隧道工程施工中出現涌水突泥險情的處置技術

蔣明明

（湖南省第四工程有限公司 湖南湘潭 411100）

高速公路建造期間，隧道是一項重要的施工內容，在施工期間面臨諸多阻礙與風險。水文、地質及自然條件等因素，均會影響到隧道工程的穩定性，導致出現各種形式的地質災害。在此之中，涌水突泥已經成為隧道建造期間產生概率較高的一種地質災害，在斷層破裂帶的作用下，體現出顯著的突發特點，會耗費地表的水資源，使自然環境受到不良影響，容易產生圍巖不牢固、地表下陷等問題，導致作業人員、機器設備、隧道自身等面臨風險挑戰，若處理不妥當，會降低隧道施工效率，并對將來的安全使用產生不良影響，甚至影響隧道項目的運營收益。因此，項目負責人員應當深入探究涌水突泥的防范措施，降低隧道施工風險出現的概率，保證隧道的穩定，從而保證其能夠順利運作。

1 隧道工程涌水突泥處置施工技術

涌水突泥盡管有一定的突發特點，然而也具有短暫性穩固的特征，為此，在產生了較為嚴重的涌水突泥災害后，應利用恰當的時機采用科學的應對舉措，一般采用的應對方案是先封堵，然后將水排出，最后增固。在施工活動開展之前，做好前期準備工作，制訂健全的施工方案，之后，依據地質狀況優化施工計劃；抓好現場監控工作，另外采用科學的防水措施，在全部工作準備充分后才可以動工建設。

1.1 堵排結合處理

當涌水突泥段產生一系列突泥問題后，在解決期間，為防止病害的再一次出現或者發生其他施工風險，先要對類型近似的項目的處置結果加以探究，不可隨意采用抽水清淤的方法。對于涌水突泥段中具有的大體量的污水、砂石等，先采用地表鉆孔的方式明確入孔位置，確保孔管進入較深部位后再從地表投入一些物料，大多是體積很小的巖石混凝土；之后，進行漿液澆筑作業，確保災害產生區域路面的穩固，對淤泥進行阻擋；最后將水排出，將淤泥全部清理出來。施工活動應當遵照堵泥與排水并重的準則，在潰口部位投入適量的物料，可對涌水與泥砂發揮阻擋作用，防止其涌到洞口位置，構成涌水突泥段疏水降壓點，為清淤工作的開展創造良好的條件［1］。

為確保排水工作的順利開展，要保證作業面巖體的牢固，為此，對潰口巖柱進行增固是排水作業中非常重要的部分。需要注意的問題是，漿液澆筑過程中，水、過濾石、泥漿的比重要恰當，嚴控使用數量，如此能夠防止大面積漿液澆筑土體砂石再次堵塞問題的發生，利用鉆桿，自孔管下部從下到上逐漸抬高，逐漸疏通，等排水活動完結后，使用快干水泥將孔口封堵。通過地表材料投入，做好潰口位置的封堵工作，讓涌水量日漸平穩，確保涌水作業目標的達成。因為不能確定災害的危及范疇，同時，地質要素相對繁瑣，雖然利用鉆孔及排水的方式，還是會存在諸多的不良盲區，為避免盲目位置產生災害，在漿液澆筑之前，一定要采用排水舉措［2］。

以地表投料物對底部進行充填，構成泄水作業面，依據現實狀況設定錨桿地點，且噴射恰當比重的混合泥漿，然后對邊坡土進行處置，提升邊坡穩固水平。把防水板放置在平臺面上部，設立鋼筋網作為基礎架構，利用合理比重的混合泥漿堵住底端，然后在四周搭建排水溝，確保排水坡面向外輸出，將水轉移至排水溝。

1.2 全斷面帷幕注漿施工加固隧道段

根據地下水特點及圍巖土質，靈活地采取帷幕漿液灌注工藝手段，先通過全斷面漿液澆筑方式實施大范圍注漿，然后再進行局部區域漿液澆筑，最后采用補充的方式確保不會出現注漿的盲區。在初始區域，相關人員要采取空口管，接著再為他們提供阻水處理，大幅度提升巖體總體強度，確保前方巖體緊縮，外形發生一定變化，構成止漿巖盤，應當用最短的時間讓掌子面呈現為閉合狀態，閉合之后有助于作業面巖體維持平穩。空口管注漿阻水起作用的范疇較小，由此，在選取注漿材料的過程中，要優先選取較易與巖體結合在一起的水泥，接著在后續注漿過程中，使用具備重疊性以及較高耐磨程度的物料。可以優先采取水泥凈漿，在實際注漿期間，優先采取定位預埋的形式提供鉆孔處理工作，除此之外，還需要進一步提高掌子面圍巖的硬度，確保巖體硬度可以負荷施工過程中所受的壓力，在掌子面安置止漿墻，等到止漿墻澆筑結束后，從孔口管中向前鉆進［3］。

鉆孔作業完畢后，第一時間將泥砂清除干凈，漿液澆筑之前，先將注漿機調節到最佳狀態，如果相關設施難以運作，那么就要在第一時間處理事故。根據預先明確的注漿量，進一步檢查施工建材是否完整，然后再進一步安裝注漿栓塞，向孔內澆筑漿液，若碰到無法鉆動的碎石或者突然發生涌水突泥問題時，應當馬上對圍巖進行增固抑或從地表填充恰當的材料將水堵住，然后繼續鉆孔作業，到設計的深度之后，馬上進行漿液澆筑。在進行隧道掘進作業過程中，根據隧道地質基礎，對圍巖周邊采取全斷面帷幕注漿工藝增固。

2 工程概述

本文所論述的隧道工程，采取分離式結構，在隧道進口位置的左端設計7個人行橫通道，接著在右側安置3處車行橫通道，在貼近2個通道的間距在250～300m。右端掌子面作業至ZK22+663的時候，發覺該地區均是砂土狀的花崗巖地質，同時，掌子面右端產生了諸如涌水突泥的問題。

3 涌水突泥區域組成和險情成因剖析

3.1 涌水突泥區域構成

隧道的地質條件相對繁雜，針對涌水突泥地區巖層，需要通過諸多破碎帶以及規模較大的裂縫帶組成，它們的材料由風化花崗巖制作而成，表現為松散砂土狀。尤其是在涌水突泥的范圍內，其泥沙質含量相對很高，這就說明富水相對飽和，表現為流塑狀或者軟塑狀［4］。

3.2 涌水突泥險情形成原因分析

3.2.1 巖體松散

根據有關資料顯示，涌水突泥區域通過多個表現為平行形狀的壓性斷裂帶構成。該斷裂帶巖體表現為不同的風化狀況，強度差異明顯，在出現涌水突泥問題的過程中，受到流動性明顯的地下水干擾之后，從斷裂帶不斷地涌出，如此一來，就可以產生諸多全—強風化花崗巖所構成的粗細沙顆粒。值得注意的是，細碎的斷裂帶導水性相對很強，這就容易出現涌水突泥問題。

3.2.2 巖體應力變化

在挖掘隧道的過程中，能夠讓圍巖的初始應力會出現不同程度的變化，原本較散、細碎的巖體受到自身重量及挖掘力的影響，此時，就會出現豎向的方位轉移，從而造成斷層段地下水出現下泄路徑。與此同時，粗細沙粒等風化物在水流作用之下往外流出，進而產生了一系列涌水突泥問題。

4 涌水突泥險情處置技術

4.1 加固涌水突泥區域

4.1.1 平鋪鋼筋混凝土

相關人員要采集恰當節點，將直徑?4mm、間隔距離為150mm的鋼筋網平鋪在涌水突泥表面，然后再將厚度為15cm的混凝土鋪在表層予以封堵。

4.1.2 布置平孔排水管

在涌水突泥位置，相關人員要預先安置平孔排水管，由此保證這一范圍的穩定性，防止出現更多的危險事件。

4.1.3 安置導管且澆筑漿液

相關人員選取0.5m×0.5m 的尺寸，豎向打入尺寸為?42×3.5mm、直徑為4m 的鋼管制作成的小導管，然后再將水泥—水玻璃雙液漿灌到里邊，可讓涌水突泥地區凝固。

4.2 加固涌水突泥影響區的初期支護

4.2.1 增固鋼拱架鎖腳

為了防止涌水突泥四周的初支出現形狀上的改變，此時，就要求在ZK22+700～ZK22+670 位置加固鋼拱架鎖腳，換言之，就是在各榀鋼拱架兩側的拱腳位置進一步添加2 處直徑為4m、尺寸為?76×5mm 的鋼管，焊接穩固之后，就能夠利用漿液澆筑強化鎖腳。

4.2.2 增設棚架支護

在ZK22+700～ZK22+675區段拱起的時候，相關人員要加裝一個棚架支護，也就是加工成多個12m、尺寸為?76×5mm 的鋼管，依據縱向4m、橫向1m 的距離予以設置。一旦建設成功后，就要求將水泥—水玻璃雙液漿澆筑至出現少部分水產生的鋼管中，發揮封堵涌水、膠結巖體的功能。之后，把出水量多的鋼管當做泄水途徑，在二襯作業時，把其堵住。

4.3 鉆孔排水降壓

使用鉆孔排水降低壓力的方式，能夠有效處理斷層破碎帶用水量多、水的壓力過高的問題；能夠讓潰口漿液澆筑環境得到優化，確保注漿效果；還能夠避免在承壓水的影響下產生挖掘風險。在洞的兩端和臨近洞的中間巖體上，設立2個泄水孔，規格為?l08mm，可以實現排水減壓的目標，能夠讓涌水突泥位置的水壓大幅下降，讓洞中圍巖的作業條件得以優化。

為防止泄水導致巖體受損，應當在泄水孔施工完畢后，及時澆筑漿液，對孔進行清理。為避免地下水大量流失，有效保護自然環境，漿液澆筑應當在涌水突泥影響地區二襯以后實施。

4.4 帷幕注漿改良地質

該項目擬使用帷幕注漿的形式，如此一來就可以實現改善地質的效果。挖掘以前把水泥—水玻璃雙液漿填到開裂的通道內，以發揮封堵涌水與膠結巖石的功能。除此之外，還可以確保圍巖的物理力學性能不斷改變，大幅度提升圍巖整體強度，提高圍巖支護能力，保證開挖順利從潰口通過［5］。具體步驟如下。

4.4.1 止漿墻施工

在ZK22+689～ZK22+685 區間，采取上、下臺階現澆C25混凝土手段，能夠確保掌子面處在閉合情況下，作為漿液澆筑的止漿墻。上臺階的高度是5m，下臺階的高度是4.5m，厚度都是2m，寬楔口設計成30cm，搭接部位設計成1m。為了進一步提高止漿墻的抗滑效能，相關人員可以沿著洞體設計接茬鋼管，同時，確保它們能夠形成環狀。然后，在止漿墻的幫助之下，開始掌子面前段ZK22+685～ZK22+665 涌水突泥區域的漿液澆筑、填充、增固。在此段漿液澆筑施工完畢后，可基于之前的支護，把改良之前的涌水突泥物全部清除，然后再繼續實施和上文相同的止漿墻作業。

4.4.2 鉆注漿孔

鉆孔過程中，應當依照外環—內環、上—下、同環跳孔鉆注的準則鉆進。漿液澆筑孔選擇?130mm鉆頭成孔，孔口管的材料為型號?l27mm×5mm、2.5m 長的熱軋無縫鋼管。漿液澆筑段使用型號為?94mm 的鉆頭成孔。為降低鉆桿振動頻次，確保成孔的精準度，鉆孔機應當盡可能貼合止漿墻面。鉆孔偏差應當在5cm以內，終孔誤差不可超過孔深的1個百分點，保證鉆孔部位達標。在鉆進過程中，若產生涌水突泥災害，應當馬上停止鉆進，且及時進行漿液澆筑，之后再次鉆進，一直到孔完成。鉆進期間，應當高度重視前方地質情況，避免險情發生［6］。

4.4.3 帷幕注漿

在漿液澆筑施工以前，需要在漿液澆筑模擬試驗達到要求后，才能夠進行漿液澆筑作業。進行模擬試驗，旨在確定漿液的充填率和擴散半徑，合理確定漿液配制比，明確注漿壓力、漿液注入量、膠結時長。漿液澆筑施工進行過程中，可依照注漿模擬試驗信息，即時調整有關參數，以確保漿液澆筑成效。帷幕注漿的技術參數具體是：豎向注漿增固長度25m；豎向增固范圍5m；漿液擴散直徑3m；漿液澆筑速度為5～110L/min；漿液澆筑孔半徑為47mm；終孔的豎向間隔距離是2.3m，環向間隔距離2.1m。水泥漿和水玻璃液漿的比通常是1∶0.5～1∶1；模數大約為2.4；注漿初壓即0.5～1.0MPa，終壓設即2.0MPa。倘若漿液屬于單液漿，那么凝結時長大概是一兩個小時；如果是雙液漿，凝結時長為3～5min。

4.4.4 注漿過程管理

應當依照實驗得出的結果進行漿液的配制，對配漿比重進行嚴格控制，水、水泥、水玻璃的偏差應當不超過±5%，添加劑依照±1%的標準加以管控。攪拌時長一般在3～10min，最長可達到30min，以確保漿液攪拌充分，不可把攪拌不均勻或者包含有雜質的漿液運輸到作業現場。漿液澆筑的時候，應當按照先稀后稠、先大后小的準則，另外，應當逐步增大壓力。在注漿壓力達到最高、維持10min以上、最后的澆筑量在5L/min以下的時候，此孔段澆筑工作便可完結。每次澆筑結束，都應當查看鉆孔情況，以確保漿液澆筑成效［7］。

5 結語

綜上所述，在處置隧道涌水突泥地質災害的過程中，因為注漿范疇較有限，不僅要針對潰口區段，還要監控隧道中的所有區域，所以這就會干擾到斷面的檢測及加固工作，要避免涌水突泥誘發一系列的地質災害問題，損壞地表水均衡，從而威脅地層的平穩性。在本文中，綜合項目案例對隧道發生涌水突泥后的處置方案予以研究及運用，從而實現治理效果最大化。