淺談湖山隧道凝灰巖突水及處治措施

趙小榮

（中鐵十二局集團一公司，山西 臨汾 041000）

1 工程概況

湖山隧道是漳州南聯絡線南靖至龍海高速公路唯一的一條特長隧道，左線起訖樁號ZK22+356.53～ZK25+620，全長3263.47米，全隧道縱向設單向坡+2.275%，進出口高差達74米。我標段承建任務是出口ZK24+402～ZK24+620段共2218米，總高差50米，為反坡排水隧道。全隧道主要以Ⅲ、Ⅳ級花崗巖和凝灰巖為主，巖質堅硬、節理裂隙發育。

2 地質特征

隧道區域屬侵蝕低山～丘陵地貌區，隧道區域地層自上而下主要為第四系全新統殘坡積粉質粘土、黏性土、碎石土和燕山晚期花崗巖及侏羅系上統南園組凝灰巖其風化層組成。隧道區上覆蓋層為第四系全新統地層，下伏地層為燕山晚期花崗巖及侏羅系上統南園組凝灰巖，兩套底層之間呈不整合接觸。地區特殊性巖土主要為花崗巖殘積土，該土的水理性質差，強度和穩定性與黏粒含量大小關系十分密切，在水的浸泡、沖刷、侵蝕等作用下，土的工程力學性質急劇下降。

3 水文特征

項目所在地屬福建亞熱帶季風氣候，地表植被茂密，受臺風影響降雨量大，雨季時間較長。地下水環境復雜,受季節影響較大，主要賦存于山間凹地、沖溝、蝦池、魚塘之中。根據鉆孔水文地質觀測，道路沿線地下水主要有：松散堆積物孔隙水、基巖裂隙水兩大類型，地下水較發育。

4 發生突水的原因

2012年9月13日，湖山隧道出口右線施工至掌子面K24+445發生突水，突水量達120m3/h。如圖1所示。本段原設計為完整堅硬的微風化凝灰巖，地下水出水狀態以點滴狀為主，圍巖級別為Ⅲ級，支護參數為S3。現掌子面實際圍巖以中風化凝灰巖為主，節理裂隙十分發育，圍巖整體較破碎，左側拱肩處鉆孔內有一股高壓噴射狀水柱，掌子面其他部位多呈股狀出水。為確保安全項目部及時暫停掌子面開挖，一方面加大措施對突水進行抽排防止淹沒掌子面，另一方面及時通知監理、業主及設計單位，對現場進行地質地形調查并制定出處治方案。

圖1 湖山隧道右線K24+445掌子面突水照片

湖山隧道路線區植被特發育，通視條件差，為找出水源，項目部多次組織人員進行現場勘查。湖山隧道突水主要來源為地下水，而龍海雨季集中在三至六月，每年六至九月常有臺風襲來，臺風帶來暴雨或大暴雨，造成洪澇災害。雨季時間長，雨水不斷的補給地下水，地下水充裕，同時湖山隧道埋深大，水位處于高壓狀態，隧道節理裂隙極其發育透水性強。“高壓、富水、不良地質”三者不利最終導致發生突水。

5 治理突水的技術方案

本著“一次根治、不留后患”的原則，結合現場施工條件以及業主對工期的要求，綜合考慮經濟及社會效益，最終決定，將湖山隧道出口右線K24+445～K24+410段共35米支護形式由原設計S3變更為突水加強型參數施工。對突水采用排堵結合的施工方案，盡量不破壞山體的地下水循環。對掌子面左側拱肩處高壓股狀水采取引排為主，對其它部位壓力小呈線狀、股狀水采用超前小導管注漿與徑向注漿相結合封堵的方式，同時在襯砌與圍巖之間做嚴密的隔水層等工程措施，將漏水處理在初期支護隔水層確保二襯安全。同時加大排水力度，由專人24小時專門對突水進行抽排，確保隧道正常施工。

5.1 加強型初期支護

考慮到突水水壓對支護的破壞及初支隔水層的施工，圍巖雖然為III級但突水段采用加強型復合式襯砌，初期支護由3.5m中空錨桿、單層Φ8鋼筋網、26cm厚C20噴射混凝土、I18工字鋼鋼拱架組成，并配以Φ42超前小導管形成拱圈堵水帷幕，C25模筑混凝土作為二次襯砌抗滲要求不小于S8。初期支護與二次襯砌之間鋪設復合防水層，并加密排水盲管的間距。突水加強型襯砌參數如圖2所示。

圖2 突水加強型襯砌支護圖

Φ42超前小導管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆6mm壓漿孔，尾部1.0m不設壓漿孔，超前小導管保持至少1m的搭接長度。小導管內注水泥、水玻璃雙液注漿，注漿參數如下：(1)水泥漿水灰比1：1（2）水玻璃摻量為水泥用量的5%（質量比），水玻璃濃度35玻美度，模數2.4。（3）注漿壓力控制在0.5～1.0Mpa。小導管從工字鋼腹板穿過尾部焊接于鋼架上。

5.2 徑向小導管后注漿堵水

初期支護施作完成后，為了充填初期支護后面因涌水沖蝕噴混凝土形成的空洞，并加固圍巖提高堵水能力，對初支表面有淋雨狀、線狀出水的地段，以隧道開挖外輪廓線以外5m范圍進行徑向注漿堵水，如圖3。對于圍巖裂隙雨淋狀出水，點較集中處采用第一種注漿方法，如圖4所示，對于單個裂隙雨淋狀出水點，徑向注漿采用第二種方法，如圖5所示。注漿結束最終壓力為凈水壓力的2～3倍。注漿材料采用采用425水泥漿液，水泥為普通硅酸鹽水泥，水灰比W/C=0.6～1.1。注漿效果不好時，采用水泥、水玻璃雙液注漿。

圖3 徑向注漿堵水示意圖

5.3 防排水系統

突水段防排水系統如圖6所示。對于大股集中出水在初期支護時應通過Φ10cmHDPE波紋管直接引進隧道Φ40cm側邊溝。防水層設于初期支護與二次襯砌之間，二次襯砌外水流直接通過EVA防排水板匯至襯砌墻趾處的Φ10雙壁打孔波紋管（縱向排水管）通過Φ40cm側式透水管引排至洞外。縱橫向排水管采用三通連接，HDPE管打孔大小Φ3@30mm，環向范圍270度，采用機械打孔及外裹無紡土工布，以防淤塞，施工時保證縱、橫向排水管不被壓碎和堵塞，以確保排水系統暢通。初支時在滲漏水較集中處鋪設Ω型彈簧排水管。路面基層下采用Φ10cmHDPE雙壁打孔波紋管，間距10m設置防止地面冒水，有仰拱段設于施工縫、變形縫處，將路面基底滲水引入路基排水溝。環向排水管采用Φ5cmHDP打孔波紋管，按5m的縱向間距設置。其安設在防水層前進行，Φ5cmHDP打孔波紋管與預埋在邊墻內的縱向Φ10cmHDP打孔波紋管連接。

圖6 突水加強段襯砌防、排水布置圖

7 結束語

突水是隧道工程施工中經常遇到的一種人為激發的嚴重的地質災害,實際工程中,突水災害往往給國家造成嚴重的經濟損失和工期的延誤，更有甚者可能會造成較大的人員傷亡和環境影響，突水災害是毀滅性的。因此，在隧道發生突水災害時，采取積極有效的應急措施以及正確的治理方案，不僅能夠有效的阻止災害進一步的擴大，保證施工安全，還能確保工程質量不受影響。

[1]張梅高風險隧道突水突泥災害分析與對策鐵道部工程管理中心2010.2

[2]林作雷廈門翔安海底隧道施工關鍵技術要點福建科學技術出版社2010.4