公路隧道淺埋暗挖富水段施工分析

摘要：隧道穿越富水地層時，極易發生涌水突水事件，造成隧道塌方、支護變形等質量事故，嚴重影響隧道正常施工，對人身和設備安全造成重大安全隱患。為保證正常施工，最大程度地減少富水隧道施工中造成的工程投入和人員傷亡，迫切需要解決這方面的施工技術難題。

關鍵詞：隧道；富水段；塌方；安全隱患

1、某隧道工程概況

1.1地理位置、地形地貌

某隧道總長5519.15m（折算為左右洞平均值），為特長隧道，在四川盆地東部暖濕亞熱帶氣候區。明月山（某隧道所屬山脈）槽谷中沿槽谷方向發育延伸的鹽井河，為季節性溪流，鹽井河水流于天生橋匯入鹽井口水庫，全長約15Km，最大流量可達2.50-5.50m3/s，施工前需要先渠化防滲水處理。

1.2水文地質條件

隧址區三疊系中下統碳酸鹽巖類分布于背斜軸部，因受兩側碎屑巖所構成的中、低山嶺的夾持，具備有利的巖溶發育條件，形成了特有的隆脊型巖溶槽谷，巖溶發育與巖性、地貌條件關系密切；巖溶水運動和富集則受地質構造控制。三疊系上統須家河組砂、頁巖，和侏羅系下統珍珠沖組砂、泥巖分布于背斜兩翼，巖層以傾斜狀態產出，具有形成碎屑巖孔隙裂隙層間承壓水和紅層承壓水良好儲水構造條件。尤其是北西翼為緩翼，為典型的自流斜地，是較富水類型之一。

1.3某富水段隧道施工方案

洞身抗水壓襯砌段采用單側壁導坑法開挖，且在施工中根據變形情況設置臨時仰拱，襯砌施作段一般滯后初期支護50-100m，具體根據現場開挖情況和監控量測結果確定。開挖施工中我們著重加強監控量測工作，及時調整支護參數，做到動態設計、信息化施工。另外某隧道在穿越明月峽背斜軸部及兩翼巖溶槽谷穿越破碎帶、石膏、角礫巖、鹽井河底部等段落控制爆破震速不大于10cm/s。為了使隧道能順利通過富水地段，加快施工進度，對隧道的施工方法和支護參數進行了研討，通過比選決定放棄不引入大型機械施工和臨時支護多的雙側壁導坑法等方法，確定施工方案為“超前物探、鉆探結合探水、超前注漿堵水、超短開挖（局部輔以弱爆破）、初支加強、仰供超前、二襯緊跟”。

1.3.1采用此施工方案的原因

工期緊，工程水文地質復雜，IV、V級圍巖占70%以上，因此必須選擇一種能適應地質變化而迅速過渡的施工方法。能充分發揮先進的大型施工機具的優勢，提高工作效率，以求最佳的掘進速度和經濟效益。采用此方法，對圍巖擾動小，支護能及時封閉成環。

1.3.2施工特點

施工空間大，通過了大型施工機械作業，施工效率高。施工方法轉換較快，進度穩定，安全和工期有保障。施工工藝簡單，施工投入少。隧道不同段落采用的超前地質預報等級不同

2、富水段施工方法

2.1超前地質預報

在隧道巖溶地區進行勘查工作時采用TSP法長距離探測破碎帶結合短距離紅外探測法進行綜合物探能夠較好的完成工程中隧道巖溶勘查任務。通過實踐經驗表明該方法能夠可靠的對巖溶隧道地質進行預報工作，對地質信息的獲取比較快捷。

2.2探水及防突水突泥措施

鉆孔驗證我們采用專用探水鉆機施工探水孔，探水孔孔徑（終孔）為55mm，鉆孔外偏角為10°，每次探水段長30m，開挖25m，保留5m作為止水盤并開始下一循環探水，根據鉆孔出水量按設計預案進行處治，很好的防止了突水突泥事故的發生。所以超前地質預報須作為隧道施工工序中的重要一環落實到隧道施工的每個循環中。詳細記錄探水孔出水點位置、水量、水壓等。

2.3注漿堵水措施

預注漿的目的是防止巖溶突水突泥，確保施工安全，后注漿的目的是確保隧道建設不對生態產生大的影響。當超前探水孔中6孔出水且總水量大于10m3/h時，啟動全斷面注漿。設計為30m一環全斷面注漿，根據探水鉆孔探明的出水點位置，可調整注漿長度，保留注漿止水巖盤5-10m；注漿孔孔徑=108mm，開孔孔徑150mm；注漿范圍為隧道平均開挖半徑（a）的1倍，單孔注漿有效擴散半徑為R=3.60m，注漿孔底中心距D=1.50，R=5.40m，注漿最終壓力為靜水壓力的2-3倍；巖層破碎地段采用前進式注漿，注漿分段長度5-10m，巖層較好，涌水不大時，可一次全孔注漿；注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿液，水泥為P.0.32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比W/C=0.60-1.10，水玻璃波美度30-40Be，雙液體積比C/S=0.70-1.40，凝膠時間根據現場情況確定。其次是局部預注漿：根據探水鉆孔探明的出水點位置、水量和預注漿段巖層節理、裂隙發育情況，布置注漿孔個數和位置，注漿孔孔徑為108mm，開孔孔徑150mm；注漿范圍為：出水通道范圍內，隧道開挖外輪廓線以外5-6m，單孔注漿有效擴散半徑R=3.60m，注漿結束最終壓力為凈水壓力的2-3倍；注漿材料采用水泥至水玻璃雙液漿液，水泥為P.042.5普通硅酸鹽水泥，水灰比W/C=0.60-1.10，水玻璃波美度30-40Be，雙液體積比C/S=0.70-1.40，凝膠時間根據現場情況確定。最后是后注漿：設計注漿范圍為隧道開挖外輪廓線外4m，注漿采用42小導管，孔口環向間距1.20m，縱向間距1.20m，梅花形布置，在集中出水點注漿孔加密，注漿小導管布置范圍根據開挖后滲漏水位置合理確定，不一定要全斷面布置，局部點出水可采用局部預注漿堵水方法處理。

2.4抗水壓襯砌

其一，環向盲管安裝，在原有的10m一道基礎上變更為3m一道，其二，在隧道起拱線部位每5m設置1個限水壓泄水孔，并通過排水管最終引入隧道中心水溝排出洞外，很好的解決了此段安全隱患。

2.5渠化創新及節約成本—巖溶槽谷段地表河流、溪流

隧道穿越后槽發育的鹽井河；左、右線穿越里程分別為ZK15+977、K15+991；該段鹽井河平面形態上呈“S”狀，溝寬5-15m，水深變化較大，一般深0.10-0.30m，局部由于沖涮形成深度相對較大的塘，深度約0.50-1.20m，故設計渠化措施流程如下：開挖至設計標高后→30cm素土夯實→表面鋪3cm厚砂漿找平→鋪設土工布→鋪設HDPE防滲膜→鋪設土工布→30cm粘土夯實→施作80cm厚C25混凝土明渠結構。渠化范圍根據現場施工情況具體確定，以阻止或減輕河流水下滲影響隧道施工為原則，并考慮隧道運營可能對河流的疏干影響。

2.6加強監控量測

首先開挖面進行的觀察：每次開挖后應該進行一次觀察，并做好觀測結果的記錄，當地質的情況基本無變化時也可每天進行一次。觀察后應繪制開挖面略圖，填寫工作面狀態記錄及圍巖級別判定卡。初期支護完成區段觀察：每天至少進行一次，觀察的內容包括噴混凝土、錨桿、鋼架的狀態。其次水平凈空變化量測。每次開挖后立刻進行，完成讀數。確定各項數據合格后方才進入下一循環開挖。然后拱頂下沉量測。拱頂下沉量測與水平凈空變化量測在同一量測斷面內進行，其量測頻率相同。

3、結語

該特長隧道工期壓力大，社會關注度高，施工中采用“單側壁導坑法”及超前物探與鉆孔探水、超前注漿堵水、超短開挖（局部輔以弱爆破）、初支加強、仰拱超前、二襯緊跟等措施，并在地表下穿河渠地段，防止地表水下滲的防水渠化措施，很好地控制了圍巖的變形，順利通過了隧道富水地段并順利貫通，實現了安全、優質、快速施工。

參考文獻：

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