隧道涌水處理技術(shù)探討

李澤生

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

隧道涌水處理技術(shù)探討

李澤生

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

在巖溶隧道施工過程中，一旦出現(xiàn)涌突水災(zāi)害，必然會(huì)對(duì)工程施工安全與施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。對(duì)此，加強(qiáng)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，做好注漿堵水及導(dǎo)流工作具有重要意義。即針對(duì)隧道涌水處理技術(shù)做了具體探討。

隧道涌水；處理技術(shù)；隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

1 工程概況

本工程隧道水文地質(zhì)情況十分復(fù)雜，穿越了長(zhǎng)大巖溶富水區(qū)域，施工時(shí)涌水量十分大，涌水壓力甚至大于2 MPa，這也就使得工程施工受到了極大的阻礙，對(duì)此為了保證工程施工的順利進(jìn)行，必須做好隧道突涌水機(jī)理分析工作，從而有針對(duì)性地開展超前探水、注漿堵水等活動(dòng)。

2 隧道突涌水模式

經(jīng)調(diào)查分析，本工程隧道突涌水屬于揭穿型，其主要的影響因素分別為蓄水構(gòu)造、地區(qū)大氣降水。根據(jù)突涌水的發(fā)生機(jī)理可以將其分為兩種模式：一是洞身突涌水模式；二是掌子面突涌水模式。

2.1 掌子面突涌水模式

該模式可以再劃分為兩種形式：一是裂隙—溶隙突涌水；二是構(gòu)造帶突涌水，其突水機(jī)理存在較大的區(qū)別。

(1)裂隙—溶隙型突涌水通常是地下水由掌子面局部節(jié)理以及裂隙之中涌出，因?yàn)榱严丁芟逗橘|(zhì)的過、蓄水較差，因此涌水水量、水壓均不高。

(2)構(gòu)造帶突涌水通常是因?yàn)檎谱用媲胺綐?gòu)造帶中存在大量的地下水，因?yàn)樗俊⑺畨壕^大，一旦隔水層達(dá)到承壓極限出現(xiàn)破壞現(xiàn)象時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致大量地下水涌出。

2.2 洞身突涌水模式

本工程隧道中的3#、4#斜井長(zhǎng)分別為1 667 m、1 571 m，同時(shí)斜井的坡度十分大，這也就導(dǎo)致長(zhǎng)距離反坡排水成為一大難題，做好斜井洞室開挖完成后的洞身突涌水問題分析十分必要。

本隧道主存在裸露型巖溶地形，補(bǔ)給來源主要是大氣降水，弱徑流區(qū)的地下水位變化較大。在洞身所穿越的季節(jié)變動(dòng)帶存在以下現(xiàn)象：(1)枯水期，地下水位十分低，這也就使得洞身不存在滲水問題或是少量滲水；(2)豐水期，地下水位逐漸變高，水位差的快速增大使得洞身段本身存在的出水點(diǎn)涌水量大大增加，甚至是產(chǎn)生了新涌水點(diǎn)。如上所述的季節(jié)變動(dòng)涌水現(xiàn)象，容易造成枯水期施工過程中，無法準(zhǔn)確地把握地下水的狀態(tài)，從而在采用相應(yīng)的處理措施時(shí)就直接施工；這樣，一旦遭遇豐水期，往往會(huì)因?yàn)樾本畠?nèi)反坡排水能力較低，使得涌水量超出排水量，產(chǎn)生大型突涌水事故。

洞身段位于垂直、水平循環(huán)帶，因?yàn)樗^較低，地下水沿著隧道壁聚集，呈現(xiàn)為股、點(diǎn)狀，可采用注漿的方式進(jìn)行有效控制。洞身段位于深部循環(huán)帶，在進(jìn)行開挖之前，就已經(jīng)對(duì)高壓突水地段做好超前封堵處理，避免洞身產(chǎn)生大涌水點(diǎn)，所以通常對(duì)地下工程產(chǎn)生的排水壓力較小。因此，在對(duì)洞身突涌水進(jìn)行防治時(shí)，應(yīng)將季節(jié)變動(dòng)帶作為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

2.3 隧道突涌水預(yù)防、治理

2.3.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

(1)預(yù)報(bào)原則

由于本隧道工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜，所以決定采用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及時(shí)，嚴(yán)格遵循“長(zhǎng)短結(jié)合、上下對(duì)照、定性和定量結(jié)合”原則，并對(duì)隧道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，確保預(yù)報(bào)方案合理。其中，長(zhǎng)期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)應(yīng)用于隧道施工全過程中；短期地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)應(yīng)用于重點(diǎn)區(qū)域，例如：富水區(qū)段、斷層破碎帶。

(2)施工地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

根據(jù)隧道的地質(zhì)情況，可以將其分為I、II、III三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，具體如表1所示。

表1 隧道施工地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

(3)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

①TSP203預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)最為準(zhǔn)確的范圍為掌子面前方100 m，2次預(yù)報(bào)搭接的距離應(yīng)大于10 m，從而確保勘察的完整性。若是發(fā)現(xiàn)前方工程地質(zhì)極為不良，則必須增加預(yù)報(bào)頻率、減小預(yù)報(bào)距離。

②使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，應(yīng)將其預(yù)報(bào)范圍控制在30 m內(nèi)，若是想要獲得最佳預(yù)報(bào)效果，則應(yīng)將范圍控制在20 m內(nèi)。此外，2次預(yù)報(bào)的搭接長(zhǎng)度需超過5 m。

③在進(jìn)行紅外探水時(shí)，應(yīng)將距離控制在30 m的范圍內(nèi)，2次預(yù)報(bào)的搭接長(zhǎng)度需超過5 m。

④掌子面地質(zhì)素描應(yīng)貫穿于隧道施工的全過程中，在每一個(gè)開挖循環(huán)均需進(jìn)行一次。

⑤超前鉆探技術(shù)適用于長(zhǎng)、短期預(yù)報(bào)后，確定下來的不良地段。超前鉆探主要可以分為以下幾種：a 長(zhǎng)距離超前水平鉆探；b 短距離超前鉆探；c 加深炮孔。其中，前兩種水平鉆探方法均是通過水平地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)的，后者則是利用加深掌子面鉆孔進(jìn)行作業(yè)的。

2.3.2 裂隙—溶隙型掌子面突涌水注漿

在對(duì)裂隙—溶隙型掌子面突涌水進(jìn)行防治時(shí)，若是出水量小且分散，則應(yīng)將重點(diǎn)放在排水上，施工時(shí)可帶水作業(yè)，一切以掘進(jìn)為主；若是出水量大且集中，則必須以堵為主、超前封堵，未開挖段掌子面單孔涌水量一旦超過40 m3/h，則必須利用頂水注漿治水。在進(jìn)行注漿施工時(shí)，應(yīng)把注漿區(qū)劃分成四個(gè)區(qū)域，即為：右上、右下、左上、左下，并按照出水量分出強(qiáng)、弱水區(qū)。出水量超過5 m3/h，將其歸為強(qiáng)水區(qū)；出水量低于5 m3/h，將其歸為弱水區(qū)。強(qiáng)水區(qū)需開孔進(jìn)行重點(diǎn)性注漿；弱水區(qū)可采取一般性注漿而定方法，少開孔甚至是不開孔。

2.3.3 構(gòu)造帶型掌子面突涌水注漿

掌子面構(gòu)造帶突涌水主要是因?yàn)闃?gòu)造裂隙與隧道見的巖柱無法承受構(gòu)造裂隙內(nèi)水壓，導(dǎo)致裂隙水進(jìn)入隧道。對(duì)此，為了避免掌子面構(gòu)造帶突涌水，必須流出足夠厚的巖盤，保證其能夠有效承受裂隙水壓力。

在進(jìn)行隧道施工時(shí)，應(yīng)使用超前探孔技術(shù)，預(yù)測(cè)前方是否具有大型的隱伏蓄水構(gòu)造。若是存在大型的隱伏蓄水構(gòu)造，需充分考慮圍巖質(zhì)量等級(jí)、水壓力等因素，留出3～10 m防突巖盤；若是水壓力較小，水量少，則可應(yīng)用超長(zhǎng)炮孔加強(qiáng)探測(cè)，在確保掌子面穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，盡可能地接近蓄水構(gòu)造，從而有效降低超前預(yù)注漿施工量。

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Discussion on tunnel water gushing treatment technology

LI Ze-sheng

(Guizhou Highway Group Co.,Ltd., Guiyang, Guizhou 550000,China)

In karst tunnel construction process, water gushing impacts on the safety and quality of engineering construction. In this regard, it is very important to strengthen the tunnel geological prediction, to do the grouting blocking water and diversion work. This paper discusses tunnel water gushing treatment technology.

tunnel gushing;treatment technology;tunnel geological prediction

2015-08-21

；李澤生(1977-)，男，貴州盤縣人，高級(jí)工程師，主要從事公路工程、道路橋梁、隧道施工管理方面的工作。

U456.3+2

C

1008-3383(2016)02-0118-02