隧道突涌水防治施工技術

何禹

（中國鐵建大橋工程局集團第一工程有限公司 遼寧大連 116083）

隧道的修建過程中很容易產生涌水現象，一旦發生涌水不僅會威脅到工程的施工建設，而且會帶來一定的安全隱患。考慮到這一點需對涌水產生的原因進行探查，并采取相應的治理措施修復。在治理的工程中還需要考慮其他多方面因素，例如自然環境、水文地質、是否會造成地下水的流失、施工中的安全因素、經濟條件等。本文圍繞隧道突涌水的防治展開詳細的探討。

1 工程概況

本文所提及的隧道有兩個洞，左洞的起點為ZK147+ZK946，終點為ZK152+515，整個洞身的總長度可達到4.569km，其中路面設計的標準高度最低值可達到610.84m，最高值可達到651.98m；右洞的起點為YK147+920，終點為YK152+156，整個洞身的長度可達到4.596km，其中路面設計的標準高度最低值可達到610.83m，最高值可達到651.99m。整個圍巖的強度較高。

2 隧道涌水原因及危害分析

2.1 隧道涌水的客觀原因分析

施工現場有著相對復雜的地質構造，斷裂發育較為明顯且數量較多，更方便水的儲存，同時成為了疏導水的通道。巖漿在第一組斷裂發育周圍活動明顯，因而形成了一道花崗巖巖脈，其厚度可達到0.8～0.9m。整個巖脈受到地下水的溶蝕較為嚴重，其溶蝕產生的空洞深度可達10m。由于斷裂構造數量較多，容易遭到破壞，隨著破碎圍巖情況的加劇增多了可用于儲水的空間。再加上導通斷裂帶之后，會使水順著通道進入到周圍的巖層中。

本工程中主要的涌水源是由巖溶產生的水、縫隙的積存水、地表水和地下水。涌水現象發生時，豐富的地表水為其提供了瞬時補給的水源。在涌水點出現的地方，其地形多為山谷，地表積水的來源主要有水稻田內產生的積水和降雨積存下來的雨水。除上述原因之外，還可能誘發涌水的原因有爆破施工。本工程突發涌水時，其瞬間爆發出的水量達到了112086m3/h。隨后當地表水水量減少時，加之地下水位的降低，使涌水量逐漸變小，達到900m3/h。

2.2 隧道涌水的主觀原因分析

本工程中發現涌水點的地方與設計圖紙記載的數據并不相符。在圖紙中本標段的地質條件良好，并不會發生涌水現象，這種主觀意識上的差異使工程施工中出現了涌水現象。其次盲目地追求施工速度，沒有重視超前地質預報。該預報是由某交通職業技術學院提供的，使用的是瑞利波探測技術，在施工ZK150+406.6標段設置超前地質預報，當日提供的監測結果如下：在該標段前51m內，斷層破碎帶所處的范圍為（4.1m，10m），在如下范圍內（34.5m，50.5m）地質條件有明顯的異常，需要格外注意水文的變化，注意做好防水處理，加強支護，以免出現坍塌。據推測，異常段有可能是斷層破碎帶，要想驗證這一推測需要等到標段為ZK150+437的施工開始之前再進行超前地質預報。

3 隧道涌水的防治措施及建議

3.1 導水通道探查技術

本工程涌水段在治理時使用的探測技術為地質調查+物探法。在設計階段完成對施工區域地質調查，可通過查閱相關的地質記錄檔案，詳細掌握本工程中的水文地質、構造組成，對施工區域內的地質條件有了大致的了解之后使用物探法，選取合適的鉆孔位置進行鉆孔探測，之后根據探測反饋的數據進行分析，盡可能地掌握該施工區域的地質條件，尤其是關于巖層分布的情況以及周圍是否有含水構造地質[1]。

為了提高檢測結果的準確性，本工程使用了瞬變電磁法，其英文簡稱為TEM，這種檢測方法主要是利用電磁之間相互感應的定律，通過由不接地回線發出的脈沖磁場到達地下的這一時間，借助接地線圈來觀測其產生的變化情況。地下地質條件的變化是引起該磁場變化的主要影響因素，促使其產生增強或縮減的變化。相比較而言，TEM的優勢在于所占的體積小，而且可在橫向或縱向觀測上產生較高的分辨率[2]。隨著科技的發展與進步，使用TEM探測地質時最高可深入到2000m地下進行探測，尤其對于含水構造地質和導水通道的監測有著絕對的優勢，本工程中使用TEM探測出的含水構造地質示意圖如圖1所示。

圖1 含水構造在瞬變電磁法成果圖上的表現

使用上述探測方式可以有效地甄別出含水體和導水通道的存在，其含水量較大時，可依據相應的水文地質條件進行防水治理，一般使用封堵導水通道的方法來治理。及時治理可以避免出現本工程中的突發涌水事故，以免影響施工周邊的環境。在本工程中用上述探測辦法探查涌水區域的水力聯系，在治理的過程中將重點放在堵水上，控制涌水的規模，使水位不斷降低。

3.2 綜合地質超前預報技術

在進行地面探測時很容易受到山區地形的影響，在探測的過程中出現位置的偏移，盡管可以矯正，但是仍然存在著誤差影響，因而超前地質預報就顯得尤為重要。考慮到施工的工期及性價比，使用最為廣泛的當屬以下兩種：①利用瑞利波來探測；②使用雷達探測。

前者主要利用錘擊震源來實現探測的目的，探測相當全面，不會出現遺漏，但是無法借助該技術直接探測出含水構造的存在，還需借力于綜合地質分析。后者主要是利用電磁波的反射來實現探測的目的，施工速度快且可以直觀地反映出含水構造的異常情況[3]。但是雷達探測的信號很容易受到含水斷層破碎帶的影響使之出現漏點。因而在探測的過程中要學會靈活應對。

3.3 涌水段技術處理措施

針對本工程中出現的涌水段，其治理原則為排水+堵水，具體的治理措施如下所述：

（1）在開挖施工中出現的地下水涌水現象需要借助于小導管注漿來達到封堵的目的。

（2）鑒于涌水段中水產生的壓力情況的影響，當初期的支護完成之后可封堵涌水的孔洞，其主要的施工技術為：①安裝泄水鋼管，需帶有閥門，其數量為兩根；②注漿，其位置選在涌水的孔洞處；③灌注可快速凝固的混凝土，待其強度達到標準之后關閉閥門，封堵泄水管，之后驗收。前期涌出的水量較大，因而水產生的壓力較低，注漿效果較好，在注漿結束之后涌水量得到了明顯的控制，平均每小時涌出的水量為900m3，主要是從隧道底部涌出的地下水。因而只有從根本上堵住涌水的地方，才能保證隧道的使用壽命不受到影響，最大限度地降低對周邊生態環境的影響。

4 結束語

綜上所述，在隧道施工之前探測出施工區域內的含水構造地質和導水的通道情況是避免施工中突發涌水事故的最佳方式，可采用本文中所提及的TEM技術來探測上述內容，結合探測的結果再加上超前地質預報的分析可以防止涌水現象的發生，起到良好的預防作用。