广东省长大公路工程有限公司
摘要：在进行隧道工程施工时，涌水渗漏是一种常见的通病问题，会对隧道工程质量产生较大影响，因此必须要针对隧道涌水渗漏的原因提出治理和预防措施。以实际工程为例，对公路隧道涌水渗漏出现的原因进行分析，根据分析结果对涌水渗漏提出治理方案，同时针对出现的问题提出预防措施，保证了隧道安全，为同类隧道施工提供参考。
关键词：高速公路 隧道 施工 涌水 措施
一、隧道涌水的动态变化特征
隧道涌水量由静储量和动储量两部分组成。前者为隧道围岩内空隙中所赋存的地下水，其大小取决于含水围岩的规模、储水能力和给水能力；后者以地下径流形式出现于含水围岩中，它与地表水体或其它地下水体有直接的水力联系，其大小取决于含水围岩的规模、补给条件、径流条件和排泄条件。
当隧道涌水量以静储量为主时，初期涌水量很大，表现为突水，随着时间的推移，涌水量不断衰减，最后仅为滴水或渗水，贯通性裂隙含水围岩和孤立溶洞中的围岩涌水多属此类。由于这类涌水衰减快速，对隧道施工影响很大，对运营影响相对较小。以动储量为主的含水围岩，发生隧道涌水时，涌水量往往由小到大地变化，然后趋于与动储量相当的稳定值，即隧道的涌水量等于补给量。这类隧道涌水包括岩溶水，因充填裂隙的地下水力梯度增加或冲刷加剧而逐渐贯通，并与其它水体（地表水或地下水）发生水力联系时的涌水，以及与地表水有水力联系的断层破碎带的涌水。
二、实例分析
1、工程概况
某隧道为分离式公路中长隧道，设计车速 80km/h，净空为 10.25×5.0m，轴线大致走向为 180°，设计隧道左线起讫桩号 ZK110+654～ZK111 + 490，全 长 836m；设 计 隧 道 右 线 起 讫 桩 号 为 YK110 + 655～YK111+480，全长825m。隧道纵坡整体为单一坡，纵坡坡度为-1°。隧道最大埋深125m。
隧道区位于北东走向的施洞口断层，西北、东西走向的瓮哨枢纽断层，南部及东西走向的镇远枢纽断层北侧；构造形迹主要为燕山期北北东向及东西向构造。F18断层由东向西从隧道区中部穿过，为逆断层，断层产状 320°∠73°，断层宽约 1m，断层带内主要是构造角砾岩，局部具糜棱化特征，断层附近岩石破碎，呈碎裂状结构。隧道区地层相对简单，按地层新老顺序依次为：（1）第四残坡积（Q4el+dl）粉质粘土，分布于隧址区的山脊、丘坡及低洼处；（2）寒武系中统高台组（Є2g）薄～中厚层状、块状白云岩，浅灰色、灰色，裂隙发育，中～微风化岩石岩质脆硬，强风化岩石岩质较软。
2、涌水情况及原因分析
（1）涌水情况
隧道右线掌子面开挖至YK119+927时，发生涌水，并诱发塌方。据现场工作人员描述，在发生突发性涌水之前，YK110+927掌子面附近有先兆性渗水，随渗水量加大，掌子面拱顶位置发生小型坍塌，随后出水量急剧增大，并迅速发展为涌水，涌水携带出隧道轴线附近地层中大量泥沙，致使地层松动，自稳能力急剧下降，进而促使掌子面发生大规模坍方，同时导致已开挖并完成初期支护的YK110+912～YK110+927段支护发生过大变形，拱顶沉降超限，侵入二衬界限（2～30cm）。涌水量达 120000m3，涌水持续时间一个星期。
（2）涌水原因分析
隧道YK110+900～YK110+950 段围岩为寒武系中统高台组白云岩，薄-中厚层状，块状构造，为中微风化层，属较坚硬岩类，受构造影响，节理裂隙发育，岩体较破碎，呈镶嵌碎裂结构；其中 YK110+921～YK110+931段穿过一逆断层，该段围岩为一中等-弱透水层，断层中以碎粒岩为主，受其影响，围岩中节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂状、散体状或裂隙块状结构，易产生淋雨状或涌流状出水，水量水压较大；因此，该断层带地段在施工中导致了涌水现象。
3、方案确定及实施
针对隧道涌水并诱发坍方、拱顶下沉超限情况，为了确保隧道施工安全和顺利贯通，采取了以下处治方案：
（1）对 YK110+912～YK110+927 段被坍方体所掩埋的处理，首先对坍体坡面进行加固，确保处理时的安全，夯实修整坍体成一定坡度，并对坍体表面进行喷射C20混凝土封闭，厚度15cm，并于坍体坡脚堆码填土编织袋，确保坡脚稳定。
（2）逐步清除开挖轮廓线内坍渣体，对 YK110+912～YK110+927 进行换拱处理，由原设计的S-Va调整为S-Vd1，具体参数见图1。置换顺序：利用换拱台车从大里程方向逐环进行，对每环的拱架置换应遵循先墙后拱的原则，主要以人工利用风镐开挖，严禁采用爆破作业。
（3）对 YK110+927～YK110+950 段进行加强支护处理，由原设计衬砌支护形式 S-Ⅳa 调整为 S-Ⅴd2，采用双层超前小导管预注浆加固。上排小导管采用长 3.5m，外径Φ42mm，壁厚 4mm 钢花管；下排小导管采用长 5.0m，外径Φ42mm，壁厚 4mm 钢花管；超前小导管与衬砌中线平行，上、下排小导管分别以30°、5°～10°仰角打入拱部围岩，每排钢花管环向间距 40cm，两排小导管上下错开 20cm，前后错开 45cm；每打完一排钢花管注浆后，喷射混凝土、架设型钢，然后开挖 45cm 拱部围岩，施工另一排小导管，再挂钢筋网锚喷、架设型钢，初期支护完成后，隔2.25米再打另两排小导管，如此循环依次进行；下排超前小导管应保持2.25m以上的搭接长度，且超前小导管根部应与型钢焊接；注浆采用水泥-水玻璃浆液。具体参数见图2
图3 CD法开挖横向施工工序图
（5）环向盲管及横向排水管间距由原设计8m加密至5m，环向盲管伸入内、外侧排水沟沟壁10cm，排水沟施工时应每5m预留槽口，并通过3个横向连接沟使左右洞排水沟连接成整体，以满足隧道排泄裂隙水的需要，隧道开挖后有股状渗水部位，沿岩面铺设1～3根Φ100半圆排水管进行引排，对股状渗水特别严重部位，可采用Φ50PE 单壁无孔波纹管直接引排至中央排水沟。
（6）隧道变更YK110+912～YK110+950段要求地基承载≥0.2Mpa，当地基承载力不能满足要求时应对地基进行加固使其达到要求。
（7）YK110+927～YK110+950 段采用 CD 法施工，施工方法及工序见图1。
（8）施工时应做好涌（突）水发生时的紧急处理措施，如施工人员在涌（突）水情况下的逃生预案及施工安全技术措施等。
（9）加强监控量测，及时上报沉降数据，并根据测量结果及时调整施工工序及预留变形量、开挖进尺等，便于指导施工，确保施工安全。
三、处治措施
涌水的诱发因素也较多，其处置办法也要根据其诱发因素，采取相应的措施和方法。其原则是“放排结合，综合治理”。涌水探测到或涌水发生
后其一般的主要措施主要有以下几种：
1、引排、限排。地下水体错综复杂，整体预测预报并不能保证准确性，当隧道开挖至附近，查清水体的影响，直接排水、泄水会造成较大的环境问题的，严重的甚至影响当地居民生活涌水，改变当地水文地质环境。如大瑶山隧道。对于此类潜伏用水体，其治理和施工难度都很大，一般采用引排、限量排放的措施，将掌子面的出水引至自然径流中，减小对地下水位的影响。由于水量水压均较大，完全封堵技术措施难以保证，经济上更是难以接受。可控制水的排放只在施工期间，排放量在保证结构安全的量值。主要技术措施是超前帷幕注浆、超前管棚注浆、径向注浆、加强支护措施等。
2、泄水。对于涌水量不大的不影响区域水文环境的涌水，或潜在涌水体。可采用超前钻孔或辅助排水坑道，将聚集在隧道前方和周边的的潜伏水体采用直接排泄至洞外的方法。
3、已发生过涌水突泥。对突泥堆积物进行清理，并对涌水突泥形成的空腔进行钻孔灌注混凝土回填。对空腔较大，且处于隧道下部时，可在洞内架设梁的方式通过。避免回填对地下水系造成影响。
4、对小型涌水，水压力不是很大，可以保证封堵效果的，可直接封堵。
5、加强防排水措施。为保证运营期间的安全。通过涌水地段出应增大排水能力，加强防水措施，采用加强的支护措施。
结束语
隧道施工出现涌水诱发坍方病害处理比较困难，通过对施工过程进行总结，认为在隧道施工涌水并诱发坍方处理过程中要以“因地制宜、综合治理、施工过程中加强排水措施、安全施工”为指导思想，再根据现场实际情况制定合适的施工处理措施，根据本案例施工效果可知在隧道断层破碎带内处理涌水采用“双层超前小导管预注浆、CD 法施工”是处理的关键技术，是一种值得推荐的涌水处治技术。
参考文献
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［3］左志明.隧道施工中涌水事故的处理.山西建筑，2015.
［4］李治国.隧道岩溶处理技术.铁道工程学报，2014.
论文作者:李栋浩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/4
标签：隧道论文; 围岩论文; 断层论文; 导管论文; 水量论文; 措施论文; 裂隙论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;