1 引言

    隧道是铁路工程建设的重要形态，确保隧道工程的高质量建设，对于我国基础交通网络完善和经济发展具有重大影响。隧道断层施工前，进行泄水降压施工极为关键。结合梁山隧道工程建设实际，提出一种全新化的泄水降压方式——磁性浮球液位计。本文就磁性浮球液位计施工要点展开分析。

 

    2 工程概况

    梁山隧道位于福建省漳州市境内，全长 9888m。隧道范围属低山地貌，地形起伏较大，相对高差 200～400m，洞身较大埋深 680m。施工过程中，1 # 斜井工区 L7 断层极其富水，有涌泥现象发生，涌泥物质为全风化花岗岩夹辉绿岩、闪长玢岩，总涌泥量 4.8×10 4 m 3 ，对隧道施工造成较大阻碍。对此，本项目采用磁性浮球液位计法对其进行泄水降压。

 

    3 磁性浮球液位计的工艺原理及特点

    3.1 磁性浮球液位计的工艺原理

    梁山隧道施工中，断层区与的风化现象严重，并且地层水含水较大，对此，施工人员进行了磁性浮球液位计工艺的工艺。具体而言，该工法以全风化深埋富水花岗岩为基础，在其岩体上设置 1 组相互咬合的水平旋喷桩，并确保其呈梅花形分布。单组旋喷桩总数为 7根，其中，周边 6 根，中心 1 根（见图 1）。泄水降压控制中，泄水通道处于旋喷咬合桩桩体中间，周围 6 根相互咬合旋喷体为泄水通道护壁，同时，在泄水通道的孔口安装带球阀的孔口管。在其作用下，岩层中的清水得以有效排除，而固体物质的以保留，有效地提升了全风化深埋富水花岗岩的泄水降压质量。

 

    3.2 磁性浮球液位计的工艺特点

    作为一种全新化的泄水降压方式，磁性浮球液位计对于富集水底层的排水控制和压力调节具有深刻影响。从梁山隧道工程建设过程来看，其工艺技术的应用具有以下特点：（1）自制水平钻机是磁性浮球液位计钻孔掘进的主要设备，该设备结构形式较为简单，而且扭矩及水平力强大，其能够有效地满足隧道工程泄水降压的需要，具有工法简单、工序单一、效益较高的特征； （2）本项目建设中，中心孔泄水通道的排水能力保持在 6.5m 3 /h，而 6 根相互咬合旋喷体能够防止塌孔或全风化物质进入泄水通道，有利于富水易塌软弱围岩的稳定,故而泄水降压效果较为突出；（3）与传统施工方式相比，先加固后排水是磁性浮球液位计法应用的基本特征，其有效地避免了超高水压都会施工人员的伤害，具有较高的安全性、可靠性  。

 

    4 磁性浮球液位计的技术要点

    作为一种高效化、安全化的泄水降压方式，磁性浮球液位计法的应用对于隧道工程建设指令提升和效益获得具有较大影响。要实现其技术应用的水平的提升，施工人员就必须注重以下要点的全面把控。

 

    4.1 施工流程

    梁山隧道工程建设中，施工人员严格按照施工准备、钻孔、旋喷、泄水孔设置、洞内排水渠道、泄水降压的顺序进行施工，提升了隧道断层泄水降压施工质量（见图 2）。

 

 

    4.2 施工准备

    充分全面的前期准备工作能够促进磁性浮球液位计的高效实施。梁山隧道工程建设中，施工人员的准备工作包括：（1）进行钻机设备检查，确保其整体性能的良好； （2）高压注浆泵是磁性浮球液位计施工的重要设备，施工人员对其管路的畅通情况进行检查，并确保压力表运作正常；（3）进行桩位侧方，在隧道侧壁测量出 7 个相互咬合旋喷桩桩位，用钢筋作好桩位标志,并编好每组里的 7 个桩号。其中，桩径为 500mm，桩间距和咬合分别为 0.35m 和 0.15m。

 

    4.3 钻孔、旋喷

    钻孔和旋喷是磁性浮球液位计施工技术应用的重要环节。本项目钻孔施工中，施工人员按探孔的角度对初始钻孔角度进行确定，并确保在钻进过程中，钻机的循环液压力为 1~2MPa。同时避免砂石堵住喷嘴。在一些自稳极差的地层，施工人员采用钻注结合工艺，即在施工过程中采用前进式后退注浆，通过此法分段注浆，使塌方体稳固后逐步推进，保证隧道安全和塌方体的改良，同时也为旋喷注浆创造条件。

    旋喷施工能够有效地提升岩体稳定程度，防止塌孔或全风化物质进入泄水通道。梁山隧道工程建设中，旋喷施工技术要点包括：（1）进行喷浆参数的规范设置，本项目水和水泥按照 1∶1 的比例进行混合，注浆压力为 28~35MPa；（2）当喷浆位置距离孔口掌子面为 0.5m 时，停止喷浆施工；（3）当高压旋喷注浆完成后，在循环液排出口处安装压力表，然后用 250 泵补注浆，注浆压力控制在 0.8~1.0MPa。在其控制下，全风化富水花岗岩的稳定性得以有效提升；（4）对旋喷过程中的中断现象进行控制，譬如，当旋喷因机械故障中断时，确保其中断时间控制在 2h 以内，而当旋喷中断超过 2h 时，确保钻杆伸入到注浆体 1m 以上，确保凝结体整体的连续性； （5）进行旋喷返浆总量的控制，确保返浆量控制在规范规定的 20%，同时返出的浆液及时排至地表，当注浆结束后，钻杆、喷浆设备的钻头进行清洗，防止喷嘴堵塞现象发生。

 

    4.4 设置泄水孔

    泄水孔设置的目的在于实现地层中富集水的有效排除，降低地层整体压力。本项目旋喷桩施工结束 48h 后，施工人员进行了泄水孔的具体施工。首先，将钻机移动到注浆位置，然后钻头对正水平旋喷桩体的中心位置钻设泄水孔，钻至对面岩盘后退出钻杆；较后，进行加固圈加强，并安装球阀，进行泄水孔的试排施工。

 

    4.5 泄水降压

    当泄水孔试排结束，且孔位运作正常时，应进行洞内排水渠道设置，并落实泄水降压具体施工。梁山隧道工程建设中，施工人员在确保泄水孔排水能力稳定时，根据洞内环境位置设置排水沟，同时在泄水孔下面设置集水通道，把每个泄水孔流出的水，汇集到一个渠道，较后设置排水明沟，将岩层中水分集中引导中心水沟，并排出到隧道洞外。为防止泄水孔损坏现象发生，本项目的泄水降压采用专人负责制，即由 3 人每组进行轮流值班，做好排水记录；同时在孔口管安装压力表，随时可以观测孔内水压力。在其控制下，工程 1 # 斜井工区 L7 断层中的水压得以有效降低，保证了隧道断层施工的安全性。

 

    5 结语

    磁性浮球液位计对于隧道断层高压富集水的排除具有较大影响。实践过程中，人们只有充分认识到磁性浮球液位计技术应用的优势，并在其工艺原理把控的基础上，系统把控前期准备、钻孔、旋喷、泄水孔设置、排水渠设置、泄水降压的工艺要点，才能确保磁性浮球液位计技术应用水平的提升，继而推动隧道工程建设的进一步发展