鄒增富

(四川路航建設工程有限責任公司一分公司， 四川 成都 610000)

隨著公路建設的迅速發(fā)展，隧道的施工建設也面臨越來越多復雜多樣的地質情況和各種施工問題。隧道涌水是隧道施工過程，圍巖空隙中的地下水（空隙水源、裂隙水源、巖溶水源）、地表水水源在壓力的作用下涌出，稱為涌水。量大、勢猛、突發(fā)的涌水，稱為突水，水里面夾雜攜帶大量的泥沙涌出，稱為突泥，突泥為涌水的伴生現(xiàn)象，其處理關鍵任然在于突水處理。飛仙關隧道因工期緊，裂隙水構造復雜，完全將涌水治理無法滿足工期進度要求。本位以飛仙關隧道特大涌水段落為例，分析探討隧道涌水段落施工方案。

1 飛仙關隧道涌水概況

飛仙關隧道康定端位于雅安市天全縣樂英鄉(xiāng)姜家壩村，隧道全長 4949m，我合同段為隧道出口端，隧道左線樁號：ZK22+800-ZK24+653，長 1853m，右線樁號：K22+800-K24+655，長 1855m。據(jù)地質調(diào)查及區(qū)域資料，被監(jiān)測的區(qū)域是在揚子地臺的西邊，大巴山臺的邊界的西南方向，它的西邊是與康顛接壤，東方是臺坳，西北方向與松潘接壤。飛仙關隧道的構造的地理位置是NE向龍山斷裂帶和NW向鮮水河斷裂帶及SN向安寧河斷裂帶構成的“Y”字形構造交匯部位東側，具體構造部位處于龍門山斷裂帶西南段內(nèi)。區(qū)內(nèi)巖層褶曲強烈，巖層破碎，構造裂隙發(fā)育。隧道出口斜坡呈緩坡狀，坡度15～25°，緩坡處為旱地，植被較發(fā)育。這里山的海拔較高，飛仙關隧道穿過的最高的山的高度大約是1516.9米，飛仙關隧道的出口處有著大量的外溪溝，洞口最大的高度大約是 610米。最高的山的海拔與洞口外溪溝的海拔的高度差大約是906.9米。

施工過程中，會遇到許多意外的情況，這就有一個實例。2015年，飛仙關隧道的右洞完成后，正準備進行下一步的工作時，竟出現(xiàn)了開挖機上升的情況，接著，就有大量混有碎石的水從隧道的洞口涌出。涌出的水向洞口的四面八方流去，經(jīng)測量，竟有一二十厘米的深度。

有時候，會有涌水的現(xiàn)象出現(xiàn)。涌水的現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，相關的工作人員就應該及時的找水文站的工作人員測量涌水的水量。只有掌握了涌水狀況的實際數(shù)據(jù)，才可以針對相關的問題進行修改。如果涌水的速度達到了1.77立方米每秒，那么就可以大概的推斷出涌水量為152928立方米每秒，水的溫度也可以大概的推測出來，按照以上的兩個數(shù)據(jù)，水溫大概是11攝氏度。涌水量是一個重要的數(shù)據(jù)，所以工作人員一直在對用水量進行監(jiān)測，通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，用水量是在逐年遞減的。

涌水的發(fā)生給施工人員帶來了很大的困擾。飛仙關隧道的右側的洞口發(fā)生了塌陷，并且有多臺開挖車被埋在坍塌的洞口下，給施工帶來了很大的麻煩，還加大了經(jīng)濟的損失。右側洞口的臺車段K23+708～+716初支右邊的內(nèi)墻產(chǎn)生了開裂內(nèi)移的現(xiàn)象，經(jīng)測量大概開裂了約60厘米。還有右洞的K23+716～+740段的初期支護的表面存在開裂現(xiàn)象，甚至有部分的鋼拱架變了形，最大的變形量大約為 350毫米，已經(jīng)擠到了二襯的邊界內(nèi)，在這種情況下，如果不進行拆除，將會影響到整個工程的進程。涌水內(nèi)有著大量的大顆粒固體，這下大顆粒固體在水流量小的情況下會沉淀下來，阻塞排水口，造成排水不通暢的現(xiàn)象。

2 涌水段落處置方案

本次涌水為初步判斷為高壓、裂隙管道水，因此為確保施工以及結構的安全，需要進行兩個施工。第一個就是修補有裂縫的管道，防止地下水受到污染，影響人們的正常用水。然后再對危巖體進行加固，提高飛仙洞隧道的水壓的承受能力。另一個施工就是設置完善的排水系統(tǒng)。隨著施工的進行，隧道內(nèi)就會積聚大量的地下水，地下水的量越多，隧道需承受的壓力就越大，如果隧道內(nèi)有良好的排水系統(tǒng)，那么就會給隧道減輕很多壓力。但是，涌水也不是排放的越多越好，適量的排放才是最有宜的。

2.1 應急處理措施

（1）反壓回填

分別對左、右洞掌子面退后 5米進一步反壓回填，這是為了預防掌子面的塌陷程度加劇，掌子面需回填到拱頂?shù)奈恢?，然后陪撒C20砼在回填的渣料上，陪撒厚度為15厘米。

（2）臨時加固

如果要保證施工的安全進行，就要對左右兩個掌子面進行臨時的加固，加固的階段最初確定的是 ZK23+735～ZK23+715、K23+744～K23+714。臨時加固的參數(shù)是：118拱架@80厘米，鋼架連接的鋼筋為100厘米，臨時鋼架的背后以及臨時鋼架的附近都要噴C20的混凝土，并且，要保證鋼架有良好的承載能力。施工要求鋼架要從洞口的方向朝著掌子面的方向加固，并且在施工中，要時時的仔細的觀察隧道內(nèi)的情況，一旦出現(xiàn)異常，就要組織施工人員有秩序的撤離，保證施工人員的人身安全。

（3）超前預報

左洞掌子面施作超前鉆孔 4個，分別布置在拱頂、拱底及兩側拱腰，單個鉆孔深度為50m，周邊孔外插角度為8～10°。根據(jù)此前超前預報結果，ZK23+714～+720段左邊墻圍巖內(nèi)可能存在空洞，臨時加固后對左邊墻施作徑向鉆孔6個，深度6～10米。

（4）加強監(jiān)控量測

為了保證施工的安全以及工程的有序進行，就要對左右兩個掌子面的周圍情況進行監(jiān)測。在其30米左右的范圍內(nèi)盡量多的設置測量點，最好是每隔出5米的距離就要設一個測量點。

（5）加強水量監(jiān)測及檢測

水對工程的破壞是不可小覷的，所以加強水量的監(jiān)測是非常有必要的。工作人員可以對兩個洞口的出水量每天監(jiān)測至少一次，并詳細檢查記錄水質。對右洞掌子涌出的水進行取樣檢測。大概兩到三天取一次樣品，每次大概取三到四組樣品記錄水質的改變。由于水中的物質有可能分布不均勻，所以盡量多取幾組樣品，并且每組樣品都要隔一定的距離，這樣監(jiān)測出的水質才沒有偶然性。

（6）為了防止超乎計劃之外的事件發(fā)生，就要在洞口的水溝處設置具有保護措施的柵欄，并且安裝照明的設備，使施工區(qū)即使在黑夜也沒有盲點。

（7）施工過程中，難免會出現(xiàn)不可預測的意外，這就需要在施工時派專業(yè)的監(jiān)測人員對施工過程、超前鉆孔等工作進行時時的監(jiān)測。此外，還應對測量的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，以免數(shù)據(jù)波動較大。如果發(fā)現(xiàn)有異常的現(xiàn)象，就要派經(jīng)驗較多的施工人員去洞內(nèi)進行補救，并且撤離沒有保護措施的人員。在隧道內(nèi)，必須準備足夠的救生筏，防止意外的發(fā)生。

2.2 排水方案

（1）臨時排水

臨時排水就要依據(jù)現(xiàn)場的資源以及地形設置可行的排水方案。設置一米高、六十厘米寬的攔水墻，將涌水引到洞外的排水溝。攔水墻應設置在 K23+716，材料是C20砼。排水溝應設置在K23+716～+795區(qū)段。

（2）中央排水溝清淤

由于涌水中夾雜著大顆粒的泥石，在水流變緩時，這些泥石會沉淀在洞口周圍，造成堵塞。目前，右洞排水溝的淤泥施工已經(jīng)到了K23+795的階段右洞已經(jīng)清理到了ZK23+750的階段。剩下的就是對ZK23+750～+950的階段清理了。因為隧道內(nèi)的路面基層已經(jīng)完成施工，所以在清理淤泥時，要不可避免的將已經(jīng)建好的基層破壞，地下的一切設施也得需要重新鋪設。

（3）斷層破碎帶及涌水處理

掌子面施工至ZK23+696，底板出現(xiàn)股水，水量約1000方，掌子面隨后向前掘進，掌子面出現(xiàn)4股水，合計流量約7000方，右洞涌水水量隨左洞掌子面涌水水量從4.3萬方/天減小至3.6萬方/天，減小7000方。初步分析判斷左洞涌水和右洞涌水是同一地下水。處治方案如下：

①采取開挖后注漿加固措施， 加固圍巖并封堵地下水。

②泄水洞截水方案

在ZK23+709靠山側設置泄水洞，垂直隧道進去6m后沿隧道縱向布設，確保泄水洞距離主洞距離大于5m，泄水洞斷面2×2.5m，泄水洞內(nèi)設置泄水孔，排泄地下水。地下水通過泄水洞進入中央排水溝排泄。

2.3 超前管棚

掌子面需向后方退十厘米的距離，然后在K23+718和ZK23+717的階段加上127型號的巨大管棚，管棚頂部設置成150度的拱頂，環(huán)向間距是30厘米，一根長30米，外插角為5到10度。注漿采用水泥-水玻璃漿，水泥漿w/c=0.5～0.8，水泥漿/水玻璃=1:0.8（體積比），水玻璃模數(shù)m=2.6，濃度35～40Be，注漿壓力1.0～2.0Mpa。在管棚尾端K23+698～+688和ZK23+717-687增加單層小導管超前支護。

2.4 注漿加固

（1）由于涌水的沖刷，破壞了變形臺車，使其車底的縱向梁變形，有些縱向梁懸在空中，這就必須采用碳二十砼進行加固。為了給后面的施工提供更多的空間，使施工不受空間的限制，就必須去除影響力較小的零件，但是必須保留整個的承受壓力的框架。

（2）對涌水段，從洞外向洞內(nèi)增加鋼架進行鞏固，在施工過程中，應當盡快的使鋼架的加固到大掌子面，使掌子面能夠承受較大的壓力，然后在監(jiān)測觀察涌水量的情況，如果涌水量衰減就可以對洞口進行換拱架的處理。

（3）開挖后周邊注漿方案

圖1 開挖后周邊注漿設計圖（單位：cm）

①注漿加固范圍

注漿孔應設在隧道開挖邊緣線的四點五米的地方，孔口的環(huán)向距離為1.5米，長為1.5米，孔口的徑為46?？卓谶€設置了孔口管。為了方便漿液的擴散以及注漿孔可以任意的在巖石中分部，應當使注漿孔與巖石呈90度的角。

②注漿材料

為了達到堵住涌水的目的就使用了 CS漿，C:S=1:(0.4～0.6)(體積比），還是用了強度較高的水泥漿，水灰比0.8:1～1:1的水泥漿較為適宜，可以增加強度，水玻璃模數(shù)2.8，水玻璃濃度35Be/；如果是想要達到加固周圍巖石的目的，就可以使用沒有任何雜質的水泥漿，這樣強度更大。

③注漿順序

注漿的順序也尤為重要，在這項工程中，采用的是從兩邊向中間的區(qū)段進行注漿，這是左右結構的注漿方式。上下結構的注漿應采用自上而下的方法進行注漿。

④注漿工藝：在沒有特殊情況時，應采用將漿液一次性注入的方法。如果漿液的成孔性能差強人意，就應該將漿液分成兩個部分進行注入。

⑤注漿壓力

當壓力為1.0MPa，使用純壓的方法注漿。監(jiān)測壓力的壓力表應當進漿管的管路上，工作人員在注漿前讀取壓力值，并且根據(jù)壓力表指針的擺動坐下詳盡的記錄。

⑥注漿結束標準

按照順序排在第一順序的漿孔在注入漿液時，施工人員可以預計漿孔何時注滿，等到注入量達到預計值時，就可以停止注入；第二孔漿注入時，應當注意壓力值，若注入時壓力達到了設計的壓力就可以基本減少注入量，最終注入量小于1L/min·m，并維持10min以上，就可以結束本孔注漿。

⑦注漿效果檢查

注漿結果的檢查，應當在注漿完成的七天后，這樣，注入的石灰漿就基本晾干，凝結，可接受檢測。試驗室可采用單點水壓的檢測方法，并且隨機抽取孔數(shù)的百分之二進行檢測，注漿的透水率不可大于 2Lu，孔段合格率應在 80%以上，滿足這些條件灌漿質量可認為合格，如果沒有達到要求，就應該增加鉆孔的數(shù)量。

2.5 結構處置

（1）已施工段落

對K23+750～+718段（按Z4或Z4j施工段落）部分侵限段進行換拱后，二次襯砌采用鋼筋混凝土。

（2）涌水段及掌子面前方

改善隧道斷面的荷載能力，使隧道斷面更優(yōu)，并且結合抗水壓砌墻的辦法可以避免水壓和來水方向因素對施工的影響。具體措施為：與普通斷面相比，拱腳小圓半徑由100cm調(diào)整為300cm，仰拱半徑由1500cm調(diào)整為1000cm，仰拱深度由150cm調(diào)整為250cm，改善仰拱受力狀態(tài)。初期支護鋼架采用I20b@40cm，二次襯砌采用80cm厚鋼筋混凝土結構。

左洞ZK23+712圍巖具有膨脹性，自由膨脹率達70，隧道結構應考慮圍巖膨脹性及后期可能出現(xiàn)的水壓力情況，因此該段襯砌結構應加強。優(yōu)化斷面形狀，改善隧道斷面受力狀態(tài)。與普通斷面相比，拱腳小圓半徑由100cm調(diào)整為300cm，仰拱半徑由1500cm調(diào)整為1000cm，仰拱深度由150cm調(diào)整為250cm，改善仰拱受力狀態(tài)。初期支護鋼架采用I20b@40cm，二次襯砌采用60cm厚鋼筋混凝土結構

（六）排水措施

在K23+720靠山側設置泄水洞，垂直隧道進去6m后沿隧道縱向布設，確保泄水洞距離主洞距離大于5m，泄水洞斷面2×2.5m，泄水洞內(nèi)設置泄水孔，排泄地下水。地下水通過泄水洞進入中央排水溝排泄。

左洞 ZK23+716-713段右側邊墻已完成初期支護段為避免水流長期沖刷拱腳故增設Φ42泄水小導管，間距1.0m，長4.0m。

3 結束語

隧道涌水段落的水處理和施工非常困難，遇到復雜的地質情況時，關鍵是要根據(jù)情況，從防、排、堵、截等各個環(huán)節(jié)下手來進行綜合。當涌水發(fā)生時，應根據(jù)實際情況，選擇適當?shù)氖┕し椒ǎ拍茼樌?、安全度過涌水段落。