中圖分類號：U456. 3⁺2 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.03.052

文章編號：1673-4874（2025）03-0183-04

0 引言

近幾年，隨著我國高速公路建設的迅速發(fā)展，邊遠山區(qū)公路建設的速度也在不斷提升，山嶺隧道數(shù)量也在不斷增加[1-2]。在建設過程中，會發(fā)生意料之外的塌方、冒頂、涌水、突泥等工程事故，引起地面沉陷，地表水流失，從而影響到整個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。所以，對隧道突水的預報和處理方法進行研究，具有十分重要的實際意義[3]。

國內(nèi)眾多研究學者對隧道突泥涌水事故進行了研究，李新平等4將AHP與熵權法相結合，建立了以TOPSIS為基礎的隧道突水危險性評估體系，并在新疆北天山隧道工程中得到了實際應用；L等[在屬性數(shù)學的基礎上，運用綜合權重法，對七大突水災害因子進行了分析和計算，建立了巖溶隧道突水災害預測模型，并經(jīng)實際應用驗證其合理性；閆凱旋等基于湖南安平隧道，通過應用概率與屬性數(shù)學的原理，對突水危險性進行了評估，并給出了相應的減災對策。雖然前人的研究已有很多結果，但是仍然有一些不足之處。張付軍等開展了斷裂帶隧道突水數(shù)值模擬研究，分別采用導水洞排水、注漿堵水以及排水堵水相結合的方法分析巷道涌水量和圍巖穩(wěn)定的影響規(guī)律。周文俊8根據(jù)關山隧道的水文地質(zhì)條件，利用不同的涌水量計算方法，預測了各個研究斷面的涌水量，得出了與實測資料吻合較好的結論。

本文依托蝦公山隧道為研究對象，對該隧址區(qū)隧道突泥涌水事故提出了風險防控措施，并采用現(xiàn)場監(jiān)測的方法對隧道圍巖變形及結構受力情況進行了研究，研究成果可為突泥涌水段隧道施工提供一定的工程參考經(jīng)驗。

1工程概況

1.1 隧道概況

蝦公山隧道位于河池市宜州區(qū)蝦公背村境內(nèi)，右線長2504m，最大埋深約 437m（K3+480 處），左線長

2486m，最大埋深約440 m（2K3+460 處），為分離式長隧道。該隧道右線 15+102～15+360 段為V級圍巖，長度為258m，占隧道總長度的 10.3% 。蝦公山隧道洞口段巖土以中、微風化白云質(zhì)灰?guī)r及強、微風化泥灰?guī)r為主，中部以微風化泥灰?guī)r、灰?guī)r為主。隧道襯砌斷面為同心圓曲邊墻形式，隧道凈空為10.75 m×5m ，最大開挖跨度為14.70m，最小開挖跨度為 11.80m 。隧道采用雙向掘進施工，洞口采用“零開挖\"進洞施工，洞身開挖主要采用新奧法。

1.2水文地質(zhì)條件

進洞口位于陡坡前沿的緩丘，出洞口位于緩丘坡腳。進口上覆粉質(zhì)黏土，厚度不均勻，為 0～3m ；出口上覆粉質(zhì)黏土，厚度為 2～4m 沿隧道走向地表由殘坡積層覆蓋，植被較發(fā)育，主要為灌木和喬木。小里程一側基巖出露，淺表層巖溶較為發(fā)育；大里程一側覆蓋層厚度相對較大，且?guī)r石強風化層厚度較大。

巖溶裂隙水多產(chǎn)于灰?guī)r的溶縫、溶洞等位置，其分布具有不均一性。坡面上的淺層溶溝、溶槽、溶蝕裂隙等類型較為發(fā)育，且隧洞底板處于巖溶強烈發(fā)育區(qū)域的溶蝕基準面之上，故有可能存在強烈的巖溶發(fā)育。斷裂中發(fā)育有大量的構造裂縫水，根據(jù)此次勘測結果，銀公山斷裂、沖谷斷裂、蝦公背斷裂等3條斷裂貫穿了隧道 K4+ 280～1×4+460 段，該斷裂為張性斷裂，具有較高的富水性和較高的含水能力。構造裂縫水以降水為主。

2突泥涌水事故風險防控措施

隧址區(qū)地表水存量一般，地下水主要為巖溶裂隙水。洞身位于巖溶水飽水帶含水層內(nèi)，估算隧道最大涌水量為4494.66m/d。 K4+280～K4+460 洞身段呈斷裂束通過，地下水發(fā)育，施工可能產(chǎn)生股狀涌水或巖溶突水突泥，該里程段掘進時應采用超前地質(zhì)預報手段進一步查明地下水發(fā)育情況，必要時應采取超前注漿或正水帷幕注漿進行防治。

（1）重視地質(zhì)超前預測，針對危洞做專門的超前預測，采用TSP，地質(zhì)雷達，紅外探測，水平超前鉆孔等方法對圍巖進行地質(zhì)勘察。

（2）針對巖溶溶洞或斷裂，采取遷回繞行、增設泄水洞、釋放能量釋放及灌漿加固等方案，經(jīng)多個方案比較，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，選取最適合的施工方案。

（③加強野外水文觀測，對降雨、涌水量、水壓等水文情況的實時監(jiān)控，并在當日收集、匯總、分析資料。

（4）對已經(jīng)查明的小規(guī)模地下蓄水（斷面），經(jīng)多方面評價后，可以考慮采用局部鉆孔泄水、疏排和降壓的方法，通過設置截排水溝、排水孔、抽排水設備，采取導流、分流等排水手段，對涌水進行處理。

（5）遇有承壓富水地層，無論采用哪一種施工方法，均應事先裝設孔口止突出器，以防止鉆進時發(fā)生高壓水擊傷人事故。

（6）對于有大量外來補給且排水能力有限的本地污水，可以考慮采取灌漿法進行封堵。在鉆孔過程中，注漿到圍巖內(nèi)部，在注漿壓力作用下，漿液向周圍裂隙擴展，增強巷道頂、側壁的抗壓強度及黏結力，從而達到防止涌水突泥的目的。

3 現(xiàn)場監(jiān)測分析

3.1 圍巖變形分析

為了研究隧道突泥段圍巖變形規(guī)律，采用現(xiàn)場監(jiān)測的方法對某斷面進行監(jiān)測分析，左右線隧道拱頂下沉及周邊收斂隨時間變化規(guī)律如圖1所示。由圖1可知，隨著施工的進行，左右線拱頂下沉和周邊收斂變形值均逐漸增大最后趨于穩(wěn)定。拱頂下沉及周邊收斂在前20d內(nèi)變形速率較大，30d后拱頂下沉及周邊收斂變形基本趨于穩(wěn)定，該段圍巖基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。拱頂下沉變形值要明顯大于周邊收斂變形值，當圍巖達到穩(wěn)定狀態(tài)時，左右線隧道拱頂下沉及周邊收斂值分別為：14.65mm、14.26mm、10.88 mm、10.58 mm。

3.2 錨桿應力分析

為了研究隧道在施工過程中的錨桿受力情況，選取某斷面對左右線隧道錨桿應力進行分析，左右線隧道錨桿應力隨時間變化規(guī)律曲線和錨桿測點布置如圖2和圖3所示。其中，左右線隧道錨桿應力變化規(guī)律相似，但左線隧道錨桿應力變化較為明顯。由圖2和圖3可知，左線隧道錨桿整體承受為拉應力，且拱頂位置錨桿在測點MC1、MC2處所承受的拉應力最大，最大值分別為11.34 MPa .8.39 MPa 。而在左右兩邊墻位置錨桿在測點MA1、MA2、ME1、ME2處所承受的拉應力隨著施工的進行呈先增大后減小最后趨于穩(wěn)定的趨勢，當各測點達到峰值時，其拉應力分別為8. 14MPa.6.71MPa.8.42MPa 5.81 MPa 左右拱肩位置錨桿在測點MB1、MB2、MD1、MD2處所承受拉應力隨著施工的進行逐漸增大而后趨于穩(wěn)定，達到穩(wěn)定時各測點應力分別為 7.7MPa 5.62MPa，6.52MPa，4.4MPa， 通過分析可知，各位置處錨桿在靠近隧道一端所受的拉應力要明顯大于其遠端，且隨著施工的進行，各位置處錨桿應力逐漸增大，這表明錨桿開始受力起到支護作用。

3.3鋼拱架應力分析

為了研究在隧道突泥段鋼拱架受力情況，選取某斷面鋼拱架應力變化規(guī)律曲線進行分析，如圖4和圖5所示分別為左右線隧道各位置處鋼拱架應力隨時間變化規(guī)律曲線及各測點布置。由圖4可知，左線隧道鋼拱架在G1、G2位置處表現(xiàn)為壓應力，在G3、G4、G5位置處表現(xiàn)為拉應力。隨著施工的進行， 63、64、65 位置處鋼拱架應力逐漸增大最后趨于穩(wěn)定，當達到穩(wěn)定時，其應力值分別為36.01 MPa 、52.16MPa、67.88 MPa ；G1位置處鋼拱架應力呈先增大后減小最后趨于穩(wěn)定的趨勢，峰值為-90.03 MPa ；G2位置處鋼拱架應力隨著施工的進行逐漸減小，當達到穩(wěn)定時應力值為-59.89 MPa 。由圖5可知，右線隧道鋼拱架應力變化較左線隧道波動性較大，但各位置處應力變化規(guī)律相差不大。當右線隧道鋼拱架應力達到穩(wěn)定時，G1 ，G2，G3，G4，G5 各測點應力分別為-7.61MPa 、-36.52 MPa 、23.79 MPa 、43.27MPa、33.81 MPa 通過分析可知，該隧道斷面位置處鋼拱架有向右偏壓的趨勢，因此應對該段位置做好突泥防水措施。

3.4二襯應力分析

為了研究在隧道突泥段二襯受力情況，選取某斷面二襯應力變化規(guī)律進行分析，如圖6和圖7所示分別為左右線隧道各位置處二襯應力隨時間變化規(guī)律曲線及各測點布置。由圖6和圖7可知，左線隧道二襯在E2、E6、E7、E8位置處承受拉應力，在E3、E4、E5位置處承受壓應力；而E1位置處二襯應力隨著施工的進行所承受應力由壓應力轉為拉應力。當施工達到穩(wěn)定時，E3、E4、E5位置處承受的壓應力分別為-2.66MPa、 -0.34MPa 、-0.63MPa ；而E2、E6、E7、E8位置處隨著施工的進行所受拉應力逐漸減小，當施工達到穩(wěn)定時應力值分別為2.19 MPa，2.46MPa，0.98MPa，1.32MPa 因此，拱底二襯所受應力最小，拱頂二襯所受應力最大，在施工中應及時對拱頂處應力進行監(jiān)測，防止拱頂受力過大造成隧道坍塌。對比左右線隧道二襯應力隨時間變化規(guī)律可知，左右線隧道二襯應力相差不大，但右線隧道二襯整體所受應力要小于左線隧道。

4結語

（1）在遇到溶腔或斷層時，采取遷回繞避、增設泄水洞、釋能降壓和注漿加固等方案設計。當施工進入承壓性富水地段，無論進行何種施工，必須提前安裝孔口防突裝置，避免在鉆孔安裝過程中出現(xiàn)高壓水柱傷人事故。

（2）左右線拱頂下沉和周邊收斂變形值均逐漸增大 最后趨于穩(wěn)定。拱頂下沉及周邊收斂在前20d內(nèi)變形速 率較大，30d后拱頂下沉及周邊收斂變形基本趨于穩(wěn)定。

（3）左右線隧道錨桿應力變化規(guī)律相似，但左線隧道錨桿應力變化較為明顯。各位置處錨桿在靠近隧道一端所受拉應力要明顯大于其遠端，且當隨著施工的進行，各位置處錨桿應力逐漸增大，這表明錨桿開始受力起到支護作用。

（4）左線隧道鋼拱架在G1、 ?2 位置處表現(xiàn)為壓應力，在G3、G4、G5位置處表現(xiàn)為拉應力。 G3、G4、G5 位置處鋼拱架應力逐漸增大最后趨于穩(wěn)定，當達到穩(wěn)定時，其應力值分別為36.01 MPa 、52.16 MPa 、67.88 MPa ；右線隧道鋼拱架應力變化較左線隧道波動性較大，但各位置處應力變化規(guī)律相差不大。該隧道斷面位置處鋼拱架有向右偏壓的趨勢，因此應對該段位置做好突泥防水措施。

（5）拱底二襯所受應力最小，拱頂二襯所受應力最大，在施工中應及時對拱頂處的應力進行監(jiān)測，防止拱頂受力過大造成隧道坍塌。左右線隧道二襯應力相差不大，但右線隧道二襯整體所受應力要小于左線隧道。

參考文獻

[1]王夢恕，譚忠盛.中國隧道及地下工程修建技術[J].中國工程科學，2010，12（12）：4-10.

[2]楊兵.宜萬鐵路馬鹿箐隧道巖溶災害的工程處治技術[J.地下空

間與工程學報，2011，7（3）：581-586.

[3]張梅，張民慶，朱鵬飛，等.高壓富水充填溶腔釋能降壓技術[J].中國工程科學，2009，11（12）：13-19.

[4]李新平，瞿江文，唐結齊，等.基于組合賦權法-TOPSIS法的北天山隧道突水風險評價研究[J].水利水電技術，2019，50（9）：114-119.

[5]LI SC，ZHOU Z Q，LILP，et al.Risk assessment of water inrush inKarsttunnelsbased onattribute synthetic evaluationsystem[J].Tun-nellingand Underground Space Technology IncorporatingTrenchlessTechnology Research，2013（38）：50-58.

[6]閆凱旋，劉輝，潘岳，等.巖溶與采空區(qū)隧道涌水突泥區(qū)間概率風險響應研究[J].公路與汽運，2017（3）：198-200.

[7]張付軍，胡俊，段宇，等.某富水斷層隧道涌水治理方案優(yōu)化分析及工程應用[J.現(xiàn)代隧道技術，2022，59（2）：122-131.

[8]周文俊.天平線關山隧道涌水量預測技術研究[J.現(xiàn)代隧道技術，2021，58（2）：22-30.

收稿日期：2024－12-12