隧道抽坍湧水灌漿加固技術

建構中隧道抽坍加固處理

1.工程背景

某山岳隧道開挖過程中，工作面起拱線上方因遭遇破碎帶，發生岩塊崩落及隧道抽坍湧水現象，連帶局部已完成側壁擠壓入侵、支保變形量，輪進開挖作業被迫停頓。為防止隧道抽坍破壞持續擴大，施工單位即刻進行碴料回填、導水及噴凝土封面作業，並邀集專業廠商共同研討解決方案。

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2.解決方案

發生隧道抽坍工作面中央部份為變質砂岩，左右兩側為板岩，經鑽心取樣分析RQD值約為0~64%，中央位置變質砂岩強度較高，右側抽坍位置為破碎板岩，亦為主要大量湧水點。

為使隧道開挖作業能夠持續進行，預計採用LW漿材(水泥+矽酸鈉化學漿液)固結灌漿、破碎帶長鑽孔解壓排水、管冪鋼管前進支撐搭配聚氨酯樹脂灌注固結破碎帶、擠壓入侵鋼支保調整更換及噴凝土保護層修復等工序進行加固處理。

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3.施工設

隧道抽坍處長度約15m，開挖面持續發生湧水現象。為配合人機料調派時間，經評估後，先運用現場能夠掌握材料進行抽坍面碴料回填及掛網噴漿，降低湧水繼續掏出破碎帶岩屑，並於抽坍面前方建構臨時性混凝土擋土牆，加強崩坍面穩定性減少災害擴大。

針對本工程條件，於抽坍現象達到暫態穩定後灌漿加固設計如下：

(1)採用LW速凝漿材灌注加固抽坍碴料，加固範圍自隧道抽坍範圍中段至抽坍面後方2m以上；

(2)設置長鑽孔深入抽坍面約25m，深度涵蓋富含承壓水破碎帶，用以降低該區段水壓力；

(3)隧道抽坍面前進支撐管冪打設及低膨脹倍率聚氨酯樹脂灌漿，貫入及改良深度約抽坍面後3m~9m，固結開挖範圍破碎岩塊；

(4)鑽心取樣確認改良效果、灌漿方式修訂及樹脂漿材補孔灌注；

(5)碴料開挖、支保修復及側壁掛網噴漿；

(6)輪進開挖，排水管打設、管冪前進支撐打設及樹脂灌漿加固，直到通過破碎帶。

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4.施工過程

依照設計進行現場灌漿時，因為破碎帶水壓力極高，速凝LW漿材灌漿效果不佳。

當加強灌注壓力時，工作面封牆將同時承受水壓力及灌注壓力作用，存在破壞風險。經加設洩壓孔並提升封牆勁度後，灌漿過程順利，湧水量、抽坍面及隧道側壁變形量逐漸收斂至穩定，爾後依照設計進行各項加固及輪進開挖作業。

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5.執行成果

經由調整過的地質改良作業實施後，隧道抽坍位置情況趨於穩定。輪進開挖過程，依照現場條件採取安全保守方式，適度補充洩壓排水孔及管冪樹脂灌漿，直到破碎帶後方安全範圍。各項工作完成並經監理單位確認安全無虞後，將現場交還承辦廠商依照原設計進行隧道掘進作業，順利達成建構中隧道抽坍加固處理工作。

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