崔家沖隧洞特殊地質地下水監控量測技術

廖永恒

（岳陽路橋三公司，湖南 岳陽414000）

引言

崔家沖隧洞是整個瀏陽引水與水環境工程的一部分。該隧道在施工過程中造成了一塌陷區。該塌陷區位于近南北走向的崔家沖沖溝中，溝谷寬100余米，地面高程210.0～212.0m，該沖溝向下游延伸分支為NW向沖溝和NE向沖溝，NW向沖溝寬10～60m，溝底高程204.0～210.0m，NE向沖溝寬15～35m，溝底高程212.0～217.0m，兩側山頂高程250.0～280.0m，兩側地形坡高40～80m，地形較陡，兩側山坡植被茂密，第四系殘坡積大面積覆蓋，僅沖溝左側鄉村公路開挖邊坡及右側山坡陡峭段見基巖出露。該塌陷區長108米左右，施工單位多次施工未能貫通后，經業主、監理、設計與有關專家研究后一致認為，該隧道未能掘通的主要原因是該段由于受地層破碎帶的影響，地下水非常豐富，如要掘通該處隧道，最主要的還是如何處理好該處地下水。而要對地下水進行處理，首先還是如何對地下水的流量與水壓力進行合理監測。

1 工程地質狀況

該段地層巖性以遠古界冷家溪群第二巖組第二段變質砂巖、砂質板巖、碳質板巖為主；零星有泥盆系跳馬澗組的粗粒石英砂巖出露；山脊、山谷及平緩山坡多分布了殘坡積堆積；沖溝內為由粉質粘土、砂卵礫石等組成的第四系松散沖洪積堆積；局部分布了人工堆積。

F86斷層基本沿近南北走向的崔家沖沖溝發育，斷層寬50～90m，該段斷層出露的地面高程一般210.00～215.00m。向北西和南東向延伸，其中北西向延伸穿過一山脊，南東沿沖溝延伸。

該斷層上盤出露在隧洞的樁號為K42+412，下盤出露在隧洞的樁號為K42+505～K42+507。產狀：N10°～20°W,NE(SW)∠85°～90°,擠壓強烈，破碎帶寬50～90m，破碎帶內充填的物質主要為黃褐色斷層泥夾板巖、砂質板巖和炭質板巖巖屑和糜棱巖碎塊等，主要為泥質膠結，較密實，少部分膠結較差，較松散，富含地下水。與洞軸線交角63～73°。

2 水文地質概況

區內水文地質條件復雜。地下水類型主要為變質巖風化裂隙水、構造裂隙水，其中構造裂隙水含量很豐富，且有富集，埋深較淺，分布高程206～209m，沖溝內地下水豐富。工程區地處山體溝谷中，兩側山體高程較高，溝谷中高程較低，為地表地下水匯集排泄區。

F86斷層接受沖溝內的地表水與兩側山體的地下水的補給，補給源豐富，當隧洞掘進至斷層影響帶時，涌水量大。

3 監控量測方案

3.1 監測點布置

根據現場的涌水情況，監測點主要布置于左右側支洞與主洞內，支洞用于監測排水孔中的水流量與水壓力，主洞則用于監測洞壁裂隙水的流量與水壓力。

3.2 地下涌水滲流量觀測（容積法）

地下涌水滲流量采用容積法進行觀測、記錄、計算。是在隧洞開挖前、后掌子面及附近涌水量較集中的地方選定測點，根據出水量的大小，首先向事先預備好的桶或盆里注滿水，同時用秒表記錄好時間，然后用量筒或量杯量出桶或盆內的水，計算出水的體積，再根據記錄好的時間計算出滲流量。對于出水量較小的測點，可以用量筒或量杯在一定的時間內直接讀出水的體積后，根據記錄好的時間計算出滲流量。

3.3 孔隙水壓力測定

孔隙水壓力測定按照規范要求事先在選定好的地點埋設孔隙水壓力計，然后用標定好的水壓力計讀數器直接讀出孔隙水壓力；或根據應變與壓力的計算公式計算得出孔隙水壓力。

應變與壓力的計算公式為：P=K×［（ε0-εi）+KT（Ti-T0）］×1000

其中壓力：P單位為Kpa；K為標定系數；ε0：零點應變值（單位為uε）；εi：i狀態時的應變值（單位為uε）；KT：溫度修正系數（KT=0.39）；T0：零點時的溫度值（單位為℃)；Ti：i狀態時的溫度值（單位為℃)。

4 數據觀測與分析

4.1 地下涌水滲流量觀察與測定

圖1 隧洞地下水滲流量觀測點示意圖

從圖2與圖3可以看出，在掌子面與洞周進行灌漿的過程中，主洞與支洞的流量都是逐漸減小的，說明灌漿的作用是非常明顯的，他在洞周與掌子面起到了很好的止水效果。

4.2 洞內孔隙水壓力測定

鑒于隧洞內地下涌水較多，為此根據相關規范要求，對部分出水孔埋設了孔隙水壓力計，利用智能孔隙水壓力讀數儀器進行了觀測與記錄。從圖4與圖5中可以看出，隨著隧道灌漿的進行，隧道內的孔隙水壓力也逐漸減小。說明灌漿的作用是非常明顯的，在使隧道內涌水量減少的同時，也使洞內孔隙水壓力降低。

5 監控量測結論及施工建議

5.1 根據洞內孔隙水壓力量測的結果，洞內灌漿起到了明顯的堵水作用，但由于灌漿體的強度很低，因此，施工時要嚴格按規范要求，短進尺，弱爆破，多循環的方式進行掘進，掘進過程中，臨時支護要及時緊跟。

5.2 洞內涌水量總體仍較大,但在注漿的情況下主洞流量有變小的趨勢，支洞流量也有變小的趨勢，部分導水洞已干涸，說明在目前的施工方式下，由于注漿的進行，將隧道圍巖中的裂隙水控制在較大的半徑內，涌水量的控制有一定的效果。建議在施工過程中對涌水的處治采取排堵結合的方式。即，注漿的過程中可適當留出部分水孔進行引流，以減輕部分圍巖壓力。

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