摘要：大坪地隧道施工期間發(fā)生了較嚴(yán)重的涌水，通過對隧址地層、構(gòu)造、水文地質(zhì)特征及涌水特點(diǎn)的綜合分析，對該隧道涌水的原因和機(jī)制進(jìn)行了探討。通過超前帷幕注漿及徑向注漿相結(jié)合的堵水加固技術(shù)，對涌水段進(jìn)行有效處治，值得借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道；涌水；原因分析；處治措施

1 工程概況

大坪地隧道是滬昆客運(yùn)專線云南段的高風(fēng)險(xiǎn)隧道之一，為Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)隧道。該隧道為單洞雙線隧道，全長7629m，起訖里程DK1099+908至DK1107+537。其中Ⅳ、Ⅴ級圍巖比例94%；隧道穿越7處斷層；隧道最大埋深約290m，洞身多處淺埋段，地表多有河流和自然沖溝，最小埋深拱頂以上約1.2m。

受地質(zhì)構(gòu)造和地形、地貌及地下水特征的影響，大坪地隧道施工初期出現(xiàn)數(shù)次較大規(guī)模涌水，不僅造成施工嚴(yán)重受阻，同時(shí)造成洞頂水源部分枯竭，對當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活帶來較大影響。因此，結(jié)合隧道具體地質(zhì)水文條件，準(zhǔn)確分析涌水原因，從而制定適宜的防治措施是隧道施工過程中必須解決的問題[1-6]。

2 地質(zhì)水文條件

隧道緩坡及低洼地帶上覆第四系坡殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)黏土；下伏基巖為泥盆系下西山村組（D1x）、志留系上統(tǒng)玉龍寺組（S3y）、中統(tǒng)馬龍群（S2m）、寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組（∈1c）灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)白云巖、泥巖、砂巖、頁巖等。隧區(qū)南北向控制性斷裂即著名的小江斷裂，并分為東西兩支。斷裂構(gòu)造發(fā)育，活動頻繁，沿?cái)嗔褞蓚?cè)地層產(chǎn)狀紊亂，小型褶曲比較發(fā)育，部分地帶巖層直立或倒轉(zhuǎn)，對隧道施工影響嚴(yán)重。

隧址區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫14～16℃，極端最高氣溫一般為34～37℃，極端最低氣溫一般為-7℃至-10℃。年平均降雨量1200～1500mm，5～10月份為雨季，占年降雨量的80%。年平均蒸發(fā)量約1100mm，年平均相對濕度78-83%。地表水以山間溝水為主，水量較小，雨季時(shí)溝內(nèi)水量增加明顯2～3L/S，故隧道穿越區(qū)地表水不發(fā)育。地下水有孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水三類。其中，孔隙水主要賦存于坡面及槽谷中的第四系坡洪積、殘坡積層中，分布面積小且厚度小，水量貧乏，受大氣降雨補(bǔ)給。基巖孔裂隙水賦存于砂巖、頁巖的孔隙和裂隙網(wǎng)絡(luò)中，主要接受降雨滲入式補(bǔ)給，因含水層規(guī)模有限并受相對隔水層夾持，地下水露頭及涌水量有限。巖溶水主要分布于隧道洞身，含水巖組主要為志留系中統(tǒng)馬龍群（S2m）灰?guī)r，巖溶化程度較高，富水性屬富水，對隧道的影響極大。

3 涌水分析及處治方法

3.1隧道涌水情況及影響

依據(jù)設(shè)計(jì)，大坪地隧道預(yù)計(jì)涌水量如表1所示。實(shí)際比原設(shè)計(jì)里程提前38m出現(xiàn)涌水。2013年2月15日隧道2號斜井施工至D1K1104+598里程處，掌子面爆破開挖后，隧道拱頂偏線路右側(cè)1m處突然涌水，水量約6500m3/d。洞內(nèi)出水一是掌子面D1K1104+598線路右側(cè)上臺階拱腳處股狀水；二是線路左側(cè)超前水平鉆孔內(nèi)流水；三是D1K1104+609～D1K1104+670段初支滲水。拱頂呈股狀水流出的位置有四處：D1K1104+614、D1K1104+631、D1K1104+635及D1K1104+648，其余地段初支嚴(yán)重滲水。從2月25日至3月16日帷幕注漿開始，水量平均約為5200m3/d，水量較剛開始涌水時(shí)有所減小。另外，自涌水發(fā)生以來，線路右側(cè)股狀水顏色一直為黃色有渾濁物，但線路左側(cè)水平鉆孔內(nèi)流水為清水。

隧道涌水造成洞頂林家村小象溝水源點(diǎn)基本干涸，春雷礦泉水廠停產(chǎn)，15個(gè)村小組及學(xué)校生活、生產(chǎn)用水較以前嚴(yán)重匱乏，約1500人生活、生產(chǎn)受到影響。隧道施工立即停止，啟動涌水應(yīng)急措施。

3.2 涌水原因及機(jī)制分析

綜合隧址自然條件、地質(zhì)水文條件、施工情況等因素，大坪地隧道涌水原因主要有以下幾個(gè)方面。

3.2.1地質(zhì)構(gòu)造對隧道涌水的影響

在涌水最為嚴(yán)重地段，隧道分別穿越高地3號斷層及普家屯-哈螃溝大斷層。前者斷層走向N15 度W，傾向NE，斷層上下盤均為上統(tǒng)玉龍寺組（S3y）頁巖，斷層破碎帶寬約175m。后者為一區(qū)域性斷裂，活動斷裂帶，總長大于95km。線路附近地表斷層破碎帶寬約200m，以斷層角礫為主，部分為碎裂巖，兩者都可能產(chǎn)生突水突泥災(zāi)害。掌子面D1K1104+598附近巖性以砂巖為主，根據(jù)現(xiàn)場隧道開挖揭示情況，在D1K1104+770附近有一層2m厚的軟弱夾層，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料分析，在普家屯-哈螃溝斷層形成過程中，由于砂巖巖質(zhì)較硬，不易壓縮，因此被擠壓破裂形成一寬約2m、與斷層近平行的軟弱擠壓帶，在軟弱擠壓帶和斷層之間形成一富水構(gòu)造，地下水較豐富，由于受斷層影響，局部貫通裂隙發(fā)育或者存在小的次生斷層，導(dǎo)致隧道開挖至D1K1104+598后，將小象溝水源點(diǎn)及春雷礦泉水廠的取水泉點(diǎn)疏干。

3.2.2圍巖裂隙發(fā)育，為下滲的層間水提供了排泄通道

D1K1104+598涌水處圍巖以頁巖夾砂巖，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，是基巖裂隙水賦存巖層。由于巖質(zhì)軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，隧道埋深較淺，推斷為爆破震動加劇涌水沿構(gòu)造通道涌入隧道內(nèi)區(qū)域，從而造成洞頂處林家村小象溝水源點(diǎn)基本干涸，礦泉水廠停產(chǎn)。

3.3 涌水處理措施

由于實(shí)際比原設(shè)計(jì)里程提前38m出現(xiàn)涌水，且造成了地下水環(huán)境的改變，因此處治時(shí)采用“以堵為主，限量排放”的處理原則，在第一循環(huán)帷幕注漿段（D1K 1104+609～D1K +574），采用超前帷幕注漿及徑向注漿相結(jié)合對隧道進(jìn)行堵水、加固處理。同時(shí)在洞頂深井竣工以解決居民的生活用水后，將設(shè)計(jì)處理原則調(diào)整為“限量排放，兼顧安全和工期”，即在確保安全的前提下，通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，確保周圈注漿，減少內(nèi)圈注漿，減少隧底注漿，止水輔以徑向注漿，縮短帷幕注漿的施工循環(huán)時(shí)間，最終確保隧道施工的順利進(jìn)行。

3.3.1帷幕注漿堵水措施

㈠超前帷幕注漿范圍為開挖輪廓線外5m。本循環(huán)注漿長度35m，開挖30m，保留5m長止?jié){巖盤。注漿按漿液擴(kuò)散半徑為1.8m，孔底間距2.2m布設(shè)，每循環(huán)設(shè)10環(huán)注漿孔，共246孔，孔長6925m。注漿縱斷面布置見圖2所示，孔口布置見圖3所示。

㈡注漿參數(shù)

⑴單孔有效擴(kuò)散半徑1.8m，終孔間距2.2m。鉆孔孔徑φ108mm；⑵注漿范圍為隧道開挖輪廓線外5m；⑶注漿終壓為2～3倍實(shí)測水壓。注漿前應(yīng)進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，據(jù)此修正注漿參數(shù)。⑷注漿開孔直徑不小于φ108mm，終孔直徑不小于φ90mm。

㈢注漿控制標(biāo)準(zhǔn)

⑴單孔水量10L/min或超前鉆孔中水量超過0.4L/min.m時(shí)應(yīng)進(jìn)行注漿；

⑵注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：a、注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓，并繼續(xù)注漿10min以上；b、注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于20L/min；c、檢查孔涌水量小于0.2L/m.min；D、檢查孔鉆取巖芯，漿液充填飽滿。

全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：a、所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注現(xiàn)象；b、注漿后預(yù)測涌水量小于1m（3）/m.d；c、漿液有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值。

㈣注漿材料

⑴注漿材料主要為水泥漿液，水泥水玻璃雙液漿主要在封孔或涌突水時(shí)用。

⑵水泥：42.5號普通硅酸鹽水泥；水玻璃：波美度Be'=40；水泥漿水灰比=0.8～1：1；水泥漿：水玻璃漿液=1：0.8。

㈤注漿順序?yàn)橄葍?nèi)圈后外圈，同一圈孔間隔施工，此段巖層較破碎，6、7、8、9、10環(huán)各孔均采取后退式注漿，其注漿范圍為孔底至開孔方向5m；1、2、3、4、5各孔環(huán)采用前進(jìn)式注漿。

3.3.2徑向注漿堵水措施

㈠徑向注漿孔漿液擴(kuò)散半徑為2.0m，注漿范圍為開挖輪廓線外5m。注漿孔按梅花形交錯(cuò)布置，錯(cuò)開初期支護(hù)的系統(tǒng)錨桿（管）和鋼架。每一環(huán)設(shè)50個(gè)孔，縱、環(huán)向間距120cm。徑向注漿橫斷面布置見圖4，平面布置示意見圖5。

㈡注漿參數(shù)

注漿孔采用風(fēng)機(jī)鉆開孔，開孔直徑φ75mm，終孔不得小于φ42mm，再埋入孔口管。孔口管采用φ42mm，壁厚3.5mm的鋼花管，管長1m，孔口管應(yīng)埋設(shè)牢固，并應(yīng)有良好的止?jié){措施。正常注漿壓力為靜水壓力+0.5MPa，注漿終壓不大于2.5倍的靜水壓力，施工中根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。

㈢注漿控制標(biāo)準(zhǔn)

⑴注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓，并繼續(xù)注漿10min以上；⑵注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于20L/min；⑶注漿后每延米洞壁滲水量不大于1m（3）/d。

㈣注漿材料

均采用水泥漿單液漿，安設(shè)孔口管及注漿封孔時(shí)可采用水泥～水玻璃雙液漿，漿液配合比應(yīng)根據(jù)注漿的不同時(shí)段試驗(yàn)后確定。

4 結(jié)束語

（1）實(shí)踐證明，采用以堵為主，限量排放，超前帷幕注漿及徑向注漿相結(jié)合，確保周圈注漿，減少內(nèi)圈注漿，減少隧底注漿，止水輔以徑向注漿等措施，對控制軟弱圍巖隧道富水地帶和斷層破碎帶涌水是科學(xué)、合理的，不僅安全、質(zhì)量、進(jìn)度均能有效保證，而且能有效控制地表失水，使洞頂水源不再枯竭，當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活不再受到影響。

（2）施工中通過加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及圍巖量測工作，對地下水、地表水進(jìn)行長期監(jiān)測，確保了隧道的安全施工，也為日后隧道安全運(yùn)營提供了數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

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作者簡介：

王啟勝（1973-），男，山西大同人，工程師，主要從事施工管理等方面的工作。