陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司延延高速公路建設(shè)管理處 陜西延安 716004

摘要：隧道施工中最大的難題是對(duì)地下水的處理。因此，在遇到涌水的場(chǎng)合，首先要“治水”。應(yīng)對(duì)隧道工程可能產(chǎn)生的涌水采取防、排、截、堵相結(jié)合的方法，因地制宜，綜合治理。本文即結(jié)合具體工程實(shí)例詳細(xì)闡述了高速公路隧道涌水的成因及隧道涌水的控制措施。

關(guān)鍵詞：高速公路；隧道；涌水；大管棚；注漿

一、涌水對(duì)隧道施工的影響

采用礦山法在比地下水位低的位置開挖隧道時(shí)，通常在開挖地點(diǎn)產(chǎn)生自由水面，發(fā)生涌水是不可避免的。由涌水產(chǎn)生的問題可列舉如下。

（一）掌子面的穩(wěn)定性降低

礦山法施工是以掌子面自穩(wěn)為前提的，但在裂隙發(fā)育的脆弱圍巖和土砂圍巖中，涌水會(huì)使掌子面穩(wěn)定性降低，易于發(fā)生拱頂和掌子面的崩塌。

（二）隧道的支護(hù)質(zhì)量降低

涌水使噴混凝土與圍巖的附著變差，錨桿的錨固材料易于流失，造成支護(hù)質(zhì)量降低。

（三）基底泥濘化

施工中，隧道的底部的含水比高，施工機(jī)械的走行擾亂基底使之泥濘化，造成作業(yè)效率和安全性降低。泥濘化顯著的場(chǎng)合也會(huì)造成支護(hù)下沉等，對(duì)隧道的穩(wěn)定性的影響是不能忽視的。

（四）因地下水位降低使地層下沉

地下水位下沉?xí)沟貙赢a(chǎn)生壓密下沉，也會(huì)對(duì)地表面結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生有害的影響。地下水位降低因比地表面下沉的范圍廣，不僅在隧道周邊，甚至離開數(shù)百米的位置，在粘性土的場(chǎng)合，也會(huì)產(chǎn)生壓密下沉。

二、隧道涌水量評(píng)價(jià)

隧道涌水量的評(píng)價(jià)方法主要有以下幾種：

（一）水平衡法

最常用的工具及手段，以水平衡為原理，在查明有保證的根本補(bǔ)給來源的情況下，確定隧道的極限涌水量值，適用于地下水形成較簡(jiǎn)單的情況，比如小型自流盆地等。

（二）解析法（地下水動(dòng)力學(xué)法）

在隧道涌水量計(jì)算中應(yīng)用較為普遍常用，但是容易受到人力、物力，經(jīng)濟(jì)及地形的影響限制。所以基巖地區(qū)多用此方法。以穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流理論的裘布依公式、泰斯公式兩大理論為基礎(chǔ)，又研究出很多預(yù)測(cè)隧道涌水量的經(jīng)驗(yàn)手段。

（三）比擬法

簡(jiǎn)便快捷，適用于已開工的隧道。預(yù)測(cè)的精度和試驗(yàn)段的施工段的相似性有關(guān)。越相似則精度越高，公式如下：

其中，Q 為隧道的涌水量；Q0為導(dǎo)坑或已開挖的隧道中的涌水量。

三、實(shí)例分析

（一）工程概況

某高速公路隧道富水段掌子面圍巖多為強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，大面積滲水，穩(wěn)定性極差。掘進(jìn)至 ZK111 +725 掌子面時(shí)出現(xiàn)多處管狀涌水，涌 水量在13m3/ h（312m3/d）左右，YK111 +658掌子面右側(cè)拱腰出現(xiàn)大股狀突水（16m3/h）（384m3/d），施工中止。

（二）隧道涌水原因分析

在隧道施工過程中，如果圍巖比較松散或者圍巖破碎，開挖方式不當(dāng)、初期支護(hù)不及時(shí)，很容易造成斷層、巖體松散段。地下水在水頭壓力和其他壓力的綜合作用下，克服阻力，會(huì)通過裂隙以突然的方式涌入隧道，稱之為涌水，又稱之為突水。涌水突泥不僅對(duì)隧道施工造成嚴(yán)重影響，而且給運(yùn)營(yíng)帶來了極大的不便。

隧址區(qū)地下水，區(qū)域地貌特點(diǎn)是大梁山山脊，中部較高，隧道進(jìn)出口的南北兩端較低。

1、松散巖類孔隙水

這主要分布于隧址區(qū)范圍的基巖山間溝谷內(nèi)。含水巖組由第四系砂土及碎石土組成，平面上沿山間溝谷呈條帶狀分布，含水層斷面呈三角形或梯形，含水層狀態(tài)為層狀，含水層厚度分布不均，一般約 1 m～7 m，最厚處達(dá)19.5 m，水量受顆粒級(jí)配影響較大。富水性較強(qiáng)，水化學(xué)類型為 HCO3-Ca· Mg型，礦化度 200 mg/L～400 mg/L，水質(zhì)較好。

2、變質(zhì)巖裂隙水

這主要分布于隧址區(qū)基巖山區(qū)，含水巖組主要由下太古界集寧群瓦窯口組、右所堡組麻粒巖、片麻巖及變輝綠巖、偉晶巖等組成，含水巖組巖性比較單一，特別是不能按巖性變化區(qū)分巖體內(nèi)的隔水巖組與富水巖組，巖體的富水因素主要決定于巖體所處的外部環(huán)境：地形地貌、氣候條件和巖體的內(nèi)在因素：巖體內(nèi)的各種裂隙（風(fēng)化、構(gòu)造）發(fā)育程度、裂隙間的結(jié)合程度、巖體的構(gòu)造形態(tài)、巖體內(nèi)分布的斷裂構(gòu)造性質(zhì)與規(guī)模、產(chǎn)狀等內(nèi)外諸多因素，巖體的富水性、透水性及其變化規(guī)律嚴(yán)格受上述因素控制。地下水的賦存空間主要為巖體內(nèi)的各種裂隙，并以普通的變質(zhì)巖裂隙為主。

（三）隧道涌水的控制措施

1、大管棚施工

（1）大管棚設(shè)計(jì)

超前支護(hù)采用<108大管棚，單根長(zhǎng)20m，環(huán)向間距30cm，搭接長(zhǎng)度3m，拱部按150°范圍布置。

（2）注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

①注漿材料及配合比：注漿漿液采用水泥漿，水泥采用32.5（R）普通硅酸鹽水泥，水泥漿液水灰比為0.8∶1～1∶1。

②注漿壓力：0.5～1.0MPa。

（3）漿液擴(kuò)散半徑：不小于0.5m。

（4）單根鋼管注漿量：

Q=π×r2×L+π×R2×L×η×α×β

式中：r為鋼管半徑；L為鋼管總長(zhǎng)度，考慮與鉆機(jī)連接，取25m；R為漿液擴(kuò)散半徑，取0.5m；η為地層孔隙率，堆積體η為12%；α為漿液有效充填率，取0.9；β為漿液損耗系數(shù)，取1.15。

經(jīng)計(jì)算，單根鋼管注漿量Q=2.66m3。

2、管棚施工

（1）鉆孔

①?gòu)奶坠爸蓄A(yù)埋的鋼套管作為導(dǎo)向管進(jìn)行鉆孔。掌子面必須按要求先噴一層素混凝土作為止?jié){墻，以確保在掌子面進(jìn)行壓力注漿時(shí)不出現(xiàn)漏漿、坍塌。

②為避免鉆桿太長(zhǎng)、鉆頭因自重下垂或遇到孤石鉆進(jìn)方向不易控制等現(xiàn)象，開鉆上挑角度控制在3°～5°之間，并用經(jīng)緯儀、測(cè)斜儀等檢測(cè)孔深、傾角、外插角。

（2）安裝管棚鋼管

①鉆孔完成后及時(shí)安設(shè)管棚鋼管，以避免出現(xiàn)塌孔。

②鋼管應(yīng)在專用的管床上加工好絲扣，棚管四周鉆<8出漿孔；管頭焊成圓錐形，以便于入孔。

③接長(zhǎng)鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開1m。

（3）注漿

①安裝好鋼管后即對(duì)孔內(nèi)注漿，隨時(shí)檢查注漿質(zhì)量。

②注漿參數(shù)：C∶S=1∶（0.6～1.0）（體積比），水泥漿水灰比為0.8∶1～1∶1，水玻璃模數(shù)為2.6～2.8，水玻璃濃度為35Be’；注漿順序按“由外到內(nèi)、間隔跳孔”的原則進(jìn)行。

③液壓注漿機(jī)初壓控制在0.5～1.0MPa范圍，終壓為1MPa，持壓15min后停止注漿。單孔進(jìn)漿量應(yīng)小于10L/min，若注漿量超限，未達(dá)到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，直至符合注漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均為漿液充填，方可終止注漿。

（4）注漿效果檢查

檢查孔一般地段涌水量應(yīng)小于0.4L/min，或進(jìn)行壓水試驗(yàn)，在1.0MPa壓力下檢查孔進(jìn)水量應(yīng)小于2L/min·m，否則應(yīng)加密鉆孔注漿。

（二）加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)

采用地質(zhì)雷達(dá)和超前探孔，加強(qiáng)對(duì)涌水坍塌段圍巖及坍塌體的探測(cè)，防止洞內(nèi)涌出物清除后隧道洞身發(fā)生變形或再次出現(xiàn)坍塌。

（三）采用徑向注漿，增設(shè)系統(tǒng)錨桿，增強(qiáng)二次襯砌的支撐能力

對(duì)坍塌段和坍塌影響段的初期支護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，同時(shí)進(jìn)行徑向注漿，注漿深度為8～10m，并增設(shè)系統(tǒng)錨桿，改善洞身圍巖支撐體系，讓洞身圍巖注漿后達(dá)到較好的自身支撐能力；同時(shí)對(duì)該段二次襯砌增加鋼筋配置，在可能的地段可加厚二次襯砌的混凝土厚度。

（四）做好涌水引排

隧道地下水豐富，隧道涌水量較大，給隧道施工及施工安全造成很大影響。通過對(duì)涌水點(diǎn)的涌水進(jìn)行引排和歸槽（采用人工筑槽），將水引至排水溝。

參考文獻(xiàn)：

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