高压富水断层“外堵内固注浆法”设计新理念与工程实践

宜万铁路齐岳山隧道F11断层由断层角砾岩、破裂岩、断层泥组成,断层内富含高压水,超前探孔单孔最大涌水量1 800 m3/h,水压力2.5 MPa。针对F11高压富水断层,前期按"以堵为主、限量排放"施工原则,采取全断面帷幕注浆措施,注浆工程量大、进度慢。为及早攻克F11高压富水断层,建设单位多次邀请院士、专家现场踏勘、研讨,提出"注浆加固、分水降压、快挖快封、加强监测、综合治理"施工技术方案,将全断面帷幕注浆调整为外堵内固注浆。对于高压富水断层,通常的设计是加固圈厚一些、加固体强一些,而外堵内固注浆是将隧道周边岩体、水量及水压力分布假定为不均匀性,从而通过超前探孔锁定弱水区和强水区,针对弱水区采取基本注浆,对强水区采取加强注浆,注浆机理为"封堵裂隙、减少水量;固结围岩、改良地层。"注浆时,先通过区域定位孔进行无约束注浆堵水,从而使地层中水量得到有效控制,然后按"合理步距、封堵水流,由外到内、环环相扣,间隔跳孔、锁定水源,增加补孔、区域加强"的注浆理念进行注浆施工。通过现场实践,外堵内固注浆能达到注浆堵水和加固效果。外堵内固注浆与全断面帷幕注浆相比,注浆孔数量和注浆量减少50%,在水量大时,注浆进度提高80%,一般情况下提高50%以上,因此,外堵内固注浆具有广阔的推广应用价值。