盧永燦

摘 要：本文針對(duì)高壓富水地層超深埋地質(zhì)條件下的隧道施工技術(shù)，詳細(xì)介紹綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)、巖爆預(yù)防和處理技術(shù)、地下水處理技術(shù)、通風(fēng)技術(shù)，并通過實(shí)例說明復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工技術(shù)的可行性，供同行參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓富水地層；超深埋；特長(zhǎng)隧道；施工技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.106

0 引言

在高壓富水地層條件下，隧道工程首先需要做好排水以及通風(fēng)工作，以確保工程在施工過程中的安全以及工程的質(zhì)量。此外，還需要做好巖爆預(yù)防處理工作，防止隧道在高壓的條件下出現(xiàn)塌方，形成嚴(yán)重的安全事故。

1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)

某隧道位于山谷中，深度約為580米，發(fā)生巖爆的埋深約為240米。該地段的圍巖主要為花崗閃巖以及微風(fēng)化次石英斑巖，出現(xiàn)裂隙發(fā)育，圍巖巖體相對(duì)完整，并且穩(wěn)定性較良好。該隧道在施工期間根據(jù)施工特點(diǎn)以及地質(zhì)條件編制超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案，并且在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中應(yīng)用TSP、地質(zhì)雷達(dá)、超前水平鉆、加深炮孔全隧貫通探測(cè)以及紅外探水等。

TSP顯示某一地段出現(xiàn)節(jié)理裂隙發(fā)育，周邊圍巖相對(duì)破碎，并且伴隨有地下水發(fā)育以及溶蝕裂隙發(fā)育等。根據(jù)其顯示的結(jié)果對(duì)著某段假地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，得出結(jié)果為該地段圍巖巖體大體完整，穩(wěn)定性良好等。

掌子面地質(zhì)概況為：巖石為灰色灰?guī)r，圍巖總體破碎，穩(wěn)定性一般，該段地下水由掌子面鉆孔中冒出，并且地下水具有壓力，出水量為2000m3/h。通過聯(lián)合超前取芯鉆孔及TSP，得出的預(yù)報(bào)結(jié)果為：掌子面前5米范圍之內(nèi)的巖石均為灰色灰?guī)r，巖體整體相對(duì)完整，并無明顯溶蝕裂隙發(fā)育，鉆孔處并未出現(xiàn)地下水；掌子面前5～16米范圍內(nèi)巖石為白云質(zhì)灰?guī)r夾雜白色灰?guī)r的情況，巖石整體相對(duì)破碎，出現(xiàn)溶蝕裂隙發(fā)育，即斷層破碎帶；掌子面前16～20米范圍內(nèi)，巖石為白色灰?guī)r、巖體整體相對(duì)完整，局部略有破碎；掌子面20～30米范圍內(nèi)巖石為白色灰?guī)r，巖體相對(duì)破碎，出現(xiàn)溶蝕裂隙發(fā)育，可斷定該地段為巖體破碎。

合理利用地質(zhì)預(yù)報(bào)儀器、技術(shù)以及相應(yīng)設(shè)備，來建立超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系，合理將長(zhǎng)期預(yù)報(bào)與中期預(yù)報(bào)得出的結(jié)果結(jié)合，獲取相對(duì)準(zhǔn)確的地質(zhì)分析、地質(zhì)預(yù)報(bào)、地質(zhì)信息以及瀆職素描，從而實(shí)現(xiàn)一體化跟蹤預(yù)報(bào)技術(shù)。

2 巖爆預(yù)防及處理技術(shù)

弱巖爆可采用錨桿以及噴鋼釬維混凝土進(jìn)行布設(shè)處理，從而來預(yù)防發(fā)生巖爆事故。在中等巖爆段應(yīng)用局部掛網(wǎng)、錨桿以及噴鋼釬維混凝土來聯(lián)合解決問題。對(duì)于強(qiáng)巖爆、極強(qiáng)巖爆就需要應(yīng)用特殊工藝來處理，首先需要應(yīng)用應(yīng)力來做一個(gè)防護(hù)網(wǎng)，隨后在安裝上網(wǎng)片以及錨桿，最后再采用噴上混凝土來進(jìn)行支護(hù)，從而確保施工安全，防止發(fā)生巖爆事故。施加應(yīng)力的目的就是讓圍巖上的應(yīng)力提前得到釋放，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整圍巖應(yīng)力的效果，而不是消除應(yīng)力。巖爆預(yù)防及處理技術(shù)在一定程度上能夠降低巖爆事故發(fā)生概率，在隧道主炮孔爆破之前具有良好的防爆破作用。

要在安全時(shí)間之內(nèi)處理巖爆，需要尋求使用時(shí)間短、處理效果良好的技術(shù)，在此掛網(wǎng)以及水脹式錨桿較為適用。安裝水脹式錨桿使用的時(shí)間為2～3分鐘/根，并且安裝之后能夠立即受力，能夠快速實(shí)現(xiàn)支護(hù)作用，其與機(jī)械漲殼錨桿相比，每一根錨桿發(fā)揮支護(hù)作用所節(jié)約的時(shí)間為5～10分鐘。除此之外，水脹式錨桿不會(huì)受到墊板松動(dòng)的影響而失去支護(hù)作用，該種錨桿的缺點(diǎn)為使用時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)失去錨固效果，需要盡快補(bǔ)打，并且花費(fèi)的成本相對(duì)較高。如果僅從操作性以及安全性方面來看，水脹式錨桿屬于首選。使用的網(wǎng)片規(guī)格、大小需大于錨桿的間距，并且網(wǎng)片的網(wǎng)孔需小于墊板，在安裝墊板之前需要讓網(wǎng)片穿過錨桿，隨后再固定墊板。

噴混凝土在一定程度上能夠改善圍巖的受力，防止其發(fā)生變形，特別是厚層噴的混凝土，能夠給予圍巖較大的支持力，從而能夠讓圍巖處于三維受力狀態(tài)之中，可有效防止發(fā)生巖爆事故。當(dāng)掌子面掘進(jìn)超前倍數(shù)為2倍的洞徑時(shí)，支護(hù)系統(tǒng)必須跟上速度；當(dāng)巖爆強(qiáng)度較大時(shí)，應(yīng)做好臨時(shí)支護(hù)工作。一般情況下，掌子面正前方屬于巖爆最為嚴(yán)重的地點(diǎn)，因此，除了對(duì)該地點(diǎn)進(jìn)行加護(hù)之外，需應(yīng)用9孔、14孔超前應(yīng)力解除防爆工藝。

3 地下水處理技術(shù)

地下水處理技術(shù)相對(duì)較多，需要根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)得出的結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)施工的具體情況來選取適合的地下水處理技術(shù)。地下水處理的原則為堵為主，排為輔。就上文中提到的隧道為例，分析該隧道使用的地下水處理技術(shù)。該隧道的某個(gè)出口自從涌出地下水以來，施工人員通過一個(gè)月的時(shí)間發(fā)現(xiàn)其水壓以及出水量發(fā)生的變化不明顯，并且出水清澈，地表也沒有發(fā)生缺水塌陷的情況。根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)得出的結(jié)果可知，其前房為溶蝕破碎帶，無大型溶洞，因此，施工人員決定應(yīng)用泄水平導(dǎo)引排的方法，該法能夠讓施工正常施工。泄水平導(dǎo)就是將涌出的水引排，不但能夠讓施工恢復(fù)正常，而且還能夠保證隧道隧道的正常運(yùn)營(yíng)。

擇機(jī)封堵，即根據(jù)超前預(yù)報(bào)得出的結(jié)果，并且對(duì)施工安全不產(chǎn)生影響的情況下，首先揭露地下水，將掌子面掘前，讓其超出出水點(diǎn)一段距離，隨后對(duì)地下水進(jìn)行處理。

超前預(yù)注漿，利用高壓且大流量的地下水來實(shí)施超前注漿，超前注漿使用的材料以及工藝均與超前帷幕灌漿相同，其不同之處為利用灌漿壓力來進(jìn)行控制以及孔口管。在靜水壓力小于2MPa時(shí)，其可取3倍的靜水壓力；在靜水壓力為2～5MPa時(shí)，其可取任意壓力（不可超出7MPa）；在靜水壓力超出5MPa時(shí)，取靜水壓力可增加3MPa。

4 通風(fēng)技術(shù)

某隧道的埋深最大限度為580米，處于高壓富水層，不能夠修建豎井。因此，該隧道整體設(shè)計(jì)成為上下單線隧道，讓隧道形成平行導(dǎo)洞無軌運(yùn)輸線路。在該隧道施工過程中，使用射流巷道式通風(fēng)技術(shù)，通過對(duì)氣體力學(xué)計(jì)算分析使用的通風(fēng)技術(shù)，從而很好解決長(zhǎng)距離隧道的通風(fēng)技術(shù)。射流通風(fēng)技術(shù)就是讓A線與B線形成壓力差，從而造成風(fēng)循環(huán)，射流風(fēng)機(jī)可將風(fēng)送至掌子面相近的橫通道，再由軸流風(fēng)、風(fēng)管將隧道外新鮮風(fēng)送至掌子面，從而能夠?qū)⑺淼纼?nèi)原有空氣排出，在一定程度上能夠保證施工環(huán)境的質(zhì)量。

5 結(jié)語

隧道處于高壓富水層會(huì)給其施工帶來較多的麻煩，特別是地下水涌出的問題，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)施工安全以及施工進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。因此，需要采用合理的方法來解決施工過程中出現(xiàn)的問題，以確保隧道工程施工的質(zhì)量以及施工人員的人身安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬小鋒.高壓富水?dāng)鄬悠扑榈貛У貙铀淼朗鹿侍幚韀J].交通建設(shè)與管理，2014（02）：31-33.

[2]張恩山.高壓富水地層超深埋特長(zhǎng)隧道施工技術(shù)研究[J].城市建筑，2015（33）：318.