贵州省交通建设工程造价管理站（贵州省交通技术中心） 贵州省贵阳市 550003
摘要：在山区高速公路的建设过程中，常常会遇到隧道，隧道的施工难度受到其地质环境的影响较大。而在进行隧道施工的过程中，涌水塌方是一个非常普遍的问题，涌水塌方对于隧道的施工质量以及施工安全都会造成严重的影响，因此必须要有效地对其加以防治，避免在进行隧道施工的过程中出现涌水塌方的问题，以确保隧道施工活动能够顺利开展。本文主要就隧道涌水塌方的成因机制以及相应的处治技术进行了研究。
关键词：隧道工程；涌水塌方；成因；处治技术
前言
隧道在高速公路建设中占据非常重要的地位，所面临的工程地质与水文条件也变得更加的复杂，使得隧道施工的难度大大增加。涌水塌方是隧道施工过程中的一个常见问题，如果不对其有效地进行预防及处理，将对施工人员的安全造成严重的威胁。而在对隧道涌水塌方问题进行处理的过程中，必须要先明确涌水塌方的成因以及机制，然后针对性地采取措施，使隧道涌水塌方问题能够得到有效地预防和处理，以确保隧道施工的质量。
1 隧道涌水塌方的机理分析
在隧道开挖之前，隧道围岩中地下水的力学条件以及水动力条件往往都是处在相对平衡的稳定状态的，围岩结构也就容易维持其完整的状态。但是随着隧道施工活动的开展，由于受到开挖施工的影响，就会使得地下水原有的赋存空间以及赋存状态受到扰动，而一旦开挖的过程中将地下水的赋存空间破坏，地下水在水头差的作用下由于能量瞬间得到释放，地下水就会沿着原有的通道以及开挖扰动所形成的水流通道以高压高速的状态流出，进而形成涌水。如果地下水发育量较大或者是地下水有稳定的水源补给，一旦在开挖的过程中出现了涌水的情况，涌水量一般都非常大，而且涌水的流速也非常高，涌水的状态也较为稳定。在涌水出现之后，由于开挖掌子面形成了临空面，地下水会沿着岩体的裂隙向临空面运移，在地下水运移的过程中，会软化、饱和并且冲蚀破碎、松散的岩土体，使得周围岩体的力学性质发生改变，进一步加剧破碎、松散围岩的失稳，进而导致塌方。如果不对隧道涌水塌方及时地进行处理，将有可能导致更为严重的工程事故。
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2 隧道涌水塌方成因分析
2.1 构造破碎带溶蚀
在隧道出现涌水塌方的情况之后，要对其原因进行分析，首先就需要对于涌水塌方的发生频率、突涌物的成分进行充分了解，然后再结合超前地质预报的情况对于具体的原因加以分析总结。构造破碎带溶蚀是导致隧道涌水塌方的一个重要因素，如果在溶腔内部填充有一些高强度的破碎岩块以及泥浆，而且隧道涌泥以及坍塌的部位都属于同一个破碎带，其水系也是相互连通的，就非常容易导致涌水塌方。如果隧道存在溶腔和丰富的地下水，那么就会为涌水提供必要条件。在隧道开挖的过程中，如果开挖到破碎带溶腔处，在开挖荷载卸载之后，地下水就会大量汇聚，并且产生巨大的静水压力，使得地下水由静态变为动态，进而冲刷围岩的裂隙以及空隙，使得隧道已开挖的部分出现淋水和股状涌水。由于地下水会不断地向已经开挖的空间涌出，在其涌出的过程中会带走松散的泥碎石，使岩块之间的空隙逐步扩大，最终变成大小不等的空腔。而当开挖至掌子面的支撑力不能够抵抗静动水压力和突涌物的冲击力时，就会出现涌水塌方事故。
2.2 地质构造因素
地质构造方面的因素也是导致隧道涌水塌方的一个重要原因。如果隧道的围岩受地质构造的影响较为严重，围岩的节理裂隙十分发育，岩体极其破碎，在现断层出露的情况下，随着开挖活动的进行，地下水就有可能沿着节理裂隙涌出，并且带出破碎的围岩，形成涌水塌方。如果围岩受构造应力的影响，形成了破碎带，并且还夹杂有泥质的软弱层，很有可能会使得围岩层面之间的结合性能变差，使得岩体呈现出散体的结构，丧失自稳能力，受涌水的影响，层间的结合性变差，最终导致围岩失稳坍塌。
3 隧道涌水塌方的处治技术
在隧道出现涌水塌方的情况之后，必须及时地采取有效的措施对其进行处理，避免塌方的进一步加剧。
3.1 稳定掌子面
在隧道出现涌水塌方的情况之后，首先需要对于掌子面加以稳定，因为涌水塌方大都出现在掌子面，因此将掌子面稳定之后通常可以初步保证围岩的稳定性。为了稳定掌子面，回填反压后可以在掌子面处喷射一定厚度的混凝土将其进行封闭。在喷射完混凝土之后，还应在稳定之后的围岩上和拱架上设置角撑架。设立好角撑架之后需要对地表进行封闭。对渗水的裂隙采用填补灌浆的方式进行封闭，使下渗的地下水能够得到有效的控制。最后，为了稳定掌子面，应该在超前支护完成之后再进行清渣，使得涌水段得以稳定之后再继续进行开挖。
3.2 超前管棚及加密钢架
在隧道出现涌水塌方之后，如果突泥涌水量较大，而且溶腔的影响范围也较长，则可以采用超前管棚及加密钢架的措施对其进行处理。在施工的过程中，可以在溶腔破碎带段使用超前大管棚预注浆进行加固，管棚需要依据涌水的情况以及围岩的情况进行选择。在进行大管棚施工的过程中，管棚需要以外插角的方式将其打入围岩之中，同时在钻进的过程中不能够堵塞注浆孔。在完成了管棚的施工之后，就可以对溶腔破碎带段进行注浆加固。在对其进行加固处理之后，为了确保开挖的稳定，还可以进一步加密钢架，使初期支护的强度能够得到加强，以预防涌水塌方情况的出现。
3.3 导排地下水
如果在进行隧道施工的过程中，遇到地下水量较大或者是地下水有稳定的水源补给的情况，则可以采取导排地下水的措施来针对隧道涌水塌方进行预防和处治。在掌子面挖掘施工的过程中，在完成了仰拱的开挖之后，需要依据钻孔的揭露情况，在底部预埋好排水管引排地下水。在对地下水导排的过程中，为了确保初期支护以及掌子面的稳定性，还须通过泵送混凝土对于空腔加以回填。
4 结语
隧道施工过程中，涌水塌方是一个非常常见的问题，因此应该通过超前地质预报以及科学的事前控制措施来避免涌水塌方问题的出现，而在发生了涌水塌方之后，可以依据塌方的实际情况采用稳定掌子面、超前管棚及加密钢架和导排地下水的措施来对于涌水塌方进行处治。
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作者简介：
周斌良（1974-03），男，汉族，籍贯：湖南省邵阳市，学历：本科，当前职称：高级工程师，研究方向：公路工程造价与岩土工程
论文作者:周斌良,陈永真
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
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