保留，有效地提升了全風(fēng)化深埋富水花崗巖的泄水降壓質(zhì)量。

 

    3.2 磁性浮球液位計(jì)的工藝特點(diǎn)

    作為一種全新化的泄水降壓方式，磁性浮球液位計(jì)對(duì)于富集水底層的排水控制和壓力調(diào)節(jié)具有深刻影響。從梁山隧道工程建設(shè)過(guò)程來(lái)看，其工藝技術(shù)的應(yīng)用具有以下特點(diǎn)：（1）自制水平鉆機(jī)是磁性浮球液位計(jì)鉆孔掘進(jìn)的主要設(shè)備，該設(shè)備結(jié)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)單，而且扭矩及水平力強(qiáng)大，其能夠有效地滿足隧道工程泄水降壓的需要，具有工法簡(jiǎn)單、工序單一、效益較高的特征； （2）本項(xiàng)目建設(shè)中，中心孔泄水通道的排水能力保持在 6.5m 3 /h，而 6 根相互咬合旋噴體能夠防止塌孔或全風(fēng)化物質(zhì)進(jìn)入泄水通道，有利于富水易塌軟弱圍巖的穩(wěn)定,故而泄水降壓效果較為突出；（3）與傳統(tǒng)施工方式相比，先加固后排水是磁性浮球液位計(jì)法應(yīng)用的基本特征，其有效地避免了超高水壓都會(huì)施工人員的傷害，具有較高的安全性、可靠性  。

 

    4 磁性浮球液位計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)

    作為一種高效化、安全化的泄水降壓方式，磁性浮球液位計(jì)法的應(yīng)用對(duì)于隧道工程建設(shè)指令提升和效益獲得具有較大影響。要實(shí)現(xiàn)其技術(shù)應(yīng)用的水平的提升，施工人員就必須注重以下要點(diǎn)的全面把控。

 

    4.1 施工流程

    梁山隧道工程建設(shè)中，施工人員嚴(yán)格按照施工準(zhǔn)備、鉆孔、旋噴、泄水孔設(shè)置、洞內(nèi)排水渠道、泄水降壓的順序進(jìn)行施工，提升了隧道斷層泄水降壓施工質(zhì)量（見(jiàn)圖 2）。

 

 

    4.2 施工準(zhǔn)備

    充分全面的前期準(zhǔn)備工作能夠促進(jìn)磁性浮球液位計(jì)的高效實(shí)施。梁山隧道工程建設(shè)中，施工人員的準(zhǔn)備工作包括：（1）進(jìn)行鉆機(jī)設(shè)備檢查，確保其整體性能的良好； （2）高壓注漿泵是磁性浮球液位計(jì)施工的重要設(shè)備，施工人員對(duì)其管路的暢通情況進(jìn)行檢查，并確保壓力表運(yùn)作正常；（3）進(jìn)行樁位側(cè)方，在隧道側(cè)壁測(cè)量出 7 個(gè)相互咬合旋噴樁樁位，用鋼筋作好樁位標(biāo)志,并編好每組里的 7 個(gè)樁號(hào)。其中，樁徑為 500mm，樁間距和咬合分別為 0.35m 和 0.15m。

 

    4.3 鉆孔、旋噴

    鉆孔和旋噴是磁性浮球液位計(jì)施工技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目鉆孔施工中，施工人員按探孔的角度對(duì)初始鉆孔角度進(jìn)行確定，并確保在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆機(jī)的循環(huán)液壓力為 1~2MPa。同時(shí)避免砂石堵住噴嘴。在一些自穩(wěn)極差的地層，施工人員采用鉆注結(jié)合工藝，即在施工過(guò)程中采用前進(jìn)式后退注漿，通過(guò)此法分段注漿，使塌方體穩(wěn)固后逐步推進(jìn)，保證隧道安全和塌方體的改良，同時(shí)也為旋噴注漿創(chuàng)造條件。

    旋噴施工能夠有效地提升巖體穩(wěn)定程度，防止塌孔或全風(fēng)化物質(zhì)進(jìn)入泄水通道。梁山隧道工程建設(shè)中，旋噴施工技術(shù)要點(diǎn)包括：（1）進(jìn)行噴漿參數(shù)的規(guī)范設(shè)置，本項(xiàng)目水和水泥按照 1∶1 的比例進(jìn)行混合，注漿壓力為 28~35MPa；（2）當(dāng)噴漿位置距離孔口掌子面為 0.5m 時(shí)，停止噴漿施工；（3）當(dāng)高壓旋噴注漿完成后，在循環(huán)液排出口處安裝壓力表，然后用 250 泵補(bǔ)注漿，注漿壓力控制在 0.8~1.0MPa。在其控制下，全風(fēng)化富水花崗巖的穩(wěn)定性得以有效提升；（4）對(duì)旋噴過(guò)程中的中斷現(xiàn)象進(jìn)行控制，譬如，當(dāng)旋噴因機(jī)械故障中斷時(shí)，確保其中斷時(shí)間控制在 2h 以內(nèi)，而當(dāng)旋噴中斷超過(guò) 2h 時(shí)，確保鉆桿伸入到注漿體 1m 以上，確保凝結(jié)體整體的連續(xù)性； （5）進(jìn)行旋噴返漿總量的控制，確保返漿量控制在規(guī)范規(guī)定的 20%，同時(shí)返出的漿液及時(shí)排至地表，當(dāng)注漿結(jié)束后，鉆桿、噴漿設(shè)備的鉆頭進(jìn)行清洗，防止噴嘴堵塞現(xiàn)象發(fā)生。

 

    4.4 設(shè)置泄水孔

    泄水孔設(shè)置的目的在于實(shí)現(xiàn)地層中富集水的有效排除，降低地層整體壓力。本項(xiàng)目旋噴樁施工結(jié)束 48h 后，施工人員進(jìn)行了泄水孔的具體施工。首先，將鉆機(jī)移動(dòng)到注漿位置，然后鉆頭對(duì)正水平旋噴樁體的中心位置鉆設(shè)泄水孔，鉆至對(duì)面巖盤后退出鉆桿；較后，進(jìn)行加固圈加強(qiáng)，并安裝球閥，進(jìn)行泄水孔的試排施工。

 

    4.5 泄水降壓

    當(dāng)泄水孔試排結(jié)束，且孔位運(yùn)作正常時(shí)，應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)排水渠道設(shè)置，并落實(shí)泄水降壓具體施工。梁山隧道工程建設(shè)中，施工人員在確保泄水孔排水能力穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)洞內(nèi)環(huán)境位置設(shè)置排水溝，同時(shí)在泄水孔下面設(shè)置集水通道，把每個(gè)泄水孔流出的水，匯集到一個(gè)渠道，較后設(shè)置排水明溝，將巖層中水分集中引導(dǎo)中心水溝，并排出到隧道洞外。為防止泄水孔損壞現(xiàn)象發(fā)生，本項(xiàng)目的泄水降壓采用專人負(fù)責(zé)制，即由 3 人每組進(jìn)行輪流值班，做好排水記錄；同時(shí)在孔口管安裝壓力表，隨時(shí)可以觀測(cè)孔內(nèi)水壓力。在其控制下，工程 1 # 斜井工區(qū) L7 斷層中的水壓得以有效降低，保證了隧道斷層施工的安全性。

 

    5 結(jié)語(yǔ)

    磁性浮球液位計(jì)對(duì)于隧道斷層高壓富集水的排除具有較大影響。實(shí)踐過(guò)程中，人們只有充分認(rèn)識(shí)到磁性浮球液位計(jì)技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，并在其工藝原理把控的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)把控前期準(zhǔn)備、鉆孔、旋噴、泄水孔設(shè)置、排水渠設(shè)置、泄水降壓的工藝要點(diǎn)，才能確保磁性浮球液位計(jì)技術(shù)應(yīng)用水平的提升，繼而推動(dòng)隧道工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展