藺鳳林

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

新疆某輸水隧洞工程位于阿爾泰山南坡剝蝕構(gòu)造低山丘陵區(qū),總地勢北高南低,由北西向南東緩慢傾斜,海拔高程650 m～800 m,一般高差10 m～20 m,局部高差70 m,隧洞埋深32 m～105 m。鉆爆段洞長6.80 km,其中經(jīng)過區(qū)域性深大斷裂226 m,該段為輸水隧洞控制段重點(diǎn)工程。該段隧洞穿過泥盆系（D）和石炭系（C）兩套地層。與工程有關(guān)的區(qū)域性斷裂主要有科沙哈拉斷裂（F7）,該斷裂為區(qū)域性深大斷裂,為晚更新世活動(dòng)斷裂,晚更新世以來活動(dòng)速率在1.0 mm/a～1.2 mm/a。

該段隧洞沿線以古老地層的變質(zhì)砂巖為主,未見有石灰?guī)r、碳酸巖等地層形成的溶洞、暗河。隧洞巖體一般具有微透水～極微透水性,局部為弱透水性。表層的基巖裂隙水與下部基巖裂隙水水力聯(lián)系微弱,隧洞洞身段圍巖富水性屬于水量貧乏區(qū),一般洞段地下水活動(dòng)狀態(tài)為滲水到滴水。在區(qū)域性斷裂帶內(nèi)和局部較大的次級斷層帶、密集裂隙內(nèi),地表水通過裂隙下滲到斷層,活動(dòng)狀態(tài)以線狀流水為主。與地表水相聯(lián)系的洞段,地下水活動(dòng)狀態(tài)以線狀流水為主。

2 隧洞滲水～線狀流水特征

淺埋隧洞：巖石節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體具有弱～中等透水性,基巖裂隙水與地表水及大氣降水通過含水構(gòu)造（斷層、風(fēng)化裂隙等）聯(lián)系。隧洞施工初期滲水～線狀流水量較大,經(jīng)過一段時(shí)間的排泄,滲水～線狀流水量逐漸減小或干涸,并隨季節(jié)而變化。

深埋隧洞：巖體透水性一般為微透水～極微透水性,洞段富水性較差,隧洞滲水～線狀流水一般發(fā)生在區(qū)域斷裂及次級斷層部位。隧洞開挖后,形成地下水排泄通道,初期滲水～線狀流水量較大,經(jīng)過排泄,滲水～線狀流水量逐漸減小。地下水向隧洞排泄后補(bǔ)給困難,造成隧洞少水甚至干涸。

隧洞滲水～線狀流水量是由靜儲(chǔ)水量和動(dòng)儲(chǔ)水量兩部分組成。其中,靜儲(chǔ)水量是指隧洞開挖前實(shí)際存在于含水層中的地下水,其大小取決于含水層的厚度以及孔隙或裂隙的大小和數(shù)量。動(dòng)儲(chǔ)水量是指隧道開挖揭穿含水層以后,大氣降水或者地表雪融水等通過裂隙下滲到隧道,成為滲水～線狀流水量的一部分,其大小取決于含水圍巖的范圍、供水來源、流通條件[1-3]。

該隧洞受雪融水的動(dòng)態(tài)補(bǔ)給影響不大,線狀流水隨時(shí)間和空間的變化表現(xiàn)主要為靜儲(chǔ)水量。根據(jù)開挖后隧道內(nèi)出水量的觀測統(tǒng)計(jì),工程區(qū)沿線受斷裂或節(jié)理裂隙影響的巖體內(nèi)地下水量不豐富,大多屬于貧水區(qū)（段）,局部屬于弱富水區(qū)（段）,斷層破碎帶、節(jié)理裂隙帶巖體內(nèi)總體滲水～線狀流水量不大。根據(jù)調(diào)查區(qū)工程地質(zhì)條件,隧洞洞身段大多數(shù)處于新鮮巖體內(nèi),裂隙不發(fā)育,圍巖為塊狀和厚層狀,巖體完整,隧洞沿線地下水以基巖裂隙水為主,裂隙水滲出能力和水量有限。

3 滲水～線狀流水處理措施

3.1 排水系統(tǒng)的施工

（1）進(jìn)洞前,應(yīng)采取相應(yīng)的措施,做好隧洞頂部、隧洞洞口和輔助坑道口的地面排水系統(tǒng),防止地表水的滲透。

（2）施工過程中,應(yīng)及時(shí)觀察和記錄隧道的出水位置、水量、涌水情況、變化規(guī)律、供水來源和水質(zhì)組成,不斷改進(jìn)防排水措施。

（3）隧洞兩端洞口及輔助坑道洞口應(yīng)及時(shí)做好排水系統(tǒng)；對于覆蓋較薄和滲透性強(qiáng)的地層,地表積水應(yīng)及早處理[4]。

（4）洞內(nèi)順坡排水,其坡度應(yīng)與線路坡度一致；反坡排水,必須采取機(jī)械抽水[5]。

3.2 地下水處理原則

（1）對洞內(nèi)地下水水量、水壓、水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測,并做好滲水量、出水點(diǎn)位置記錄。

（2）隧洞滲水～線狀流水處理遵循“以堵為主、限量排放”的處理原則,采取切實(shí)可靠的施工措施,在經(jīng)過堵水、抽排水后使得掌子面的水不至于影響隧洞的正常掘進(jìn)。

（3）根據(jù)地下水滲水量的不同,將本工程分為富水洞段、一般洞段、貧水洞段。其中,滲水量＞300 m3/h為富水洞段；100 m3/h≤滲水量≤300 m3/h為一般洞段；滲水量＜100 m3/h為貧水洞段。

（4）對滲水洞段,快速掘進(jìn),根據(jù)滲水監(jiān)測情況適時(shí)進(jìn)行封堵處理,以改善施工環(huán)境為主。

（5）對線狀流水、射流及股狀涌水洞段,以堵為主,要求堵水效果大于80%,堵水標(biāo)準(zhǔn)不得大于150 m3/（h·km）,不得出現(xiàn)線狀流水。

（6）對富水洞段,當(dāng)滲水量達(dá)到設(shè)計(jì)排水規(guī)模的60%時(shí),需停工堵水。

3.3 地下水處理措施

3.3.1 洞壁出現(xiàn)集中滲水的處理措施

（1）隧洞洞壁潮濕、滴水時(shí),可利用高壓風(fēng)將巖石表面的水吹干,隨即用噴射混凝土直接將滲水點(diǎn)封堵[6]。

（2）洞內(nèi)地下水沿裂隙呈線流、簾幕式線狀流水或小股狀涌水（Q≤10 m3/h）時(shí),應(yīng)根據(jù)具體情況,對巖石表面進(jìn)行注漿,或者使用小導(dǎo)管沿隧道周邊進(jìn)行灌漿封堵。

（3）對于中等到大股狀涌水（10 m3/h＜Q≤400 m3/h）,在巖石破碎、地下水發(fā)育的地段,宜采用注漿堵水后再噴射混凝土。對于集中出水點(diǎn),可順節(jié)理、裂隙、斷層等設(shè)置排水花管,將水引到洞底。一般情況下,可順簾幕式線狀流水出露點(diǎn)打孔,壓注速凝液或布袋注漿塞進(jìn)行封堵。

（4）承包人應(yīng)在各出水點(diǎn)做好標(biāo)記,并建立專門文檔記錄,以便后期施作排水孔,襯砌完成后應(yīng)盡快按設(shè)計(jì)要求施作永久排水孔。

（5）在隧道開挖過程中,當(dāng)滲漏水面積較大時(shí),應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的排水孔,在排水孔內(nèi)埋設(shè)塑料軟管,將水集中到隧道底部,隧道表面應(yīng)立即噴射混凝土進(jìn)行封堵,噴射混凝土?xí)r要以排水孔為中心從四面向中間噴射。

（6）必要時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況由設(shè)計(jì)方指定增加全斷面系統(tǒng)注漿。

3.3.2 超前加固堵水注漿

（1）在斷層破碎帶、裂隙密集軟弱帶或其他透水地層且洞身補(bǔ)給充足的地段,宜采用超前加固堵水注漿。為減少或隔斷地下水滲流途徑、減少施工突水、涌水的危險(xiǎn),對影響區(qū)范圍采取全斷面或局部深孔預(yù)注漿,對孔隙進(jìn)行填充、堵塞,形成止水帷幕。

（2）注漿施工前應(yīng)對注漿工作面進(jìn)行封閉,加固止?jié){巖墻或施工現(xiàn)澆混凝土止?jié){墻,以防止在高壓作用下裂隙水或漿液發(fā)生倒?jié)B。止?jié){巖墻厚度一般為5 m～10 m,現(xiàn)澆混凝土止?jié){墻的厚度一般為1 m～3 m。當(dāng)巖層穩(wěn)定性較好時(shí),可以僅設(shè)置止?jié){墻,但是應(yīng)對掌子面進(jìn)行封閉,以確保掌子面在注漿時(shí)不產(chǎn)生裂縫和隆起?；炷羾妼雍穸纫话銥?0 cm～15 cm,必要時(shí)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并打設(shè)錨桿。

（3）前進(jìn)式分段注漿適用于地質(zhì)條件差或水壓高的地段,先安裝套管,隨后每鉆進(jìn)5 m～7 m即開始注漿,注漿達(dá)到設(shè)計(jì)要求后隨即進(jìn)行下一階段的鉆孔注漿。止水帷幕注漿一般為劈裂注漿,注漿壓力不應(yīng)該太高,以達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量為標(biāo)準(zhǔn)。初始注漿壓力建議為靜水壓力的1.2～1.5 倍,一般最高注漿壓力為靜水壓力的2～2.5 倍,注漿時(shí)間根據(jù)注漿量的注入速率靈活調(diào)整。

（4）注漿加固厚度范圍一般為開挖輪廓線外為3 m～5 m[7]。

4 結(jié)論

輸水隧洞穿越深大斷裂滲水～線狀流水會(huì)影響隧洞施工進(jìn)程和施工安全,分析深大斷裂滲水～線狀流水特征并采取科學(xué)合理的治理措施對保證隧洞施工進(jìn)程和施工安全具有重要的意義。通過對本工程隧洞掘進(jìn)時(shí)的滲水～線狀流水進(jìn)行觀測分析及治理可得出以下結(jié)論：

（1）隧道開挖后滲水～線狀流水點(diǎn)分布多,說明隧道內(nèi)巖體裂隙連通性好。

（2）在隧道開挖掘進(jìn)過程中,滲水～線狀流水量主要為靜儲(chǔ)水量。初期儲(chǔ)水量很大,表現(xiàn)為滲水～線狀流水,隨時(shí)間推移,滲水～線狀流水量逐漸下降。

（3）在施工過程中,由于斷層破碎帶圍巖破碎軟弱,裂隙密集,地下水豐富,透水性強(qiáng),使得圍巖長期浸泡,容易造成圍巖和支護(hù)的坍塌或失穩(wěn)。

（4）對滲水洞段,應(yīng)根據(jù)滲水監(jiān)測情況適時(shí)進(jìn)行封堵處理；對線狀流水及股狀涌水洞段,以堵為主,不得出現(xiàn)線狀流水；對富水洞段,當(dāng)滲水量過大時(shí),需停工堵水。

（5）對注漿地段需要進(jìn)行監(jiān)測,及時(shí)反饋信息,以便能更好地指導(dǎo)施工。對滲水～線狀流水的地段記錄水量、出水點(diǎn)、變化規(guī)律等,結(jié)果表明,本工程的治理效果明顯。