韓海亮

（中鐵二十三局集團(tuán)有限公司，四川 成都 610072）

1 工程概況

坪嶺隧道位于廣東省清遠(yuǎn)市境內(nèi)，全長(zhǎng)4214m，2008年2月，該隧道僅余DK2080＋990～DK2081＋100 段沒(méi)有開(kāi)挖。2月10日晚，出口工區(qū)開(kāi)挖至DK2081+097，隧道中線左2m 拱頂處揭示一直徑約80cm 的裂隙并發(fā)生涌水突泥，從2008年2月11日到2月14日先后陸續(xù)發(fā)生了5 次，造成668m 已開(kāi)挖段被淤積，淤積物為褐黃色粉質(zhì)黏土、粉土、粉細(xì)砂夾角礫、碎石、塊石等，淤積物達(dá)3.2 萬(wàn)m3。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 設(shè)計(jì)地質(zhì)條件

K2080+190～DK2081+350 段為泥盆系中下統(tǒng)桂頭群下亞群（D1-2gta）弱風(fēng)化中厚～厚層狀石英砂巖，局部夾薄層頁(yè)巖。DK2081+350 附近為花崗巖與石英砂巖的接觸帶。

DK2081+097 處，隧道埋深約300m，該段圍巖為弱風(fēng)化、微風(fēng)化的中厚～厚層狀石英砂巖夾薄層頁(yè)巖，設(shè)計(jì)圍巖為II 級(jí)。

2.2 突水涌泥發(fā)生后補(bǔ)勘的地質(zhì)條件

根據(jù)隧道開(kāi)挖揭示地質(zhì)情況、超前地質(zhì)鉆探、物探（TSP203）、工程地質(zhì)測(cè)繪。DK2080+943～DK2081+000 段巖性為厚層～巨厚層青灰色的石英砂巖，巖體完整，地下水不發(fā)育。DK2081+015～DK2081+025 段節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，部分呈褐黃色，裂隙間部分充填黏性土。DK2081+030～＋094 段為灰白色石英巖，巖體破碎～極破碎，該段發(fā)育較多斷層裂隙，裂隙中充填斷層角礫、斷層泥，該段地下水發(fā)育，部分段洞頂因突泥形成較大空洞。

3 涌水突泥原因分析

根據(jù)地質(zhì)補(bǔ)勘資料結(jié)合地面工程地質(zhì)調(diào)繪復(fù)查，隧道洞身于DK2081+030～+094 段發(fā)育一隱伏張性斷層，隱伏斷層存在的理由：

3.1 從區(qū)域構(gòu)造，斷層方向的一組節(jié)理N56 °～85 °E／61 °～84 °SE，強(qiáng)烈發(fā)育，而巖層單斜，產(chǎn)狀 N45～60 °E/50～60 °NW。

3.2 DK2081+051～+094 段巖性為由石英砂巖嚴(yán)重變質(zhì)而成的石英巖，巖體中近垂直向發(fā)育較密集的張裂隙，斷層兩側(cè)越靠近該段，巖體越破碎，巖石變質(zhì)程度越嚴(yán)重，石英含量越高。

3.3 DK2081+097 掌子面的斷層裂隙形態(tài)、突出的泥的成份主要為斷層角礫巖、風(fēng)化的斷層角礫巖及斷層泥（粉土、砂土夾角礫、碎石、塊石），其次是少量地表水沿?cái)鄬恿严兜倪\(yùn)移中帶入的地表黏性土。

3.4 DK2081+004 掌子面，巖體較破碎、擠壓鏡面發(fā)育，構(gòu)造裂隙中充填大量巖脈，也證明該斷層的存在。

該斷層破碎帶在隧道洞身附近的寬度約為65m。DK2081+030～+094 段地下水涌出量基本穩(wěn)定，約為5000m3/d，表明沿?cái)鄬臃较蛴羞h(yuǎn)處地下水的補(bǔ)給，涌泥突水由該斷層所致。

由于該斷層破碎帶為良好的儲(chǔ)水與導(dǎo)水通道，有利于地下水及土顆粒的運(yùn)移；斷層帶內(nèi)富集了大量的斷層泥、斷層角礫，經(jīng)一定風(fēng)化作用，斷層角礫部分風(fēng)化成細(xì)顆粒土、表土也由于水的運(yùn)移而充填于裂隙中、加之?dāng)鄬訋Ц缓叵滤?，開(kāi)挖該斷層裂隙時(shí)，出現(xiàn)涌水突泥。

4 斷層水對(duì)隧道結(jié)構(gòu)影響分析

根據(jù)隧道開(kāi)挖的情況，推測(cè)該斷層兩側(cè)為完整的石英砂巖，透水、儲(chǔ)水能力較差，地下水不發(fā)育。斷層帶為相對(duì)獨(dú)立的地下水儲(chǔ)存與運(yùn)移通道，富含地下水。該段受降雨等引起的地下水位、涇流條件的變化，可能引起遠(yuǎn)處斷層破碎帶中大量泥砂涌入隧道，施工期間仍有可能再次遇到涌泥、突水或斷層帶的坍塌、掉塊等危害。

根據(jù)隧道開(kāi)挖情況，斷層兩側(cè)巖體完整，隧道開(kāi)挖后洞內(nèi)干燥，表明斷層破碎帶為主要的導(dǎo)水通道，地下水主要沿?cái)鄬訋搅?，在斷層地面露頭附近排泄，根據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪資料，該張性斷層地面較近出露的低點(diǎn)位于隧道左側(cè)約1500m，標(biāo)高約為272m，DK2081+097 處隧道標(biāo)高約為52m。綜合分析此情況下斷層水地表排泄點(diǎn)、水力坡度（水力坡度按10‰）等，該斷層附近隧道洞身處斷層水的最大水頭高差約235m，選取水壓力折減系數(shù)為0.8，作用于該斷層附近隧道洞身的最大外水壓力：

F=103 ×9.8 ×235 ×0.8=1.84MPa

5 該段處理的兩大難題及相應(yīng)措施

5.1 涌水突泥形成的巨大空腔

為保證施工安全及隧道結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)期間的安全，必須對(duì)由于涌水突泥而形成的空洞進(jìn)行處理，經(jīng)認(rèn)真比對(duì)，對(duì)DK2081+030～+107 段采用超前周邊注漿加固，其范圍為各分步開(kāi)挖輪廓線外約5m，以保證在隧道初期支護(hù)背后5m范圍內(nèi)沒(méi)有空洞，既防止施工期間涌水突泥的再次發(fā)生，也確保襯砌結(jié)構(gòu)的永久安全。

注漿采用單液漿或雙液漿，根據(jù)注漿效果靈活掌握。

5.2 水壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

如對(duì)該段隧道斷層地下水采用全部封堵的方案，則有可能在運(yùn)營(yíng)若干年后，作用于該段隧道洞身附近的最大外水壓力為1.84MPa，要抵御如此大的水壓力，不僅支護(hù)及二次襯砌要有足夠的加強(qiáng)，采用注漿堵水也將工程巨大，而且在運(yùn)營(yíng)期間需要建立長(zhǎng)期的觀測(cè)機(jī)制，耗費(fèi)人力、物力。

再者隧道洞頂較大范圍無(wú)地表水源點(diǎn)、農(nóng)田、村莊及居民，因此地下水的漏失對(duì)環(huán)境無(wú)影響，因此對(duì)該段充填于斷層裂隙中的砂、土進(jìn)行封堵，對(duì)地下水采用堵排結(jié)合的整治方案。

先對(duì)斷層裂隙中的砂、土進(jìn)行封堵，采用超前周邊注漿防止施工期間涌水突泥的再次發(fā)生，確保襯砌結(jié)構(gòu)的永久安全，阻斷斷層裂隙中充填泥沙向隧道范圍運(yùn)移，保證隧道內(nèi)各排水盲管暢通不堵塞。

其次為有效地引排斷層地下水，該段環(huán)向排水盲管加密至每2m 設(shè)一道，這樣可以及時(shí)有效地將滲透過(guò)初期支護(hù)的斷層地下水引入隧道側(cè)溝內(nèi)排出，釋放由于水位升高給襯砌帶來(lái)的壓力。

6 實(shí)施結(jié)果

由于對(duì)該段進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)探測(cè)，對(duì)后續(xù)施工可能產(chǎn)生的困難進(jìn)行了充分的預(yù)估，并制定了各種應(yīng)對(duì)措施，該段隧道于2008年9月順利貫通，通過(guò)一年多的觀察，襯砌表面無(wú)水漬、無(wú)裂紋，相應(yīng)的排水盲管排水暢通，解決了該段處理的兩大難題。

7 結(jié)束語(yǔ)

在大斷面隧道施工中風(fēng)險(xiǎn)無(wú)處不在，處處不可掉以輕心，通過(guò)該案例有幾點(diǎn)體會(huì)：

7.1 在兩種不同性質(zhì)的圍巖交界處，一定會(huì)有一個(gè)大的張型斷層，該斷層可能在交界處，也可能離開(kāi)該交界點(diǎn)一定距離，施工時(shí)萬(wàn)不可以為過(guò)了設(shè)計(jì)的交界點(diǎn)就萬(wàn)事大吉，相反更要小心謹(jǐn)慎，該案例中張型斷層就離開(kāi)設(shè)計(jì)的接觸帶250多米，離開(kāi)實(shí)際開(kāi)挖揭示的接觸帶120多米；

7.2 現(xiàn)階段的長(zhǎng)大隧道設(shè)計(jì)，由于受勘察設(shè)計(jì)方法限制，地質(zhì)情況一般是不太準(zhǔn)確。為此一定要加強(qiáng)施工過(guò)程中的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，TSP203、紅外探水、地質(zhì)雷達(dá)等需要的專(zhuān)業(yè)人員綜合素質(zhì)很高，要精通地質(zhì)專(zhuān)業(yè)、電子專(zhuān)業(yè)等，這樣的人員比較稀少，由于地質(zhì)體的各向異性，決定了采用物探法進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的多解性，造成分析結(jié)果差別巨大，更有些專(zhuān)業(yè)素質(zhì)不高的分析人員為了減少誤判的責(zé)任，照抄設(shè)計(jì)的圍巖級(jí)別，這樣造成隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制形同虛設(shè)，給國(guó)家、集體帶來(lái)巨大損失。現(xiàn)階段的隧道設(shè)計(jì)，尤其長(zhǎng)大隧道設(shè)計(jì)，為了避免類(lèi)似情況發(fā)生，最有效的辦法是要加強(qiáng)超前地質(zhì)鉆探的數(shù)量，一般沿隧道外輪廓不少于7 個(gè)孔，地質(zhì)復(fù)雜時(shí)要達(dá)到9 個(gè)孔。為了加快鉆探進(jìn)度，應(yīng)配置RPD-150C多功能鉆機(jī)，該鉆機(jī)水平鉆孔深度可達(dá)150m，鉆速Vmax=12m/h，記錄自動(dòng)化、數(shù)據(jù)詳細(xì)。短小隧道可以采用加深炮眼的辦法達(dá)到超前鉆探結(jié)果。

7.3 加強(qiáng)隧道施工管理中的風(fēng)險(xiǎn)控制，并對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)制訂切實(shí)可行的操作預(yù)案，超前地質(zhì)鉆孔結(jié)果的研判要經(jīng)過(guò)三人以上的分析，尤其是地質(zhì)發(fā)生變化時(shí)更要如此。

[1]黃杰.天池隧道巖溶涌水突泥成因分析及整治措施[J].山西建筑，2009-08-01.