高壓富水地層超深埋特長隧道施工技術研究

盧永燦

摘 要：本文針對高壓富水地層超深埋地質條件下的隧道施工技術，詳細介紹綜合超前地質預報技術、巖爆預防和處理技術、地下水處理技術、通風技術，并通過實例說明復雜地質條件下的隧道施工技術的可行性，供同行參考和借鑒。

關鍵詞：高壓富水地層；超深埋；特長隧道；施工技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.106

0 引言

在高壓富水地層條件下，隧道工程首先需要做好排水以及通風工作，以確保工程在施工過程中的安全以及工程的質量。此外，還需要做好巖爆預防處理工作，防止隧道在高壓的條件下出現塌方，形成嚴重的安全事故。

1 超前地質預報技術

某隧道位于山谷中，深度約為580米，發生巖爆的埋深約為240米。該地段的圍巖主要為花崗閃巖以及微風化次石英斑巖，出現裂隙發育，圍巖巖體相對完整，并且穩定性較良好。該隧道在施工期間根據施工特點以及地質條件編制超前地質預報方案，并且在超前地質預報中應用TSP、地質雷達、超前水平鉆、加深炮孔全隧貫通探測以及紅外探水等。

TSP顯示某一地段出現節理裂隙發育，周邊圍巖相對破碎，并且伴隨有地下水發育以及溶蝕裂隙發育等。根據其顯示的結果對著某段假地質雷達探測，得出結果為該地段圍巖巖體大體完整，穩定性良好等。

掌子面地質概況為：巖石為灰色灰巖，圍巖總體破碎，穩定性一般，該段地下水由掌子面鉆孔中冒出，并且地下水具有壓力，出水量為2000m3/h。通過聯合超前取芯鉆孔及TSP，得出的預報結果為：掌子面前5米范圍之內的巖石均為灰色灰巖，巖體整體相對完整，并無明顯溶蝕裂隙發育，鉆孔處并未出現地下水；掌子面前5～16米范圍內巖石為白云質灰巖夾雜白色灰巖的情況，巖石整體相對破碎，出現溶蝕裂隙發育，即斷層破碎帶；掌子面前16～20米范圍內，巖石為白色灰巖、巖體整體相對完整，局部略有破碎；掌子面20～30米范圍內巖石為白色灰巖，巖體相對破碎，出現溶蝕裂隙發育，可斷定該地段為巖體破碎。

合理利用地質預報儀器、技術以及相應設備，來建立超前地質預報體系，合理將長期預報與中期預報得出的結果結合，獲取相對準確的地質分析、地質預報、地質信息以及瀆職素描，從而實現一體化跟蹤預報技術。

2 巖爆預防及處理技術

弱巖爆可采用錨桿以及噴鋼釬維混凝土進行布設處理，從而來預防發生巖爆事故。在中等巖爆段應用局部掛網、錨桿以及噴鋼釬維混凝土來聯合解決問題。對于強巖爆、極強巖爆就需要應用特殊工藝來處理，首先需要應用應力來做一個防護網，隨后在安裝上網片以及錨桿，最后再采用噴上混凝土來進行支護，從而確保施工安全，防止發生巖爆事故。施加應力的目的就是讓圍巖上的應力提前得到釋放，從而實現調整圍巖應力的效果，而不是消除應力。巖爆預防及處理技術在一定程度上能夠降低巖爆事故發生概率，在隧道主炮孔爆破之前具有良好的防爆破作用。

要在安全時間之內處理巖爆，需要尋求使用時間短、處理效果良好的技術，在此掛網以及水脹式錨桿較為適用。安裝水脹式錨桿使用的時間為2～3分鐘/根，并且安裝之后能夠立即受力，能夠快速實現支護作用，其與機械漲殼錨桿相比，每一根錨桿發揮支護作用所節約的時間為5～10分鐘。除此之外，水脹式錨桿不會受到墊板松動的影響而失去支護作用，該種錨桿的缺點為使用時間一長就會失去錨固效果，需要盡快補打，并且花費的成本相對較高。如果僅從操作性以及安全性方面來看，水脹式錨桿屬于首選。使用的網片規格、大小需大于錨桿的間距，并且網片的網孔需小于墊板，在安裝墊板之前需要讓網片穿過錨桿，隨后再固定墊板。

噴混凝土在一定程度上能夠改善圍巖的受力，防止其發生變形，特別是厚層噴的混凝土，能夠給予圍巖較大的支持力，從而能夠讓圍巖處于三維受力狀態之中，可有效防止發生巖爆事故。當掌子面掘進超前倍數為2倍的洞徑時，支護系統必須跟上速度；當巖爆強度較大時，應做好臨時支護工作。一般情況下，掌子面正前方屬于巖爆最為嚴重的地點，因此，除了對該地點進行加護之外，需應用9孔、14孔超前應力解除防爆工藝。

3 地下水處理技術

地下水處理技術相對較多，需要根據超前地質預報得出的結果以及現場施工的具體情況來選取適合的地下水處理技術。地下水處理的原則為堵為主，排為輔。就上文中提到的隧道為例，分析該隧道使用的地下水處理技術。該隧道的某個出口自從涌出地下水以來，施工人員通過一個月的時間發現其水壓以及出水量發生的變化不明顯，并且出水清澈，地表也沒有發生缺水塌陷的情況。根據地質預報得出的結果可知，其前房為溶蝕破碎帶，無大型溶洞，因此，施工人員決定應用泄水平導引排的方法，該法能夠讓施工正常施工。泄水平導就是將涌出的水引排，不但能夠讓施工恢復正常，而且還能夠保證隧道隧道的正常運營。

擇機封堵，即根據超前預報得出的結果，并且對施工安全不產生影響的情況下，首先揭露地下水，將掌子面掘前，讓其超出出水點一段距離，隨后對地下水進行處理。

超前預注漿，利用高壓且大流量的地下水來實施超前注漿，超前注漿使用的材料以及工藝均與超前帷幕灌漿相同，其不同之處為利用灌漿壓力來進行控制以及孔口管。在靜水壓力小于2MPa時，其可取3倍的靜水壓力；在靜水壓力為2～5MPa時，其可取任意壓力（不可超出7MPa）；在靜水壓力超出5MPa時，取靜水壓力可增加3MPa。

4 通風技術

某隧道的埋深最大限度為580米，處于高壓富水層，不能夠修建豎井。因此，該隧道整體設計成為上下單線隧道，讓隧道形成平行導洞無軌運輸線路。在該隧道施工過程中，使用射流巷道式通風技術，通過對氣體力學計算分析使用的通風技術，從而很好解決長距離隧道的通風技術。射流通風技術就是讓A線與B線形成壓力差，從而造成風循環，射流風機可將風送至掌子面相近的橫通道，再由軸流風、風管將隧道外新鮮風送至掌子面，從而能夠將隧道內原有空氣排出，在一定程度上能夠保證施工環境的質量。

5 結語

隧道處于高壓富水層會給其施工帶來較多的麻煩，特別是地下水涌出的問題，情況嚴重時會對施工安全以及施工進度產生嚴重的不良影響。因此，需要采用合理的方法來解決施工過程中出現的問題，以確保隧道工程施工的質量以及施工人員的人身安全。

參考文獻：

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