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摘要：近年来，城乡经济正在迅速发展，与之相应的建设项目整体规模也逐步扩大。在各种类型的工程项目中，隧道处治地下水工程成为其中的重点项目。施工方具体在建设各地的隧道时，对富水的高压隧道应当进行设计。由于长大隧道本身具有的特殊性质，如果没有进行全方位的地下水处理，情况严重时很可能威胁到施工安全。隧道项目工程具体在进行设计时，应当紧密结合现阶段的隧道项目建设状况，依照因地制宜的基本思路来完成。本文主要针对隧道地下水处治的设计理论及方法进行简要分析。
关键词：隧道地下水；处治；设计理论；方法
1地下水渗流受到隧道施工的影响
地下水在本质上属于地质体，然而这种地质体具有特殊的性能。由于地下水所处的运动通道与储存场所都存在裂隙，岩石与土体的裂隙很可能会受到地下水运动与分布的影响。运行过程中的地下水具有排泄功能与补给功能。在不同的地区，受到水文条件与区域地理等要素的影响，隧道的地下水也会表现为不同的特征。地下水具有很强的随机性，流动的地下水将会深入隧道的各个部位。因此从本质上来看，地下水本身就具有独特的排泄规律，与之相应的径流与补给规律也具有独特性。隧道本身也可以视作地下水井，因此构成了人工排泄的主要方式。施工方在开挖隧道时，很可能会影响到地下水的流场。由于从岩性与埋深的角度来看，地下水流场也会受到隧道开挖施工的强烈影响（如图1）。具体而言，长大隧道可以分成水底隧道、山岭隧道与城市浅埋隧道几种类型。在这其中，山岭隧道应当包括深埋段、一般埋深段以及埋深较浅的洞口段。隧道地层具有各不相同的含水性，与之相应的地下水种类也并不相同。从地貌与地形角度来看，隧道所处的地形可以分成山区与平原等类型。由此可见，简化后的地质构造应当包括背斜、向斜、单斜与水平构造。
建模试验的假设条件包括：隧道围岩属于同种性质的介质，同时具有连续性与均质性的特征。在隧道的内部，渗流的大小是恒定的，同时也具有恒定的地下水位。具体在计算时，可以选择ANSYS或者FLAC的软件用于辅助计算。在本次建模试验中，选择了埋深较浅的隧道作为建模对象。在隧道的内部，围堰裂隙具有较复杂的系统化特征，这种状态也决定了测点数据的较大变化程度。建模过程的重点在于水压力值与时间之间的关系，对此应当描绘明确的曲线（如图2）。对于各种工况进行全面分析可知：隧道如果处于同样的排水与支护状态下，那么水头高度与测点水压就会表现出特定的规律。在同样的水头高度下，试验建模确定的各个测点也会表现为特定的规律性。针对同样的试验工况来讲，在时间延长的过程中，指数曲线将会随着测点水压而不停发生变化。
3隧道地下水处治思路分析
地下水在揭露前通常处于静止或者相对静止状态，隧道施工中多采用有利于封堵或疏导或两者结合的手段对各种隧道涌水进行处治，常见的处治技术包括二衬防水、帷幕注浆等。
地下水揭露后容易出现集中涌水段，大出水段处理是一项综合、系统的工程，必须综合考虑施工场地、环境、区域水文地质情况，其处理主要流程为先表面封堵—大流量的出水点、段—深层加固围岩形成一定厚度的防渗固结圈—对集中涌水点进行封堵。隧道地下水施工需要遵循的原则及处理思路如下：总体按照“先易后难、先引后堵、先拱后墙再底板、局部集中处理；兼顾其他部位，系统处理，综合治理”的思路进行处理；对于少部分集中出水量较大且出水压力较高的部位按照“先疏后堵，深排浅堵、远排近堵、择机收口”的思路和顺序：a．先疏后堵：对于大流量出水点，应当有序设置分压排水点，待原出水点压力降低至一定程度时，封堵该出水口；b．深排浅堵、远排近堵：对于预设的分流减压孔，按先封堵浅层排水孔和距离原出水口近的出水孔，让水流再次改道和束流由深层排水孔和距离原出水口远的排水孔进行排放；c．择机收口、局部加固：在完成围岩系统加固，确认围岩安全后，择机对剩余排水孔进行封堵或可控排放，最后对相对薄弱环节局部加固，完成施工。
4隧道地下水处治方法与设计理念分析
本文主要对帷幕灌浆地下水处治方式进行分析。具体施工步骤为：物探及钻探—分流引排施工—封堵主通道—随机加固—由近而远封堵分流引排孔—封闭。
4．1集中涌水封堵灌浆参数设计
具体操作：（1）浆液比级。水泥基浆的比级采用两级0.8∶1，0.5∶1，特种浆液使用0.5∶1比级添加堵水专用材料；（2）变浆原则。针对不出水和出水较小的孔段灌浆，变浆原则采用DL/T5148－2001灌浆规范所述原则进行变浆，变浆达到0.5∶1浆液，灌注未出现异常情况的孔段不作限流。若灌注出现异常情况的孔段，首先采用0.5∶1的浓浆灌注，视情况采用水泥一水玻璃双液浆或特种堵水材料进行灌注；针对出水较大的孔段，首先采用0.5∶1的浓浆灌注，视情况再采用特种浆液材料灌注；（3）结束标准。水泥基浆灌注结束标准：在最大注入压力下，吸浆量不大于1.0L/min，继续灌注10min即可结束；水泥一水玻璃双液灌浆和特种材料灌浆结束标准：在最大注入压力下，注入量小于1L/min，即可结束，避免管路堵塞；（4）封孔。每孔灌浆结束后，采用全孔灌浆封孔法进行浓浆封孔。
4．2钻孔工艺
结合出水构造现场布置钻孔，其孔间隔距离一般在0.5－2m范围布置；钻孔作业过程中必须注意：孔深一般控制在2－6m，集中高压大流量涌水处理孔深达20m，具体因实际情况而定，要求穿过出水构造，其钻孔方向要与出水构造大角度相交。当富水区水流过大，需事先钻减压分流孔，孔径要大；孔口管安装，孔口管规格至少备用三种型号及以上，其管长控制在1－5m，孔口管可采取双液浆或纯水泥浆或麻丝等方式固定。
4．3灌浆工艺
具体如下：（1）堵水灌浆设备。设备应满足灌浆设计压力的要求。灌浆规范规定：机械的额定工作压力应大于设计最大灌浆压力的1.5倍，选取适合不同灌浆压力要求的灌浆泵，且压力波动范围宜小于灌浆压力的20%；设备的排浆量应满足围岩的最大注入率的要求；（2）钻灌设备。钻灌设备的适用条件：回填灌浆；灌浆压力不高于10MPa的破碎围岩固结灌浆；灌浆压力不高于10MPa防渗固结灌浆；在不安装专用钻孔灌浆封闭装置的条件下，涌水压力不大于3MPa的固结灌浆。在进行地下水封堵灌浆施工时，在工作面附近搭设临时制浆站、灌浆站和加工车间等，临时制浆站布置在洞侧边，宽度不超过4m；临时制浆站的搭建一般包括水泥平台、送浆站、值班房等。
4．4封堵灌浆质量控制
具体如下：钻孔布置。开孔孔位与钻孔方向需根据地质构造、裂隙通道走向的具体情况而设置，钻孔布置的合理性是影响封堵灌浆质量的关键，故针对每个集中出水点需根据情况仔细设计钻孔布置：根据开挖的情况判断分析地质构造，再根据初步分析的结果布置勘探孔，勘探孔需取芯，根据勘探孔的结果确认地质构造、来水裂隙通道的分布和走向，从而布置钻孔；集中出水口及裂隙封堵。集中出水口及裂隙封堵的好坏直接影响浆液有效灌入和灌后结石强度，对集中出水口的封堵拟采用先进的模袋灌浆技术进行封堵。
5结束语
综上所述，隧道工程施工中，地质构造及岩石分布是影响地下水分布特征及其流向特征的主要因素，需要施工人员在施工前对地质环境、水文条件等进行充分了解和考虑，并结合隧道工程施工情况，制定出相应的封堵或疏导的地下水处治措施，以提高隧道工程施工的稳定性和安全性，进而确保隧道工程社会效益和经济效益的充分发挥。
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论文作者:吴嵩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/31
标签：隧道论文; 地下水论文; 钻孔论文; 裂隙论文; 围岩论文; 压力论文; 出水口论文; 《基层建设》2017年第32期论文;