地下隧洞开挖施工中突涌水处理技术

【摘要】随着我国交通运输业的进一步发展，地下隧道开挖工程也日益增多。在进行地下隧道开挖施工过程之中，无可避免的会遇到涌水现象，而涌水的多少则主要取决与开挖的深度和施工地的地质问题。涌水问题给本身工程进度较慢的地下隧道开挖施工带来了更加严峻的考验，而如何对地下隧道开挖工程中的涌水进行处理和预防是本文将要进行探讨的重点和难点。

【关键词】地下;隧洞开挖;处理技术

一、引言

隧道通常根据长短不一可将其划分为特长隧道、长隧道以及中隧道和短隧道，依据其开挖深度的不同可以将其分为深埋隧道与浅埋隧道。而隧道的开发与深度直接取决于当地的地质环境是否能够承受隧道的所形成的压力拱，而无论是在何种隧道开发的过程中都会遭遇涌水情况，只是发生的概率不同，涌水現象作为当前低下隧洞开挖工作之中的难点之一，其能否合理妥善的处理直接影响着整个工程的进行与发展。

二、地下隧洞开挖施工过程中突涌水的来源

1、地表水体

在地下隧洞开挖的过程中，突涌水的第一个来源就是地表水体。地表水体通常指的是溪流、湖水以及雨水聚集的小水沟等地表天然储水地，而这些地表水通常不会对山岭隧洞产生影响，其更多的影响是对一些穿河过江的隧洞形成突涌水问题，我们在探究地表水对地下隧洞影响的过程中往往从季节以及地表水与隧道的相对位置进行出发研究，与此同时，还要考虑到岩层的透水性，倘若因为岩层透水性较强，那么地表水对于地下隧洞开发的影响便显得尤为重要。

2、古矿洞积水以及老窑积水

古矿洞积水以及老窑积水多发生在含矿量丰富的山岭隧道的开挖上，在这些传统的矿山矿脉上，往往会由于近现代或者古代在开采矿石时留下的采矿空区以及废弃的窑洞，这些位于山中的洞穴由于经年累月的积累，往往汇集了大量的地下水，最终形成古矿洞积水和老窑积水，给地下隧洞的开挖工程带来了巨大的难度。这些古矿洞往往因为年代久远而无法确定，在加上乱采乱挖现象的产生，这便导致了老窑积水和古矿洞积水越来越大，而由于长期处于山体之中，这些积水随着岩石的冲刷会带有极大的酸性，而酸性直接代表着其腐蚀能力较强，倘若在低下隧洞开凿的过程中遭遇这些古矿洞积水，其必然会带来无可预料的损失。

3、暗河水和溶洞

在石灰岩相对较多的地方开展隧洞开挖活动，最为常见的突涌水便是溶洞水，而且还有可能遇到暗河水，暗河水和溶洞水往往容量相对较大，在隧洞开挖的过程中，倘若爆破作业距离这类水体太近，那么当静水压力最终超过岩体的强度后，这些水将直接突发性的灌入隧道，造成无法避免的损失，甚至有可能威胁到施工人员的生命安全。溶洞更多情况下与季节有关，因此对于这一类区域的开发往往需要避开雨季，这样才能够更好地保证施工人员的安全问题。

4、断层水

断层裂隙水简称断层水，其是所有隧洞发掘中最为常见的地下突涌水。断层水本身的容量相对较小，但是其往往有可能连接了地表水体，如果在开挖过程之中对此类水处理欠妥，其往往会带动一系列突发性状况的发生，最终可能对施工产生一个灾难性的影响。

5、含水层水

含水层水作为隧洞开挖施工过程中较为常见的涌水之一，其主要是由于大气降水渗入地下所致，通常情况下，含水层水以静储量为主，其在开挖过程中往往会不断的喷涌而出，但是并不会对施工安全产生太大的影响。而动储量则不同于静储量，动储量的突发处理需要进行一定的预防工作。

三、地下隧洞开挖施工过程中突涌水所产生的影响

在地下隧洞施工以及后期维护当中，其主要面临的问题之一便是对突涌水的处理。隧洞涌水问题作为当前我国学者以及技术人员研究的主要课题，其往往能够破坏围岩所具有的稳定性，会给施工带来许多不必要的麻烦，很有可能诱发安全事故，甚至是灾难性事故，这使得我国从事隧洞开凿工作的相关技术人员对其进行了具体的考察，经过整理发现突涌水对施工所造成的影响如下表1-1所示。

四、地下隧洞开挖施工中突涌水处理技术

1.建立自然排水系统

在隧洞开挖施工进行的过程之中，通常会由开挖口灌入地表水，也会有地下水不断涌出，还有施工所留下的废弃用水，这些积水倘若长期存在于隧洞之中，必然会给施工带来一定的阻碍和困难，甚至会影响工程的如期完成，此时便需要考虑如何将洞内积水排放出去。建立自然排水系统，使得洞内积水能够自然排放出去，有利于节省人力物力且能够保证施工的正常进行。自然排水系统主要用于顺坡施工之中，其要求施工坡度大于等于3，此时便可以建立自然排水系统。自然排水主要是在隧洞中心以及两侧额外开挖出一条排水沟，使得洞内积水能够顺着坡度排出隧洞，在必要情况下，还可以借助钢管等工具辅助排水。排水沟的具体面积需要借助排水量以及坡度和地表粗糙程度采用无压流量公示进行具体的计算，其主要过程如下：

依据各个隧洞的具体数据对排水沟的面积进行合理计算，最大程度的保证资源不被浪费的同时还能够如期进行施工活动。

2.构建机械排水系统

机械排水系统主要适用于逆坡施工。在施工过程之中，倘若竖进井并不能将隧洞内积水完全排出，此时便需要构建机械排水系统。机械排水系统通常借助水泵将洞内积水不断抽出，最终达到清空洞内积水的目的。在机械排水系统的构建过程之中，通常有以下两种构建方法：

一是分段开挖逆坡度排水沟，通过对集水坑的开挖和处理，借助水泵的配合，一层一层由集水坑向外传递积水，借助最后一台水泵将洞内积水完全排除隧洞，。

二是将主水泵和小水泵相结合的模式进行排水处理。此种方法不同于第一种方法的主要地方便是集水坑相对分布较远，在每个集水坑内安放一个小水泵，由小水泵不断的将积水抽入主水泵当中，最终由主水泵将积水排到隧洞之外。

3.导坑排水和钻孔排水系统的运用

导坑排水以及钻孔排水是当前隧道开发过程之中最为常见的两种排水方法。通过开凿排水导坑对东诶积水进行合理的处理，使得积水进行下降，最终保证施工的合理进行。而排水导坑与正洞之间的距离应该最大程度的缩小，通常情况下，导坑往往开凿子啊地下水上游左右，但其并不是一成不变的，其需要施工技术人员根据当地的地质情况做出合理的判断。

4.止水法的有效运用

倘若在隧道开凿的过程中，前面三种方法并不能起到多大的用处，此时便需要运用止水法。止水法主要包括冻结法以及灌浆法和压汽法三种。这三种方法适用于不同的地质。冻结法通常在含水底层以及冲击层的情况下进行;而压汽法则主要适用于软弱层，其主要保证作业人员能够在水压气压环境内进行施工作业;灌浆法是当前最为常用的一种方法，其主要借助浆液使得松软的岩层重新变得坚硬，进而保证整个隧道施工安全进行。

五、结束语

本文通过对低下隧洞开挖施工过程中突涌水的来源、危害以及如何处理进行了全方位的探究，希望能够对我国未来地下隧洞的开凿工作起到一定的参考作用。

参考文献：

[1]罗声. 越岭隧道典型水文地质结构类型及外水压力研究[D].成都理工大学，2015.

[2]石少帅. 深长隧道充填型致灾构造渗透失稳突涌水机理与风险控制及工程应用[D].山东大学，2014.

[3]陈骏骏. 岩溶隧道涌突水灾害风险评价研究[D].吉林大学，2016.

[4]王文博，赵冰洋，于宏超，沈军. 水利工程隧洞施工坍塌的处理[J]. 黑龙江科学，2016，11：32-33.

作者简介：郑宏博，（1981.12.5），男，本科，工程师，目前从事国际工程投标工作（技术）。