許 軍

（山西新世紀(jì)交通建設(shè)工程咨詢有限公司，山西 太原 030006）

隨著“一帶一路”發(fā)展規(guī)劃的逐步深入，國(guó)家西北省份的高速公路建設(shè)迎來(lái)了一個(gè)新高峰。西北地區(qū)工程地質(zhì)、水文條件（斷層破碎帶、巖層裂隙水富集等）復(fù)雜，不良的地質(zhì)條件對(duì)地下工程的施工進(jìn)度和施工安全造成了極大的影響。在施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)基巖層裂隙水富集的實(shí)踐研究，掌握斷層破碎帶裂隙地下水的賦存規(guī)律，制定合理的防突泥涌水措施，防止圍巖失穩(wěn)，確保施工安全具有非常重要的意義。

1 工程概況

公伯嶺1號(hào)隧道位于青海省循化縣公伯峽電站大壩庫(kù)區(qū)之黃河右岸臨河山脊地段，左線全長(zhǎng)3048 m，右線全長(zhǎng)3051 m。遇強(qiáng)降雨時(shí)可能產(chǎn)生集中涌水，預(yù)測(cè)隧道最大涌水量954 m3/d，正常涌水量595 m3/d。經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估公伯嶺1號(hào)隧道易發(fā)生涌水突泥事故，須加強(qiáng)施工管控措施。

2 斷層破碎帶裂隙地下水的動(dòng)態(tài)變化特征

斷層破碎帶裂隙地下水由兩部分組成：一部分是靜儲(chǔ)量，是指地下工程開挖前，在含水層中賦存的地下水。靜儲(chǔ)量的大小是由含水巖層的厚度、孔隙率以及裂隙破碎帶的大小和水量等決定的。當(dāng)?shù)叵鹿こ涕_挖過(guò)程中將含水層揭穿后，含水層中的地下水將不斷涌出，隨著含水層地下水不斷涌出，地表水體會(huì)補(bǔ)給含水層中的地下水，該部分則被稱作動(dòng)儲(chǔ)量。動(dòng)儲(chǔ)量的大小由石油含水圍巖的規(guī)模、地表水補(bǔ)給條件及徑流、排泄條件等決定的。

當(dāng)?shù)叵鹿こ逃克恳造o儲(chǔ)量為主時(shí)，主要表現(xiàn)為突水，其初期涌水量會(huì)很大，由于不存在動(dòng)儲(chǔ)量補(bǔ)給。該類涌水會(huì)逐步衰減，到最后含水層中的地下水有可能被疏干，從而形成滴漏水或滲析水。比較有代表特征的就是貫通性裂隙含水層涌水。當(dāng)?shù)叵鹿こ逃克恳詣?dòng)儲(chǔ)量為主時(shí)，涌水量往往由小到大變化，逐步趨于與動(dòng)儲(chǔ)量相當(dāng)，即含水圍巖的涌水量等于地表水補(bǔ)給含水層中的地下水。充填裂隙的地下水水力梯度增加或沖刷加劇是這類涌水逐漸貫通形成的前提條件。公伯嶺1號(hào)隧道由于隧址的斷層破碎帶均位于公伯峽黃河庫(kù)區(qū)內(nèi)，具有形成動(dòng)儲(chǔ)量的相關(guān)條件。

3 超前鉆孔探水

在斷層破碎帶可采取超前鉆孔探水，并根據(jù)超前鉆孔探水情況采取注漿堵水和洞身周邊帷幕注漿等措施[1]。具體內(nèi)容如下：

a）圍巖水量較大時(shí)，在隧道洞內(nèi)選擇合適設(shè)置集水坑，把水排出洞外；必要時(shí)設(shè)置抽水設(shè)施，將集水坑中的水及時(shí)排出。

b）采取固結(jié)注漿的方式對(duì)掌子面滲水面積大、節(jié)理裂隙發(fā)育的段落進(jìn)行預(yù)加固，將隧道掌子面的滲涌水控制到一定范圍以內(nèi)。

c）當(dāng)作業(yè)面的臨時(shí)防排水措施施工完畢以后，還需對(duì)作業(yè)面加強(qiáng)觀測(cè)，特別是對(duì)已采取固結(jié)注漿措施地段的注漿后出水量、出水點(diǎn)位置變化情況在加強(qiáng)觀測(cè)的同時(shí)還需做好詳細(xì)記錄，并在第一時(shí)間反饋給施工技術(shù)人員，以觀測(cè)信息指導(dǎo)施工。

4 洞身涌水突泥事故控制措施

由于該隧道存在可能產(chǎn)生突泥涌水危及施工安全的斷層破碎帶地段，應(yīng)采用“以排為主、堵排結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的治理原則。應(yīng)通過(guò)超前地質(zhì)探孔探水，超前注漿等措施實(shí)現(xiàn)對(duì)洞身涌水突泥事故的控制。

4.1 超前地質(zhì)探孔探水

施工中采用TSP（隧道地震探測(cè)儀）、EKKO（地質(zhì)雷達(dá)）、探測(cè)鉆孔相結(jié)合的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)手段[2]，探測(cè)掌子面前方地質(zhì)情況，并按規(guī)定及時(shí)提交書面成果，預(yù)測(cè)有特殊地質(zhì)情況時(shí)要立即上報(bào)。詳細(xì)記錄鉆孔情況，前方地質(zhì)一旦發(fā)生特殊情況時(shí)應(yīng)第一時(shí)間反饋給施工技術(shù)人員采取必要的防控措施。

超前探水可以利用開挖鉆眼臺(tái)車施工探水孔。每次探水段長(zhǎng)度超前開挖長(zhǎng)度5 m左右，作為下一次超前地質(zhì)探孔探水所用。并對(duì)出水點(diǎn)詳細(xì)位置、出水量、水壓等做詳細(xì)記錄。探水孔孔徑（終孔）為55 mm，鉆孔外偏角為5°。對(duì)超前鉆孔探水的結(jié)果進(jìn)行分析，通過(guò)分析就下一循環(huán)的工作采取不同的措施（見表 1）。

表1 探水情況應(yīng)對(duì)措施表

4.2 超前注漿

4.2.1 地段情況

超前探水孔過(guò)程中總出水量小于15 m3/h但個(gè)別探水孔出水量大于3 m3/h，可以判定水源位置的地段的情況。

a）注漿范圍為：

（a）在出水通道范圍內(nèi)，掌子面開挖外輪廓線以外5～6 m；

（b）單孔注漿有效擴(kuò)散半徑R=3.6 m；

（c）最終壓力為凈水壓力的2～3倍時(shí)注漿結(jié)束。

b）超前注漿施工作業(yè)時(shí)可根據(jù)預(yù)注漿段巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育情況和探水鉆孔探明的出水點(diǎn)位置、水量布置注漿孔個(gè)數(shù)和位置，注漿孔孔徑為108 mm，開孔孔徑150 mm。

c）結(jié)束注漿需同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：

（a）總出水量小于2 m3/h；

（b）1處出水量小于0.6 m3/h。

d）主要采用單液漿進(jìn)行注漿作業(yè)施工，當(dāng)工作面涌水量較大注漿困難時(shí)可以采用水泥-水玻璃雙液漿注漿。單液漿水灰比、水泥漿與水玻璃的體積比、凝膠時(shí)間等根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活調(diào)整。

4.2.2 加固方法

采用周邊帷幕預(yù)注漿的措施對(duì)漏水較嚴(yán)重?zé)o法判定水源位置的地段進(jìn)行加固。

a）分兩次進(jìn)行周邊帷幕預(yù)注漿，兩次注漿鉆孔數(shù)量根據(jù)開挖斷面和工作面出水量來(lái)確定，第一次注漿孔位距離開挖輪廓線50 cm為宜，第二次注漿孔位距與第一次注漿孔位應(yīng)大于50 cm。第二次注漿孔的外岔角度應(yīng)大于第一次注漿孔的外岔角。

b）施工過(guò)程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)注漿壓力發(fā)生變化等異?，F(xiàn)象以后，開始注入水泥漿或清水停止注入水玻璃注漿泵。當(dāng)發(fā)現(xiàn)累計(jì)進(jìn)漿量已經(jīng)很大，而注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間不升高的情況時(shí)，需立刻調(diào)整漿液配合比。

c）采取兩次注漿之間隔開2～3 h的措施防止?jié){液串漿。

d）停止注漿的條件：

（a）總出水量小于2 m3/h；

（b）注漿斷面其中1處出水量小于0.6 m3/h。

e）注漿材料主要采用單液漿，施工困難時(shí)采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比、水泥漿與水玻璃體積比、凝膠時(shí)間等根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況確定。

4.3 其他措施

a）進(jìn)行全面的、針對(duì)性的安全技術(shù)交底。班組一級(jí)的技術(shù)交底要結(jié)合工作特點(diǎn)和班組具體情況突出重點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際。

b）建立完善的定期安全檢查制度，各級(jí)安全監(jiān)督管理人員要經(jīng)常檢查，圍巖發(fā)生變化和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)為不良地段應(yīng)增加抽檢頻率。真正把事故消滅在萌芽狀態(tài)。

c）施工作業(yè)人員就位以后，應(yīng)首先對(duì)掌子面安全狀態(tài)、開挖、錨噴機(jī)具數(shù)量、運(yùn)行狀況等進(jìn)行全面檢查，對(duì)初期支護(hù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，檢查是否有滲漏水情況，拱頂和拱墻是否有變形和下沉，如有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)異常、初期支護(hù)開裂和滲漏水的現(xiàn)象，需及時(shí)采取錨噴加固等處理措施[3]。

d）當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間通知現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員及時(shí)采取預(yù)加固、超前注漿等應(yīng)急措施，保證施工安全。

5 結(jié)語(yǔ)

循隆高速公伯嶺1號(hào)隧道13.7%的段落屬于斷層破碎帶地段。極易產(chǎn)生突泥涌水危及施工安全的事故。為應(yīng)對(duì)突泥涌水等事故需對(duì)隧道施工環(huán)境進(jìn)行正確的評(píng)估，制定合理的專項(xiàng)防控措施，同時(shí)在專項(xiàng)防控措施實(shí)施過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，隨時(shí)調(diào)整優(yōu)化專項(xiàng)防控措施。從而為工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)確保安全、保證工期、控制投資、提高效益的目的，為實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目總目標(biāo)提供了技術(shù)保障。