隧道涌水處理技術(shù)探討

李澤生

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

隧道涌水處理技術(shù)探討

李澤生

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

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

1 工程概況

本工程隧道水文地質(zhì)情況十分復(fù)雜，穿越了長大巖溶富水區(qū)域，施工時涌水量十分大，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，對此為了保證工程施工的順利進行，必須做好隧道突涌水機理分析工作，從而有針對性地開展超前探水、注漿堵水等活動。

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，因為裂隙—溶隙含水介質(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為掌子面前方構(gòu)造帶中存在大量的地下水，因為水量、水壓均較大，一旦隔水層達到承壓極限出現(xiàn)破壞現(xiàn)象時，便會導(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#斜井長分別為1 667 m、1 571 m，同時斜井的坡度十分大，這也就導(dǎo)致長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涌水量大大增加，甚至是產(chǎn)生了新涌水點。如上所述的季節(jié)變動涌水現(xiàn)象，容易造成枯水期施工過程中，無法準確地把握地下水的狀態(tài)，從而在采用相應(yīng)的處理措施時就直接施工；這樣，一旦遭遇豐水期，往往會因為斜井內(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，因為水頭較低，地下水沿著隧道壁聚集，呈現(xiàn)為股、點狀，可采用注漿的方式進行有效控制。洞身段位于深部循環(huán)帶，在進行開挖之前，就已經(jīng)對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，所以通常對地下工程產(chǎn)生的排水壓力較小。因此，在對洞身突涌水進行防治時，應(yīng)將季節(jié)變動帶作為重點關(guān)注對象。

2.3 隧道突涌水預(yù)防、治理

2.3.1 超前地質(zhì)預(yù)報

(1)預(yù)報原則

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)報及時，嚴格遵循“長短結(jié)合、上下對照、定性和定量結(jié)合”原則，并對隧道進行風(fēng)險分級，確保預(yù)報方案合理。其中，長期超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)應(yīng)用于隧道施工全過程中；短期地質(zhì)預(yù)報應(yīng)應(yīng)用于重點區(qū)域，例如：富水區(qū)段、斷層破碎帶。

(2)施工地質(zhì)風(fēng)險分級

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

表1 隧道施工地質(zhì)風(fēng)險分級

(3)技術(shù)標準

①TSP203預(yù)測預(yù)報最為準確的范圍為掌子面前方100 m，2次預(yù)報搭接的距離應(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)報頻率、減小預(yù)報距離。

②使用地質(zhì)雷達進行預(yù)報時，應(yīng)將其預(yù)報范圍控制在30 m內(nèi)，若是想要獲得最佳預(yù)報效果，則應(yīng)將范圍控制在20 m內(nèi)。此外，2次預(yù)報的搭接長度需超過5 m。

③在進行紅外探水時，應(yīng)將距離控制在30 m的范圍內(nèi)，2次預(yù)報的搭接長度需超過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，在每一個開挖循環(huán)均需進行一次。

⑤超前鉆探技術(shù)適用于長、短期預(yù)報后，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)鉆機進行作業(yè)的，后者則是利用加深掌子面鉆孔進行作業(yè)的。

2.3.2 裂隙—溶隙型掌子面突涌水注漿

在對裂隙—溶隙型掌子面突涌水進行防治時，若是出水量小且分散，則應(yīng)將重點放在排水上，施工時可帶水作業(yè)，一切以掘進為主；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。在進行注漿施工時，應(yīng)把注漿區(qū)劃分成四個區(qū)域，即為：右上、右下、左上、左下，并按照出水量分出強、弱水區(qū)。出水量超過5 m3/h，將其歸為強水區(qū)；出水量低于5 m3/h，將其歸為弱水區(qū)。強水區(qū)需開孔進行重點性注漿；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為構(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)致裂隙水進入隧道。對此，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。

在進行隧道施工時，應(yīng)使用超前探孔技術(shù)，預(yù)測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、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)用超長炮孔加強探測，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。

[1] 閆振東.隧道突發(fā)涌水處理技術(shù)[J].今日科苑，2008，(6)：149-150.

[2] 袁淑香，張言華.隧道施工涌水處理方案及技術(shù)經(jīng)濟分析[J].鐵路工程造價管理，2013，28(1)：28-32.

[3] 孫宇晨.高速公路隧道涌突水處理技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012：168-169.

[4] 周健.圓梁山隧道巖溶管道群涌水處理技術(shù)[J].中國科技博覽，2012，(33)：117.

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