关键词：水下隧道；爆破开挖；透水防范；实施办法；
前言：目前我国经济飞速发展，基础设施建设日益强盛，如秦岭隧道、南水北调、港珠澳大桥、城市轨道工程等，高速铁路建设更是世界一流，隧道施工已经成为基础设施建设的重、难点环节，尤其水下隧道在施工中存在的安全风险直接关乎施工人员生命安全，关乎工程的整体质量，关乎工程在运行期间的使用安全。将水下隧道施工安全风险降至最低是一线施工企业的关注核心，也是在我国安全形式日益提高的强大综合国力背景下，施工企业义不容辞承担的重大社会责任。
一、工程概况
金丽温输气管道工程是浙江省天然气主干管网的南段，线路干线全长220.6km，大溪隧道地处青田县海口镇，是水下穿越隧道工程，穿越设施主要有：330国道、金丽温高速公路、大溪河流及金温铁路。纵断面采用“斜巷（718m，-13.6%）+平巷（637m）+斜巷（270m，38.1%）”的倒梯形结构形式，洞口距平巷底板高差97.5m，全长1625m。大溪河流河床底部距离洞顶最小覆盖层厚度仅为30m，大溪隧道地质主要是侏罗系上统西山头组凝灰岩，局部段中等发育，围岩较差，多为IV、V类，是金丽温输气管道隧道全线工程的重点、难点隧道。
二、隧道开挖透水防范管理实施办法
水下隧道爆破开挖透水风险极大，在施工中防范透水必须全面考虑，综合应对，主要有三方面：认真剖析设计资料、加强施工透水预报和严控常规排水。
1、认真剖析设计资料
设计资料是施工前技术人员编制施工方案的重要依据，直接关系施工中所采取的有效方法、防范手段和应急措施，也是施工准备阶段人员技术力量、施工工艺、机械设备选择的主要依据，更是影响施工安全、进度控制、质量管理的核心文件。
透彻的分析设计资料主要考虑：工程的地形地貌、所处周边环境、工程本身的地质状况、重要设计参数、风险提示，通过对设计资料认真分析，选择合适的施工工艺及相应级别的防范措施。如：通过隧道埋深、水头水压、断层情况等，选择多方案防水方法；根据周边居民和铁路震动限制控制最大爆破药量；根据隧道小洞径参数选择耙斗扒碴机出渣等。
设计资料剖析研究是工程前期重要内容，直接影响工程安全、施工进度和工程成本，关乎企业形象与效益。
2、加强施工透水预报
水下隧道透水管理第一步为超前透水预报，将透水风险控制在开挖之前，大大降低了安全风险、堵水施工难度和施工成本。
综合超前地质预报方法实施的本质特色是将长、中、短距离的地质预报与物探、钻探三者有机地相结合，在开挖前探明前方地质水文情况及岩层的富水情况，并进一步核实围岩分级，以便在施工中采取针对性的应对措施。
（1）TSP203超前地质预报
TSP203超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报较先进的设备，能方便快捷地预报掌子面前方较长范围内的地质情况。TSP203每次可探测100～350m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m～150m预报一次，重叠部分（不小于20m）对比分析，每次探测结果与开挖揭示情况对比分析。
现场数据采集后，通过TSPwin软件进行处理，通过速度分析，可将反射信号的传播时间转换为距离（深度），可以用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位臵，并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体的性质。
预报成果：数据经过软件处理，给出各种不良地质体性质、规模、发育位臵；岩石弹性波波速等参数，进一步判断前方地质水况，是否采取注浆堵水措施。
（2）红外线探水
当地质体中含地下水，那么地下水场源产生的红外场会对地质体场源所产生红外场产生影响，使其场强发生变化。地质体所形成的红外场场强变化可用红外线探测仪探测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据围岩红外场强的变化来能够定性确定一定深度范围地层中含水的部位和类型。
掌子超前探水的测线布置：将掘进掌子面划分为9区域，每个区域设定1个测点。
沿已开挖隧道边墙纵向进行测点布置：分别在拱顶、两侧边墙上各布置一条测线。从掘进掌子面开始，在已经开挖的断面的顶拱、侧墙每间隔3 m设置一个测点，测点数不少于12个。
通过观测，对比分析各掌子面的场强图形，可判断前方是否有含水结构存在，或根据水体结构大小采取相应的防排措施。
（3）超前水平钻探技术要求
在掌子面布置1 个钻孔，位于掌子面中心，深度一般为35m，前后两次搭接（重复）长度5m，孔径要求：≤76mm，采用地质钻机钻进，双管单动金刚石钻头取芯。
钻探记录须及时、详细、清晰，认真记录钻进工程中的所遇到的各种情况，对钻进速度变化情况、涌水位置、涌水量的变化、涌水浑浊程度、岩芯破碎程度、岩芯颜色变化及及卡钻现象等情况要进行准确记录。钻探资料及时整理，并请地质人员进行分析。施工制定严格的施工工序，确保施工及结构安全，必须采用人工、机器开挖或弱爆破，加强监测，必要时，应对危险地段进行针对性预注浆加固地层。通过钻探验证其地质预报情况，防止突水突泥的灾害发生。
（4）隧道开挖涌水量判断
水下隧道具有水量大、水压高、地质情况复杂特点，上述三种方法结合使用，以超前探孔出水量判断更为直观，大溪隧道注浆堵水标准为：单孔涌水量大于 10m3/ h 时全断面注浆；单孔涌水量小于 10m3 / h 大于 10m3 / h时局部注浆；小于 2m3/ h 时结合排水适时注浆。
3、严控常规排水
排水来源主要为常规排水（洞口进入隧道的水、洞内渗水、施工用水），其次是隧道透水应急排水。
水泵排量的选择在充分考虑常规排水量时，必须考虑设计资料明确的突发应急排水量。大溪隧道设计资料突发应急排水为2000-5000m3/d，项目部在配置水泵时按照透水上限5000m3/d计算，考虑抽水有效率折算后配置，用二备一。
洞内排水是工程管理的关键，时刻影响施工进展和人员安全，管理方必须提高认识、强化管理、落实职责，认真对待。
三、注浆堵水措施
在经上述方法预判超出透水范围或洞壁长期渗水等情况必须注浆堵水，主要有水泥注浆、双液注浆、化学注浆。
1、水泥注浆
水泥注浆最为常规的施工工艺，主要应用于出水量大不、洞壁局部有滴水、渗水出现，水压不大情况实施。
2、双液注浆
双液注浆作为较大涌水量的注浆堵水工艺，超前注浆效果显而易见的，主要为水泥和水玻璃两种胶凝材料，浆液浓度根据实地情况进行调整。根据地质条件及防排水等级，通过现场试验确定注浆方案及参数，主要注浆方案有：a全断面超前预注浆；b径向注浆；c局部补充注浆；d高压、密孔反复强化渐进式注浆技术等。
3、化学注浆
河床或溶洞至洞顶出现贯穿性裂隙水，具有高水压、透水量大，常规注浆方案难以完成时采用化学注浆，堵水速度快，效果明显。
化学注浆材料种类较多，主要的有水玻璃类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类，聚氨酯类，环氧树脂类，甲基丙烯酸甲酸类。常用的有聚氨酯类、环氧类、丙烯酸盐类、水玻璃类。
化学注浆为不含固体颗粒液体，可灌性好，胶凝时间可控，能实现较大透水裂隙地质条件快速堵水，但成本较高，大多适用于临时工程、抢险工程。施工中，应根据工程重要性考虑是否进行大范围水泥注浆或实施混凝土等永久保护。
四、结束语
水下隧道透水是工程施工的主要灾害，加强防范管理，重点在防，及早发现洞内水体、快速组织引排注浆堵水，将透水风险控制在萌芽状态，确保施工人员安全、工程安全、保障工程进度、提高管理效益，是我们每一个企业关注的焦点。
论文作者:王洪飞
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第6期
论文发表时间:2020/5/9