高嶺隧道涌水原因及處治措施研究

楊欣　盧浩　劉斯坦

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-5811（2013）03-0200-01

摘要：目前在隧道施工過程中遇到的地質災害問題日趨突出，其中涌水問題已成為公路、鐵路等一系列交通基礎設施建設工程中一個非常嚴重的地質災害問題。本文結合高嶺隧道涌水塌方地段地質調查，前期勘察及開挖資料，就高嶺隧道施工中的地下涌水問題，提出了“以堵為主，排堵結合”的處理方案，根據本隧道的涌水特征進行了水泥-水玻璃雙注漿的方案設計，依據注漿處理前后隧道排水量的對比，對注漿的效果進行了評價。

關鍵詞：隧道 涌水 水泥 水玻璃雙注漿

1.概述

高嶺隧道進口位于張家河村北，結張家河大橋，隧道全長6333.45米，最大埋深376米，屬深埋石質特長隧道。在隧道勘察區內，不良地質現象主要有泥石流與斷層破碎帶等，根據隧道工程地質調繪及鉆孔揭露，隧道南北進出口位于基巖山坡上，坡形較完整，洞口段未發現滑坡等不良地質現象，依據隧道圍巖體基本特征，及其圍巖級別劃分依據，隧道圍巖可劃分為Ⅲ-Ⅵ級，分別占隧道長度的22.26%、31.42%、43.79與2.53%。

隧址區地表水較發育，勘察期間多見泉點出露，。地下水以第四系松散層空隙性潛水和基巖裂隙水為主，呈不連續狀，水位線不連續，富水性差異較大，水位動態變化較大，總體而言，三級與四級圍巖段地下水不發育，五級圍巖段，局部會出現線流情況，水文地質條件相對簡單。在六級圍巖段，巖體破碎，洞室可能會出現涌水現象，該段地下水具有一定的承壓性，斷層部位可能會出現涌水，甚至突水。

2.高嶺隧道涌水原因用[1]-[3]

高嶺隧道在經過斷層后，掌子面涌水量突然猛增至7000m3/d左右，有時甚至達到8000m3/d，涌水長發生在掌子面靠近拱腰處，出現突然，涌水量大，持續時間長，常帶動散碎圍巖傾瀉而出，形成泥石流。

隧道斷層帶涌水與隧道開挖區的水文地質環境有密切的關系，經分析，高嶺隧道斷層帶發生涌水的原因主要有以下三點：

（1）補給水源

高嶺隧道周邊無小溪、河流、湖泊、池沼等水源，地下也無暗河存在，地下水的來源主要是大氣降水，隧道所在區域雖然其后干燥、降水較少，年平均降水量僅為400mm左右，但是，涌水塌方段剛好位于山體低洼地帶，形成很大的匯水區，降雨及遠山地表水可匯聚于此。

（2）儲存條件

斷層段巖體受反復地質運動的影響，地質構造極為復雜，受兩邊巖體擠壓和多次豎向拉伸作用的影響，巖石破碎，透水能力強，裂隙空隙大，地下水在該區域運移通暢，儲存空間廣泛。隧址區地下水主要為基巖裂隙水、第四空隙性潛水。基巖裂隙水分布于隧址區基巖裂隙及構造破碎帶中，主要是變質巖的構造裂隙中，接受沖溝地表水、大氣降水的補給，徑流滯緩，排泄于溝谷及地勢較低的第四系堆積物中。第四系空隙性潛水主要儲存于第四系沙卵礫石層中，主要接受山區基巖裂隙水、大氣降水補給，向下游排泄，水位埋置較深，含水層較厚。

（3）連通條件

隧道涌水段山體中斷層帶及其影響帶內劈理、揉皺等次級構造較發育，透水性強，且山體內這些斷層、相互交接，部分互通向上延伸于地表，向地下延伸極遠，深于隧道所在部位，形成隧道與地表水之間連通的通道，使地下涌水得到源源不斷的補充。

高嶺隧道斷層段圍巖為壓碎巖。角礫巖和斷層泥，均為松散、破碎體，自身鈣質膠結性差，圍巖透水性強，連通條件好，斷層裂隙發育，斷層水靜儲量大。在隧道掘進過程中，通過斷層破碎帶時，就會切斷地下水的正常運移路徑，當該破碎帶的松散巖體中富含大量地下水且水頭密集，則隧道周邊圍巖中，處于一定水頭差的地下水就會沿著斷層中的裂隙間涌入臨空面，如果這個水頭差值很大，那么就會形成涌水，當周邊地表水或地下暗河等水源補給充足時，就會造成聯系涌水。

3.高嶺隧道涌水處治措施

目前國內外隧洞施工中，涌水處理的方法大體分為兩大類，即排除涌水的方法（排水法）和阻止涌水的方法（止水法）。由高嶺隧道涌水原因分析可知，高嶺隧道斷層水存儲豐富，地表水補給充足，連通條件好，開挖后地下水能得到源源不斷的補償，如果采用排水法，由于地下水補給充分，勢必導致水害治理工作進行的不徹底，給工程帶來各種水害影響，產生不良后果，同時涌水會把圍巖裂隙中的填充物質一并帶走，使得地下水運移更加暢通，增強了地表降水的補給速度。所以高嶺隧道涌水處理不能采用排水法，只能用止水法。高嶺隧道采用超前帷幕預注漿處理措施。

隧道圍巖超前注漿，就是在施工掌子面發射狀布設超前注漿孔，用高壓把漿液充填到巖體裂隙中，通過漿液的凝固結石，從而減少裂隙的寬度，增加裂隙的粗糙度，并且裂隙面受到注漿壓力作用而被壓緊，變為閉合狀態，起到減少圍巖滲透系數，降低圍巖滲透性的作用，固結堵水后再開挖掌子面。隧道超前注漿堵水所用材料以水泥砂漿和水泥化學漿液（主要水泥-水玻璃漿液）。注漿處理采用前進式和全孔一次壓入式兩種注漿方式。如果鉆孔過程非常順利，未遇到泥夾層或涌水突泥，那么就一次鉆孔到設計位置，此采用全孔一次壓入式注漿，當鉆孔過程中遇到泥夾層或涌水，應該立即停鉆，采用灌一段鉆一段的分段前進式注漿，直到完成注漿，如注漿壓力長時間不上升或上升緩慢，則采取間歇式注漿。

4.結論

（1）對本隧道涌水選用水泥-水玻璃雙液帷幕注漿處理后，效果良好，在掌子面前方一定范圍一定范圍內形成了固化區，圍巖的密實度和緊密度得到顯著增強，隧道的涌水量明顯減少。

（2）通過注漿處理有效的減少了地表水的流失，未造成地表水源干枯，泉水減流，周圍居民、學校及單位生活與生產正常運行。

參考文獻：

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