牛塘隧道滲涌水處理技術

談利軍

摘 要：以牛塘隧道為例，針對其施工過程中出現的滲涌水現象，提出了封堵回填、鋪砌改溝、引排地表水等處理建議，并對各工點處治情況進行了研究，從而使隧道內涌水量明顯減少，取得了良好的處理效果。

關鍵詞：滲涌水 涌水量 隧道施工

近幾年來，我國高鐵、高速公路等大型工程的工程建設量逐漸增大，隨著道路工程的不斷延展，其技術也不斷提升。橋隧比例大，許多隧道修建在巖溶地區，由于石灰巖溶洞及地下水發育具有復雜性、隱蔽性和突發性，尤其是隧道埋深不大、地表漏斗及豎向裂隙發育地段加上構造影響與隧道連通性好的段落，地表水短時間快速匯入地下，在連續強降雨季節隧道突水及涌水量遠大于預測的涌水量的情況，并且在灰巖地區地下容易沉淀、結晶白色鈣化物，日積月累很容易造成排水管溝堵塞，大大降低排水能力，因此存在高壓高風險。雖然當前隧道施工工藝及技術水平在不斷提高，但在巖溶地區隧道設計、施工依舊會面對許多復雜的問題，滲涌水就是其中十分常見的一種，如何徹底、長效地處治此類問題，確保隧道安全正常運營，是十分值得研究和問題。

1.工程概況

牛塘隧道位于汕昆高速清遠段，為雙向4車道分離式隧道，設計時速為100km/h，隧道全長3805m，進口縱坡2.4%，出口縱坡-0.5%。隧址區屬巖溶低山峰叢林地貌，地形起伏較大，受地質構造和巖溶發育等因素的共同作用，隧址中部為一南北向巖溶洼地，地表存在很多負地形，并分布大量落水洞、漏斗。洞身圍巖巖體主要為石炭系石磴子組（C1ds）灰巖，局部夾含砂巖及泥質砂巖等及多個巖溶發育區。隧址區未見大型構造及深大斷裂發育，但發育有小型褶皺及小規模的16條次級小型斷裂。

2.隧道涌水量

根據大氣降雨入滲法，估算隧道涌水量估算結果如表1所示。

一般認為豐水期涌水量約為平均涌水量的3倍，故降雨入滲系數法估算豐水期隧道涌水量為26539.31×3=79617.93m3/d，（2018年5月15日～2018年7月15日現場實測涌水量為70000m3/d），但必須指出，隧址位于灰巖區，石灰巖的溶洞發育具有復雜性、不均一性、隱蔽性和突發性。根據試驗結果，該地地表發育大量落水洞及地表漏斗與隧道連通性較好，在極端天氣條件下可能發生隧道涌水量遠大于預計涌水量的情況。

3.隧道內滲涌水情況及處治方案

3.1隧道涌水情況

牛塘隧道在施工過程中先后出現過初支開裂股狀出水、基層噴射狀出水、環向施工縫噴射狀出水等情況，具體如下：

（1）ZK305+210-ZK305+290段底板隆起破損呈股狀噴射狀出水。

（2）ZK306+250-ZK306+310段橫向排水噴射狀出水，洞頂預留注漿孔內股狀噴水，環向施工縫出水。

（3）ZK307+890.5車行橫洞及點為水溝與路面基底。

（4）K305+750初期支護開裂股狀涌水。

3.2設計情況

3.2.1富水段及巖溶區結構設計

富水段及巖溶發育區采用抗水壓襯砌類型，支護參數見表2。3.2.2防排水設計

（1）隧道防排水總體原則應遵循“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”，保證隧道結構物和運營設備的正常使用和行車安全。

（2）隧道全長在行車道前進方向左右側邊緣設排水邊溝和襯砌兩側墻腳外側設HDPEφ110mm縱向單邊打孔雙壁波紋排水管。

（3）初期支護與二次襯砌之間設置1.2mm厚EVA防水卷材和350g/m2無紡土工布，對于富水段（Ve1）及巖溶發育（Ve2）采用1.5mm厚EVA防水卷材。

（4）隧道內施工縫設置鋼板膩子止水帶、沉降縫均設置中埋式橡膠止水帶和背貼式止水帶，二次襯砌混凝土抗滲等級≥P8。

（5）隧道除全長設置側溝（35×50cm）及中心水溝（60×50cm）外，在進口設置1608m泄水洞（3×2.8m）。

3.3溶洞及突涌水處治

巖溶發育段、溶洞、斷層破碎帶及地下水豐富段落采用全斷面超前帷幕注漿止水及樁基、托梁、護拱等處治方案。全斷面帷幕注漿加固施工首先封閉隧道掌子面，然后標示出注漿孔位，開孔并安設孔口管，在一定壓力下，將可凝固液體壓入地層和結構物空隙內，填充凝固，注漿加固范圍為5m，最后檢查注漿效果是否可達到防滲堵漏的目標。

3.4滲涌水處理方案

隧道隧址區水文地質條件復雜，巖溶發育，裂隙發育，地表落水洞發育并且與隧道連通性好。經多次現場調查結合地勘水文及當地氣象資料，分析認為隧道存在二襯滲水、涌水量過大和暴雨天氣出現底板涌水等現象的原因主要為隧址區巖溶發育，局部連通性好，地下水位較高，暴雨天氣后地下水壓力過大，在隧道底板范圍內，形成以隧道為中心的降落漏斗，大量的地下水通過隧道進行排泄。具體處治方案如下：

（1）利用地表現有的施工便道對K306+300附近地表沖溝內與隧道連通性好的落水洞封堵回填，對地表沖溝進行鋪砌改溝，將暴雨天氣的部分地表水引排。

（2）對洞內側溝及中心水溝加大斷面尺寸，側溝調整為內側61cm高×50cm寬，外側51cm高×80cm寬；中心溝斷面尺寸調整為60cm高×80cm寬。滲漏水嚴重段落在側溝及中心溝底鉆孔，減少基底水壓力。

（3）加快泄水洞施工進度，并在突水較嚴重、水壓力大的K305+230、K305+260、K305+290處增加橫向支洞。

3.5各工點處治

洞內需處治的工點缺陷主要為基層隆起破損、環向施工縫滲水、縱向裂縫及襯砌表面點狀滲水、拱頂股狀出水，其中ZK305+210-ZK305+290段底板隆起破損呈股狀噴射狀出水。ZK306+250-ZK306+310段橫向排水噴射狀出水，洞頂預留注漿孔內股狀噴水，環向施工縫出水。ZK307+890.5車行橫洞及右線加寬段基底出水。

3.5.1 ZK305+210-ZK305+290段基層隆起破損股狀噴水段

（1）ZK305+230～ZK305+290段破損基層拆除重新施工，并在基地采用L=4mφ42mm×4鋼花管注漿封堵圍巖裂隙及回填基底。

（2）拱腳鉆φ100mm孔泄壓排水。

（3）在泄水洞ZK305+230、ZK305+260、ZK305+290處增加橫向支洞。

3.5.2 ZK306+250-ZK306+310拱頂及施工縫滲水段

（1）對拱頂及襯砌表面點狀出水段落應進行雷達檢測，當有襯砌脫空或不密實時，通過預留注漿孔注漿回填，對混凝土不密實襯砌表面點狀出水部位進行鑿除松散混凝土，并使用高強混凝土回填密實。

（2）環向施工縫滲漏水處采用沿施工縫環向鑿槽，槽深20cm，寬20cm，在槽內安裝φ100mm半圓管排至側式暗溝，并在拱腳鉆φ100mm孔泄壓排水。

（3）縱向裂縫采用刻U型槽打孔注環氧樹脂的方式處理。

4.效果分析

在完成針對牛塘隧道“地表適當封堵，洞內限量排放”后，隧道內涌水量明顯減少，襯砌無裂縫及滲漏水現象，中心溝及側溝排水暢通，無水溝溢流現象，加上后期施作的泄水洞，牛塘隧道有了足夠的排水能力儲備。但在后期運營后還需加強水量監測，特別是在暴雨季節，應結合天氣預報做好提前規劃防備。

5.結束語

綜上所述，在巖溶區修筑隧道，由于地下水發育復雜隱蔽，且石灰巖溶洞排水管溝容易堵塞，因此在灰巖區修筑隧道必須要有足夠的排水能力儲備及預案，文章所述案例可供類似工程參考。

參考文獻：

[1]李建軍，楊鮮明，黃水亮.大相嶺隧道涌水塌方處理技術[J].路基工程，2010（06）：204-206.

[2]李建軍.大相嶺隧道擠壓變形段涌泥涌水處理技術[J].鐵道建筑技術，2010（08）：27-30.