隧道富水施工技術分析

王 毅

(甘肅省公路交通建設集團有限公司，甘肅 蘭州 730000)

地下水處理是隧道工程施工中的常見問題，受施工現場水文、地質以及圍巖特征不同的影響，在隧道工程施工的過程中很容易出現地下水處理問題。從隧道工程施工實際情況來看，一旦在隧道施工過程中發現富水問題，會嚴重影響到隧道工程的施工進度、工程質量，嚴重時甚至發生安全事故。因此，如何在隧道工程施工中做好防水、排水工作，減小富水問題對施工的影響，成為技術人員需要思考和解決的問題。文章在闡述隧道富水影響和危害的基礎上，就隧道工程富水施工技術的應用問題進行探究，旨在能夠為隧道工程的高質量建設發展提供更加有力的支持。

1 隧道富水的危害

1.1 影響隧道結構安全

隧道富水的表現形式多種多樣，通常根據水量大小分為涌水和滲水。涌水是指大量地下水不斷地流入隧道施工現場，而滲水的水量要遠小于涌水，一般為明顯水流從裂隙中流出或者拱部滴水連成線。

隧道涌水會使掌子面穩定性減低，尤其是在采用礦山法進行施工的隧道中，這種問題最易發生。礦山法是以掌子面自穩為基礎的，然而在存在裂縫的土砂圍巖與薄弱圍巖中，涌水會使巖體強度降低，減弱掌子面的穩固性，易引發掌子面坍塌[1]。同時，隧道涌水會降低噴混凝土和圍巖之間的附著力，并使錨桿錨固材料脫落，導致襯砌的支護功能減弱。

如果是圍巖滲水，就會對隧道的混凝土澆筑產生影響，會導致還未凝固的混凝土含水量上升，造成混凝土吸附能力下降；另一方面，圍巖滲水還會對已經凝固的混凝土等支撐材料造成影響，導致混凝土產生開裂現象，降低混凝土的強度，進而對隧道質量造成影響。如果是拱底發生富水現象，地下水有可能浸泡隧道拱底圍巖和支護工程，在地下水的侵蝕下，隧道底部圍巖強度降低，進而導致仰拱出現局部下沉現象，造成仰拱質量問題，嚴重者還會造成局部隧道的塌陷，對施工人員的生命安全造成重大威脅。

1.2 造成基底泥濘

隧道的施工作業過程中，遇到富水現象，如果不及時采取有效防排水措施，就會造成隧道積水。由于隧道施工作業環境較封閉，水分無法自然蒸發，施工過程中，挖機、出渣車等機械行走，會將渣土帶出，導致施工環境泥濘，這種時候，生產設備，如混凝土澆灌設備和隧道挖掘設備等大型機械化在進入隧道施工時，就會因為本身的重力將泥土壓實，讓隧道底部變得凹凸不平，從而影響設備前進的速度，導致隧道施工效率的降低[2，3]，并且對施工設備安全進出隧道造成影響。

1.3 由于地下水位下降導致地面沉降

在隧道突發涌水后，地下水會大量的涌入隧道，為了保證施工過程的順利進行，必須將積水抽出洞外。這個過程中，就會導致該地區地下水被大量排出，造成水位下降。地下水位下降會導致地面的受力產生變化，地下水無法對地表起到支撐作用，導致地面的局部下沉。地面下沉會嚴重威脅隧道的安全建設，增加隧道塌陷的風險。而且，地下水位下降的范圍非常大，不僅會影響隧道正上方的地表，甚至還會對隧道周邊的地表造成影響，使地表的建筑物產生水平方向上的偏移，留下安全隱患。如果隧道周邊的土壤性質是黏性土，危害則更大，甚至會導致周邊地面和隧道一起沉降，造成嚴重的安全事故。

1.4 地下水位下降導致水井干枯

隧道富水現象不僅會對隧道本身造成影響，還會間接地影響周邊居民的生產生活。隨著隧道內的水被大量的排出，會對地下水的總量造成影響，造成地下水位的下降。被排出的地下水只有很少一部分會經過滲透重新成為地下水，大部分會在陽光的照射下大量的蒸發，或是被周邊的植被吸收。地下水的損失缺乏補給，地下水位又在不斷下降，這樣一來，對周邊群眾的生產生活用水造成影響。

2 隧道富水施工技術

2.1 要進行事先規劃預測

在進行施工圖設計之前，要先進行詳細的水文勘察。首先，要選擇合適的隧道地點，要根據隧道的功能需要，選擇降水量少，地下水不豐富的地區進行隧道選址，盡量降低隧道發生富水的概率[4，5]。確定了隧道建設地點后，就要對隧道周邊情況進行調查，要對當地的降水量、降水時節、氣候特征、地下水位、地下水量、地下水流經位置和土質等情況進行詳細的調查，然后根據調查結果，選擇降水量少的季節進行施工，避免在施工過程中因地下水造成隧道富水，或是因為天氣降水造成隧道雨水滲漏現象，對隧道施工造成影響。同時，施工時要借助超前地質月報等手段，對隧道圍巖、水文進行專業的預報分析。

2.2 選擇合適的施工方案

在隧道的富水治理技術中，選擇合適的施工方案也是治理富水狀況的有效措施。如果隧道周圍巖石情況比較差，質地松散，就要采用中隔壁法或CD法進行施工，保證隧道受力的穩定性。在周邊巖層較為脆弱的情況下，隧道的挖掘很容易就會造成巖層開裂，讓山體水滲漏到隧道中，這就需要用超前小導管進行預注漿，對巖層進行加固，防止地表水滲透到隧道中。

2.3 注漿堵水技術和開挖防水技術

注漿堵水和開挖防水技術，是有效治理隧道富水狀況的手段。注漿堵水技術，是在隧道施工作業中發現隧道內壁或是山體巖層出現裂縫，并有水滲透時，利用注漿技術，將混凝土等材料注入裂縫中，在水流進入隧道之前，將水流的滲透路徑進行封堵，以避免隧道富水出現的技術。開挖防水技術，是在隧道的挖掘中，一邊進行挖掘，一邊進行富水防治，在高壓富水斷層破碎帶的挖掘過程中利用軟巖施工、支護護理和臨時回填等方式進行富水治理的手段。

2.4 施工過程中的排水技術

在隧道的建設過程中，由于地質環境變化無常，加上水文環境復雜難以掌握，對隧道富水現象的提前預防帶來了很大困難，大部分隧道在施工過程中無可避免地要遭遇到富水狀況。所以，在預防起不到太大的作用下，必須在施工前就規劃好施工過程中遇到富水現象的處理方法，做好應急預案。無論是地下水導致的隧道淹沒還是山體巖層滲透導致的水流沖刷，他們給隧道施工帶來的最大威脅是積水問題。隧道積水會對隧道支護工程進行侵蝕，降低隧道支撐系統的功能和質量，引發嚴重的事故。頂層結構內部積水，還會造成隧道頂部的坍塌。因此，在建設隧道時，可以采用多種方式結合，采取防水、堵水、排水措施，形成統一的防水系統，全方面地處理隧道富水問題。

2.5 施工后的檢查維護技術

隧道的檢查維護和普通道路不同，普通公路的破損情況很輕易就能發現，但隧道的問題需具有隱蔽性，需要借助專業的儀器才能檢測到，并且維修困難。在隧道完工后，由于圍巖含水量豐富，襯砌收到水流的侵蝕，會存在安全隱患，所以，必須利用雷達和聲波設備，定期對可能存在安全隱患的部位進行檢查，發現可能存在的地下水滲漏和侵蝕問題，就要立即上報并進行維修，避免隧道出現滲漏現象。

3 某隧道富水區的施工

某隧道為分離式四車道高速公路特長隧道，隧道右線全長5 518m，左線全長5 504m，屬于雙洞巖質隧道，隧道最大埋深約370m。隧址區平均海拔3 000m，地處青藏高原東北緣，屬寒冷冬干型高山草原氣候區。隧道穿越粉金溝-阿木去乎斷層破碎帶及前方淺埋溝谷段、上塘乃合泥石流溝等不良地質，最小埋深20m，不良地質段溝谷發育，切割強烈，巖體呈散體碎裂結構，為地下水儲存及富集運移提供了空間和天然通道，大氣降水和融雪水大量入滲在破碎帶富集，地下水較豐富，尤其是在斷層破碎帶可能出現涌水現象。

為了確保淺埋富水段的施工安全和質量，在了解當地實際情況的基礎上制定出區域范圍內的隧道施工方案。第一，綜合地質情況超前預報分析。在出現水流涌動之前，使用超前水平鉆探和TSP203等對地質情況進行預報分析，了解地質構造情況及圍巖的富水情況。第二，注漿堵水、開挖防水和襯砌施工。針對富水區域范圍和滲水量，該隧道采用剛性、水性注漿材料、內側面封堵復合防水技術，來修復圍巖缺陷部位涌、流水通道，達到防漏水的目的。如圖1所示。第三，隧道內的通風和防塵施工。為了減少粉塵對作業人員身體的危害，施工人員需要靈活采取科學的方法來降低爆破所產生的煙塵，做好通風工作，確保隧道內氧氣含量水平滿足施工要求。第四，施工過程中的防排水工作。地下水深刻影響隧道施工，為此，相關技術人員在隧道施工前需要思考如何做好防水和排水工作，需要在做好施工現場基本情況調查的基礎上，將防水、堵水、排水項目整合成一個防排水體系，借助這個體系來處理隧道施工中遇到的地下水。

4 結 語

隧道富水是制約隧道施工和效率的主要因素，富水會對隧道頂部和地基造成沖刷和侵蝕，造成隧道質量問題，嚴重者出現下沉和坍塌，不僅影響隧道施工，還會對工作人員的生命安全造成威脅。所以在隧道施工中，要利用好事先規劃、注漿堵水技術、選擇適合的施工方案、排水技術和檢修技術進行隧道富水的防治，保證隧道質量及施工安全。

圖1 隧道穿越富水軟弱圍巖注漿施工