淺談隧道施工階段地下水的處理對策

劉振陽

摘 要：隨著國民經濟的發展，隧道建設取得了長足的進步，隧道數量與隧道長度都出現了較高的增長。與之相伴隨的另一個問題是：在隧道施工中，經常發生滲漏、突水、涌水等水害，不僅影響施工，威脅隧道穩定，而且還會導致地下水位下降，對隧道周邊居民用水造成不利影響。因此，必須認真研究隧道施工階段地下水的處理對策。本文將就此展開闡述。

關鍵詞：隧道施工;地下水處理;對策

中圖分類號：U457.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0130-02

在交通運輸業蓬勃發展的大背景下，國內隧道建設也在不斷提速。據交通運輸部統計，截止二〇一七年，全國公路隧道已達16229座，長度達1528.51萬米，其中特長隧道902座（總長401.32萬米），長隧道3841座（總長659.93萬米）;全國鐵路運營隧道超過14100座，長度超過1412萬米;其中長度超過10公里的特長隧道有102座（總長141.1萬米）。

而隧道水害的問題也顯得更加突出：許多隧道出現滲漏，還有一些隧道發生突水、涌水。為保障隧道施工質量，有必要認真研究地下水處理對策。

1 地下水

地下水指的是埋藏于地表以下各種形式的重力水。

根據地下水埋藏條件、含水裂隙特點，可以將地下水分為不同的種類;其中對于隧道施工影響較大的幾類地下水，分別是：

1.1 上層滯水

上層滯水在于地下包氣帶內部。它是降雨或地表水滲透進地下后，因包氣帶內部隔水層的阻隔聚集而成。上層滯水埋藏較淺，具有自由水面，水量較小，受季節影響較大。若隧道施工深入包氣帶，上層滯水便會以突水形式涌入隧道，影響施工安全[1]。

1.2 潛水

潛水多埋藏于第四系沉積巖中，在裂縫、溶巖中也有潛水的分布。潛水具有自由流動性，在地下形成徑流，常被居民用作飲用水源。在隧道施工中遇到潛水，容易發生涌水。

1.3 承壓水

承壓水位于兩個隔水層之間，受到自身重力及壓力的作用，因而得名。承壓水沒有自由水面，不受季節變化的影響，水位穩定，常被居民用于日常生活及農田灌溉。承壓水若涌入隧道，可破壞隧道的穩定性。

1.4 成巖裂隙水

多分布于巖漿巖的裂隙之中，分布面積較小，但水量較大。在隧道施工中發生的巖體失穩破壞，多與巖裂隙水活動有關。

1.5 構造裂隙水

頁巖、泥巖、沉積巖等巖石受構造運動應力作用，形成構造裂隙。位于其中的地下水即為構造裂隙水。構造裂隙水通常有導水通道，在隧道施工中可引發較大涌水事故。

1.6 巖溶水

巖溶水位于巖溶裂隙中，有統一的潛水面。巖溶水分布不均勻，可接受地表水補給。巖溶水水量大，流速快，若發生涌水，可直接淹沒整條施工中的隧道。

2 地下水對隧道造成的危害

地下水可導致巖體產生剪切運動，改變巖體內充填物的物理性質，將其從固態轉化成液態。地下水的酸性較強，具有很強的侵蝕作用，可溶蝕隧道巖層中的石灰巖、石膏等成分，形成裂隙、空隙;還可腐蝕鋼筋混凝土。

有統計表明：目前，國內大約70%的鐵路運營隧道存在不同程度的水害，其中一千五百多座隧道因滲漏嚴重，影響鐵路運營。在隧道開掘中，經常出現涌水，不僅危害施工安全，而且會造成地下水位迅速下降，影響周邊居民正常生活用水與農業用水。因此，在隧道施工中，必須認真做好地下水防水、排水。

3 隧道施工中的地下水處理對策

3.1 運用先進技術，進行地質預報

隧道工程施工現場地質條件復雜，工期往往較為緊張，因此，施工單位需組建地質預測預報的專門班子，采集施工地段的水文、地質、變形、應變等方面信息，在整個施工過程中隨時進行超前地質預測預報。

工欲善其事必先利其器。開展地質超前預報，須運用各種先進技術設備。施工單位可運用法國LUTZ超前地質預報系統，該系統操作方便，可隨深度與時間的變化進行測量，實時傳遞數據，在電腦屏幕上直觀呈現隧道開挖前方200米內巖層的裂隙、破碎、涌水、巖層軟硬、空洞、腔體、涌泥、涌砂等情況。在LUTZ超前地質預報系統發現異常點后，技術人員可使用YL-GPR無線一體式探地雷達，通過逐點測量采集前方30米內的地質信息，查明巖體中是否存在巖溶、塌陷、破碎帶。技術人員還可使用HW-306便攜式紅外探水儀，探測30米范圍內是否存在含水斷層、含水溶洞、地下暗河[2]。

施工單位在查明地下水埋藏、徑流、補給、排泄、發育情況、水位動態及導水通道情況后，須向設計單位與建設單位提交超前預測預報報告。設計單位須仔細研究該報告，若無異常則允許施工單位繼續開挖掘進，若發現異常則應要求施工單位進行超前鉆孔探測。

3.2 做好洞外防排水

在隧道左右兩端，須挖掘排水溝，并設置急流槽，對地下水進行引流。若隧道工程是明洞襯砌，在其縱向方向上于磚墻角布置雙壁打孔波紋管與砂礫盲溝，沿隧道縱坡布置縱向排水管，爾后在明洞襯砌外部墊上土工布-防水板-土工布，最后覆蓋水泥砂漿。回填土頂面須用粘土設置隔水層，隔水層須深入邊坡、仰坡。隧道仰拱上方也須設置排水溝。

3.3 做好結構防水及結構排水

在明洞襯砌背后，用雙壁打孔波紋管設置環向盲溝;在明洞襯砌左右兩邊墻角外側，用雙壁打孔波紋管設置縱向盲溝;左右兩側檢修道下須設排水溝，左右兩側路緣帶須設路緣邊溝，洞口500米范圍內用雙層蓋板設置保溫水溝，雙層蓋板中間須設置聚氨酯保溫復合板，隧道兩側側溝墻上須布置鋼筋。使用P8級別以上的防水混凝土修建襯砌，在進行環向施工、縱向施工時須設止水帶。墻腳縱向、拱墻環向上須布置排水盲管。明洞外須覆蓋外貼式防水層，襯砌外須布置防水板，以組成一個完整的排水系統。

3.4 突水施工

隨著隧道不斷向前掘進，必定會遇到一些含有較多地下水的巖段。施工單位須對這些巖段進行超前預測，并使用鉆眼臺車開挖探水孔，驗證這些巖段是否存在地下水異常點。探水孔開挖后，須詳細記錄出水點位置、出水量、水壓等。而后，根據探水孔出水量設計方案，進行處治。

若異常點周邊圍巖比較穩定，可以通過小導管注入漿液進行堵水。其具體流程為：根據地質調查結果，選擇漿液（可選擇水泥-水玻璃雙液漿），進行配比試驗，確定注漿參數，而后進行現場注漿試驗，并檢查試驗效果。若效果達標，則準備各種設備、機具、材料、并加工管材，投入正式施工。第一步，噴混凝土封閉礃子面;第二步，鉆孔，打入超前小導管（小導管可采用φ42×4毫米無縫鋼管，每根小導管長3.0米，小導管之間環向間距200毫米，縱向間距600毫米）;第三步，安孔口止漿塞;第四步，連接注漿管;第五步，注漿。施工結束后，檢查堵水效果，若效果達標，繼續向前開挖掘進。

3.5 主動排水

隧道施工接近含水層時，應主動進行超前探水、鉆孔排水。具體步驟為：第一步，開挖接近含水層時，在礃子面上打一個超前探孔，若該探孔未出水，則向前繼續開挖10米，繼續進行探水。若該探孔出現流水，但流速緩慢，水壓較低，則在礃子面上再鉆出三個超前探孔。若這三個探孔出水狀況與第一個探孔相同，則再向前開挖10米，再次進行探水。此時，若發現某一個探孔出水量加大，水壓加大，則停止開挖，檢測水壓、流量，分析水質。詳細掌握出水情況后，在礃子面前打7個直徑108毫米的排水孔，自上而下依序排放含水層中的積水[3]。7個排水孔切不可同時排水。待含水層中的積水徹底排盡后，方可繼續進行隧道施工。

3.6 處治溶洞

隧道施工可能遇到一些發育規模不同的溶洞，溶洞內含有積水，并為地下水提供巖溶通道。因此，施工單位須通過超前地質預報系統與探地雷達進行超前探測預報，發現異常點，再通過鉆孔進行超前探測，采集礃子面前方的巖溶發育、圍巖富水、巖性等信息，而后根據溶洞的發育規模、巖層穩定性、地下水等實際情況，采取不同的處治措施。

3.6.1 處治規模較小的溶洞

若溶洞深度不足3米，由于隧道施工暴露出來，可直接進行回填。位于起拱線上方的溶洞，須首先清理溶洞中的充填物，然后在洞中布置錨噴網支護架構，再澆注二次襯砌，回填C15混凝土。位于起拱線下方，隧道邊墻上的溶洞，同樣須首先清理充填物，再填入C15混凝土，回填厚度應達1.5米。基底下方的溶洞可采取同樣措施處治。

3.6.2 處治規模較大的溶洞

若溶洞深度在3米以上，則須采取以下措施：

位于起拱線上方的溶洞，首先清理內部充填物，在其內部布置錨噴網支護，而后沿溶洞洞壁環向布置鋼筋拱，再修建二次襯砌，最后向洞入澆筑C14混凝土。

位于起拱線上方的溶洞，若內部充填物難以清理，則采用超前小導管進行注漿預支護，而后布置工字鋼，制作鎖腳錨桿，確保基礎穩定，最后布置鋼筋網，噴射C14混凝土。

位于起拱線下方的溶洞，可綜合采用回填、嵌補、注漿、支頂、擴大樁基礎跨越等措施處治。

3.6.3 處治溶洞水

若溶洞水未獲得地表水或其它徑流補充，應盡快進行排水作業，排盡溶洞中的地下水，再處理溶洞。若溶洞與地表相連，溶洞水源源不斷地獲得地表水補充，則首先須采取措施堵水，再進行排水。

處治溶洞水時，應盡可能保持原有巖溶管道系統的完整穩定，盡量利用原有的巖溶管道，盡可能使原有的地下水補給、徑流保持正常。若隧道與巖溶管道相交，應在隧道底部埋設管道，連接被截斷的巖溶管道。

4 結語

如何處理地下水，是隧道施工中最棘手的問題之一。因此，我們需要認真總結施工中的經驗，積極思考各種處理對策，應用各種先進技術設備，主動采取排水、防水措施，把隧道地下水問題解決好。

參考文獻

[1] 徐明飛，張國珍，張洪偉，崔圣達.隧道涌水預測方法及防治對策研究[J].地下水，2018， 40（01）：6-9.

[2] 曹軍輝，李克建，劉迎松.地下水對通過含水砂層段暗挖隧道施工的影響及控制方案研究[J].西部探礦工程，2018，30（01）：184-186+190.

[3] 石磊.隧道地下水處治的設計理論及方法研究[J].江西建材，2017（18）：150-151.