【正文】 17＇18＇19＇（4）徑向注漿（=8m）下導(dǎo)坑徑向注漿（=8m）是在下導(dǎo)坑開挖完成后，通過采用MKD5S鉆機(jī)徑向布設(shè)φ108mm注漿鉆孔。采用止?jié){塞進(jìn)行徑向注漿，下導(dǎo)坑徑向注漿（=8m）注漿設(shè)計如圖11所示。注漿孔布設(shè)參數(shù)如表11所示。注漿孔橫斷面布設(shè)圖注漿孔縱剖面布設(shè)圖圖11 下導(dǎo)坑徑向注漿（=8m）注漿設(shè)計圖下導(dǎo)坑徑向注漿（=5m）注漿孔布設(shè)參數(shù)表 表11注漿孔號開孔坐標(biāo)終孔坐標(biāo)偏角（度）立角（度）孔深（m）X0(cm)Y0(cm)X(cm)Y(cm)10480173923456789101112131415161718191＇2＇3＇4＇5＇6＇7＇8＇9＇10＇11＇12＇13＇14＇15＇16＇17＇18＇19＇隧道出口段DK358+900～DK362+530穿越桐麻嶺背斜段，注漿堵水主要解決溶洞涌水和裂隙出水兩種出水情況。（1）裂隙出水點(diǎn)注漿方案對開挖過程中遇到的巖溶裂隙面出水或砂巖裂隙面狀出水，采取 “圍截注漿法”注漿堵水。首先在出水點(diǎn)周圍適當(dāng)范圍內(nèi)布孔注漿，以形成封閉式止水帷幕，漿液首先充填與大裂隙連通的小裂隙，一方面加固了該部分的圍巖，另一方面又有利于提高該部分圍巖的抗水壓能力。這樣從遠(yuǎn)到近，由外至里，層層縮小包圍圈，在注漿深度范圍內(nèi)使巖溶裂隙水和砂巖面裂隙面狀水成為管道型涌水，最后集中在出水口作逆流注漿，這樣漿液擴(kuò)散更有方向性，沿大裂隙逆流而上到達(dá)更深遠(yuǎn)的地層，從而達(dá)到注漿堵水的目的。（2）溶洞涌水注漿方案溶洞涌水注漿有兩種情況：第一種情況是根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報及超前探水確定在工作面前方存在溶洞，從而在開挖前需要進(jìn)行注漿堵水處理；第二種情況是在開挖過程中遇到了巖溶管道涌泥涌水，從而需要立即進(jìn)行注漿堵水處理。針對第一種情況即在開挖前已判明工作面前方存在溶洞的，首先應(yīng)根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報和超前探水孔提供的資料，分析溶洞的位置、范圍、溶洞水的流量和壓力。然后根據(jù)溶洞水的流量和壓力設(shè)置若干個分流孔減少流量和水壓，分流孔盡可能向水源方向鉆進(jìn)和溶洞交匯，以確保能夠封堵水源。分流孔鉆設(shè)完畢后，在孔口安設(shè)孔口管，管與孔壁之間用堵水材料有效封堵，最后進(jìn)行注漿堵水。 針對第二種情況即在開挖過程中遇到的巖溶管道涌泥涌水，一般在出水口附近鉆2～4個分流孔以減少流量和水壓，當(dāng)涌水量及壓力較大時，應(yīng)視具體情況再增設(shè)l～2個分流孔，分流孔在一定深度內(nèi)(3～l0m)與溶洞或溶隙交匯。再在出水口及分流孔孔口安設(shè)孔口管，并對孔口管與孔壁之間用堵水材料有效封堵，最后進(jìn)行注漿堵水。由于裂隙出水和溶洞涌水的現(xiàn)場情況干差萬別，因此在遵循上述原則的前提下，應(yīng)根據(jù)遇到的每一個實(shí)際情況，再制定有針對性的詳細(xì)注漿設(shè)計，確保注漿質(zhì)量。第三章 超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報為保證圓梁山隧道的安全正常順利施工，有效地采取針對性措施，確定并選擇有效的注漿施工方案，為動態(tài)設(shè)計提供理論性指導(dǎo)，在圓梁山隧道施工中采取四種地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報手段，即紅外線超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報、TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報、超前探水孔鉆探和地質(zhì)述描綜合判斷等。 紅外線超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報紅外線超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報是目前較為先進(jìn)的地下水預(yù)報方法之一。在煤碳系統(tǒng)已有所應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果。把含水裂隙、含水構(gòu)造、含水體作為尋找對象場源時，場源所形成的場要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于場源本身，當(dāng)我們由遠(yuǎn)而近接近場源（含水構(gòu)造等）時，儀器顯示屏上的讀數(shù)值會發(fā)生明顯變化。在工程現(xiàn)場，當(dāng)掌子面前方存在含水構(gòu)造時，含水構(gòu)造產(chǎn)生的異常場會迭加到掌子面后方的正常場上，產(chǎn)生場的畸變，由于到場源的距離不同，畸變后的場強(qiáng)亦不同，在數(shù)據(jù)曲線上表現(xiàn)為突變。而當(dāng)掌子面前方?jīng)]有含水構(gòu)造時，由掌子面到其后一定距離內(nèi)所測的紅外輻射場場值均為正常場值，為一常數(shù)，其數(shù)據(jù)曲線表現(xiàn)為一近似直線。200221，在圓梁山進(jìn)口平導(dǎo)中應(yīng)用紅外探測儀在里程PDK354+。根據(jù)測試數(shù)據(jù)繪制測試結(jié)果如圖1圖13所示。圖12 掌子面場強(qiáng)分布圖由圖1圖13可以得到如下結(jié)論。（1）由圖12掌子面場強(qiáng)分布圖可知，所測掌子面紅外輻射場強(qiáng)值其最大值為675μW/cm2，最小值為661μW/cm2，則紅外場強(qiáng)差值為14μW/cm2，大于儀器所取的安全值10μW/cm2，由于紅外場強(qiáng)差值較大，且掌子面探測數(shù)據(jù)以左上右下對角線分為大、小數(shù)值區(qū)，根據(jù)儀器原理與以前探測經(jīng)驗(yàn)，可判斷前方地質(zhì)體為非均質(zhì)構(gòu)造，發(fā)育有含水構(gòu)造等異常體，而且主要集中在右下角。（2）由圖13縱向場強(qiáng)分布圖線圖可以看出：由掘進(jìn)后方，向掌子面方向，紅外探測曲線的輻射場強(qiáng)值平穩(wěn)中有起伏，在整體上表現(xiàn)為緩慢增大，沒有突變，基本正常。根據(jù)上述（1）、（2）兩種判別方法，并結(jié)合現(xiàn)場開挖所揭露的圍巖、和已經(jīng)出露的地下水情況，經(jīng)過綜合分析，確定被探掌子面前方里程PDK354+~PDK354+。圖13 縱向場強(qiáng)分布圖線圖 TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報TSP202超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)是專門為隧道和地下工程超前地質(zhì)預(yù)報研制開發(fā)的、目前世界上在這個領(lǐng)域最先進(jìn)的設(shè)備，它是利用地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報隧道掌子面前方及周圍臨近區(qū)域的地質(zhì)情況。TSP202超前地質(zhì)預(yù)報具有以下特點(diǎn)：（1）適用范圍廣。TSP202超前地質(zhì)預(yù)報適用于極軟巖至極硬巖的任何地質(zhì)情況。它是利用地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報隧道掌子面前方及周圍臨近區(qū)域的地質(zhì)情況。（2）預(yù)報距離長。能準(zhǔn)確預(yù)報掌子面前方100～350m范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況，圍巖越硬越完整預(yù)報長度就越大．它的接收器系統(tǒng)是獲得專利的雙軸傳感器，具有6個超靈敏加速計，能接收到極其微弱的地震波反射信號。（3）對隧道施工干擾小。它可在隧道施工間隙進(jìn)行，即使專門安排此項工作，也不過一個小時左右。它的接收器和炮眼不是在掌子面上，而是在掌子面附近的邊墻上，打接收器孔和炮眼時不影響正常的隧道掘進(jìn)，而是在接收信號時為減少噪音干擾做短暫停工。（4）提交資料及時。在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的第二天即可提交正式成果報告。它設(shè)計了一套專用處理軟件，將復(fù)雜多解的波形分析轉(zhuǎn)換為直觀的單一解的波形能量分析圖．將隧道頂部和底部的波形能量分析圖分析確定之后，就可得出斷層破碎帶、軟弱夾層或其它不良地質(zhì)體相對于隧道的空間位置，計算機(jī)就會自動繪出彈性波速度有差異的地質(zhì)界面相對于隧道軸線的地質(zhì)平面圖和縱斷面圖。TSP202超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)不是在掌子面上，而是在掌子面附近的邊墻上布置接收器孔和炮眼（如圖14所示）。一般情況下布設(shè)24個炮眼和1個接收器孔，接收器孔距最近的一個炮眼20m，炮眼間距1．5m。洞內(nèi)采集數(shù)據(jù)時24個炮眼依次進(jìn)行微弱爆破，數(shù)據(jù)記錄器依次記錄每炮接收器接收到的地震波信號。圖14 TSP超前地質(zhì)預(yù)報孔位布置圖在平導(dǎo)PDK354+085～+265進(jìn)行了TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報，預(yù)報結(jié)果如圖15所示。根據(jù)預(yù)報結(jié)果圖進(jìn)行如下判斷分析：圖15 TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報結(jié)果（1）PDK354+085～+109段有明顯表示巖體由硬變軟的反射信號，圍巖級別與目前掌子面處基本相同，為Ⅱ級。（2）PDK354+099～+155段有多條明顯的較為雜亂的反射信號，巖體完整性差，節(jié)理裂隙發(fā)育，富含地下水。結(jié)合超前鉆探及區(qū)域地質(zhì)資料，該段為茅口組與吳家坪組含炭泥巖、煤層、鋁土質(zhì)泥巖的接觸帶，同時也為吳家坪組含炭泥巖、煤層、硅質(zhì)灰?guī)r的接觸帶，兩個接觸帶是地下水較活躍的地方，溶孔、溶隙可能較為發(fā)育，同時泥巖遇水軟化，圍巖級別降低，本段圍巖級別以Ⅵ級為主，局部為Ⅴ級。（3）PDK354+155～+265段有幾條弱反射信號，巖體完整性較好，圍巖級別為Ⅲ級。 超前探水孔鉆探平導(dǎo)超前探水孔在平導(dǎo)開挖面布設(shè)，根據(jù)機(jī)械配置特點(diǎn)，平導(dǎo)超前探水孔共布設(shè)4個，其中2個位于上部拱腰處，另2個位于邊墻部位。平導(dǎo)超前探水孔采用MKD5S、MKD3S地質(zhì)鉆機(jī)施做，鉆孔直徑φ90mm。探水孔探水段長30m，～（）。平導(dǎo)超前探水孔設(shè)計如圖16所示。平導(dǎo)超前探水孔設(shè)計參數(shù)如表12所示。橫斷面布設(shè)圖 縱剖面布設(shè)圖圖16 平導(dǎo)超前探水孔設(shè)計圖平導(dǎo)超前探水孔布設(shè)參數(shù)表 表12序號編號開孔坐標(biāo)(mm)終孔坐標(biāo)(mm)角度(度)鉆孔深度(m)X0Y0XY偏角立角1探11242142探22470342003探32470342004探4124214（1）探孔前掌子面狀況2002131，在PDK354+～+，掌子面拱頂偏左側(cè)有一豎向張裂隙，裂隙自拱部開始向下延伸30～50cm長，寬度2～4cm，斷裂處流水量為10m3/h，掌子面其余部位均表現(xiàn)為無水，巖性為灰?guī)r。圖示狀況如圖17所示：圖17 探孔前掌子面（PDK354+）狀況圖 （2）探水孔施工過程及狀況①200221 0:10開始進(jìn)行探水孔施工。②在探水孔施作過程中，首先探探2孔分別鉆至6m、但水量不大，同時可以看到拱頂左側(cè)涌水點(diǎn)處涌水量明顯減少，這說明探探2孔和拱頂左側(cè)涌水點(diǎn)明顯存在水力聯(lián)系。③在繼續(xù)鉆孔過程中，探3孔鉆至15m時鉆孔內(nèi)出現(xiàn)涌水、涌泥，開始時表現(xiàn)為混濁水，含有部分角礫石，然后繼續(xù)鉆進(jìn)時，順鉆桿周壁流出塑狀粘泥，鉆進(jìn)速度極快，此現(xiàn)象持續(xù)10min。之后，又表現(xiàn)為涌水（混濁狀）現(xiàn)象。鉆至27m時，巖層開始變硬。④在探3出現(xiàn)涌水、涌泥后不久，探4孔鉆至12m左右，也表現(xiàn)為涌水、涌泥現(xiàn)象，至接近終孔時（）地層變?yōu)檩^堅硬的巖層。⑤探2鉆孔鉆進(jìn)過程中未表現(xiàn)出涌水、涌泥現(xiàn)象。鉆進(jìn)過程表明巖體結(jié)構(gòu)較完整，堅硬。⑥探1孔最后結(jié)束，鉆至18m時鉆進(jìn)速度較快，也表現(xiàn)出涌水、涌泥現(xiàn)象，并由鉆孔狀況可明顯看出探1孔和探4孔連通性極強(qiáng)。⑦鉆孔過程中測試掌子面探測里程段內(nèi)探測孔總涌水量為35m3/h左右。鉆探結(jié)束后，各孔涌水量依次為2探孔基本無水，3探孔涌水量為15m3/h，4探孔涌水量為20m3/h，探探4孔涌水量約占鉆孔孔徑位的1/3～1/2，水基本表現(xiàn)為無壓。 地質(zhì)述描綜合判斷地質(zhì)述描綜合判斷是根據(jù)已開挖的地質(zhì)狀況，并結(jié)合紅外線超前探水預(yù)測預(yù)報、TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報，以及超前探水孔鉆探等技術(shù)手段，并參照設(shè)計單位提供的地質(zhì)資料，經(jīng)綜合分析得出相應(yīng)的可靠性結(jié)論，從而有效地對施工進(jìn)行指導(dǎo)。例如在平導(dǎo)PDK354+~+：圓梁山隧道進(jìn)口平導(dǎo)PDK354+~+、寬約12m~15m的大型溶洞，內(nèi)含大量淤泥、礫石，富水。該溶洞構(gòu)造通過四個超前探水孔的涌水量累計為30～60m3/d，水力聯(lián)系較強(qiáng)，水頭壓力可能受淤泥阻擋未完全表現(xiàn)。地層巖性為泥巖和灰?guī)r的接觸帶，巖體破碎、裂隙發(fā)育、自穩(wěn)能力較差。根據(jù)地層巖性判斷，該套地層可能處于吳家坪組地層向長興組地層過渡的地段。針對紅外線超前探水預(yù)測預(yù)報、TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報，以及超前探水孔鉆探等技術(shù)手段，經(jīng)過圓梁山隧道現(xiàn)場研究應(yīng)用，其特點(diǎn)及適用性比較如表13所示。超前預(yù)測預(yù)報手段比較表 表13預(yù)測手段優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)紅外線超前探水○可有效地預(yù)報較大涌水的存在?！鸩僮骱唵?，易行?！鸩徽加瞄_挖時間，不影響施工?！鹳M(fèi)用低?！甬?dāng)?shù)貙雍坎淮髸r，準(zhǔn)確性較差?！痤A(yù)報距離較短。TSP超前地質(zhì)預(yù)報○能有效地反映大型斷層構(gòu)造?！痤A(yù)報距離長?！鹫加瞄_挖時間少，基本不影響施工?！鹳M(fèi)用較高。○對地下水構(gòu)造反映不明顯?！饘r溶管道反映不明顯。超前探水孔鉆探○對地下水及巖溶構(gòu)造判斷準(zhǔn)確性最高。○操作簡單，易行。○費(fèi)用低?！鹫加瞄_挖時間，對施工有影響。根據(jù)以上比較，利用其優(yōu)缺點(diǎn)，其三種預(yù)測預(yù)報手段可根據(jù)工程需要選擇采用。在圓梁山隧道工程中，根據(jù)工程的重要性，采取了三種綜合手段，取得了較好的地質(zhì)預(yù)報結(jié)論。第四章 注漿材料研究根據(jù)圓梁山隧道注漿堵水及地層加固的要求，從可行性、可靠性、無毒性污染、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)綜合考慮，選擇采用三種注漿材料。即：普通水泥單液漿、普通水泥水玻璃雙液漿、TGRM單液漿。普通水泥單液漿主要用于在地下水量不太豐富的條件下施作徑向注漿加固時采用；普通水泥水玻璃雙液漿主要用于在地下水量較大，嚴(yán)重影響到開挖施工時采用，其主要作用是注漿堵水，一般在超前預(yù)注漿時采用；TGRM單液漿主要利用其抗壓、抗剪強(qiáng)度高，耐久性好等特點(diǎn)，用于正洞的8m加固段，