隧洞涌水地质段塌方的处理措施

包宇

（辽宁省朝阳市引白入朝供水工程建设管理局，辽宁朝阳122000）

隧洞涌水地质段塌方的处理措施

包宇

（辽宁省朝阳市引白入朝供水工程建设管理局，辽宁朝阳122000）

文中论述的在建输水隧洞工程洞线长、地质结构复杂，断层、裂隙等地质构造较多，中途穿越诸多河流、化石区，故塌方、涌水、涌泥现象多有发生。在塌方洞段技术处理中遵循“短进尺，弱爆破，强支护”的原则，并充分利用变形观测对涌水塌方段进行监测，确保技术处理发挥效果，同时总结出了适用于弱Ⅴ类极软岩洞段涌水塌方事故处理的成功经验。

隧洞塌方；涌水地质段；处理措施

1 概述

隧洞掘进过程中，经常会遇到地下水危害，因掌子面涌水而造成的安全生产事故在我国隧洞开挖项目中时有发生，既影响工期，又严重威胁施工人员的生命安全。为最大限度保障隧洞施工过程的安全可靠，需要对施工时出现的涌水地质灾害及时进行技术处理，既保证施工工期和生产安全，又降低了隧洞涌水对周围地区地下水位的影响，保持其水土平衡，还可有效防止地层失稳，引发次生地质灾害[1]。

结合辽宁省某在建输水隧洞工程某支线工程实际，对施工实施过程中掌子面涌水、塌方情况进行简要说明，并对其技术处理的过程进行详细分析和阐述，总结在洞室开挖施工过程中，针对破碎程度较高且遇水易崩解的凝灰质砂岩、泥岩的开挖、支护措施，以达到指导施工的目的。

2 不良地质概况

2.1 涌水地质段

该支洞长约731 m，洞径7 m×6 m，洞形为城门洞形，该隧洞施工地区主要岩性以凝灰质砂岩为主，单轴饱和抗压强度30～60 MPa，在工程地质中划分为Ⅲ～Ⅳ类围岩。隧洞开挖作业过程中掌子面（00+151）拱顶部位发生涌水现象，并伴有流砂现象。经踏勘发现涌水点位于隧洞前进方向，开挖断面的左侧和右侧拱顶部位，详见图1。现场测定涌水流量分别为：左侧231 L/min、右侧215 L/min，合计约为446 L/min。

图1 出水点及探孔位置示意图

2.2 超前地质钻探情况

现场采用JX-200型Φ75 mm水平地质钻机取芯，对软弱、松散岩层地质段采用Φ146 mm和Φ108 mm套管跟进及护壁成孔等方法对掌子面开挖的前方岩体进行超前地质岩芯取样勘探，计划于桩号00+147.7和00+146两点布设2个超前地质勘探孔，分别向掌子面前方钻探18 m、22 m取芯，详细位置见图1。

由1号钻孔取芯解译情况初步判断，00+ 151～00+160.3段10 m范围内岩性为松散软弱体，完整性差；00+160.3～00+165.8段岩性较完整。

由2号钻孔取芯解译情况初步判断，00+ 151～00+162.2段11.2 m范围内岩性为松散软弱体，完整性差；00+162.2～00+168段岩性较完整。

综合考虑该地区围岩性质后，确认掌子面前方围岩岩性为凝灰质砂岩，遇空气、遇水均易崩解，且裂隙水含量丰富，极易发生塌方。

3 处理方案

3.1 处理思路

涌水塌方发生后，现场使用C25喷射混凝土封闭掌子面，抽排积水并清理路面淤泥。经现场测量，这次塌方量约为300 m3，属大范围塌方，出现后续事故可能性较大，针对该地区岩石荷载强度低、破碎程度高等相对复杂的地质环境，需采用灌浆法与锚喷、型钢支撑结合的方式，对围岩进行固结灌浆[2]以巩固岩体。处理过程中应贯彻“短开挖、及时或超前支护、适时衬砌”的原则[3]，根据实际情况妥善处理。

3.2 处理措施

3.2.1 技术处理

对塌方渣体均采取预留核心土分段开挖法进行开挖，开挖前进行径向固结灌浆作为补强，外侧补强后使用小导管或玻璃纤维管对渣体进行超前固结灌浆，再进行开挖，之后采用I20工型钢进行环向、横向支护，钢拱架分6段进行制作，分别为拱顶3榀，直墙段2榀，拱底横向支撑1榀。在每循环开挖支护完成后，均采用超前注浆导管及玻璃纤潍管，对开挖外侧和渣体进行固结，完成后进行下道工序循环。

3.2.2 变形观测

该洞段围岩取样试验得点荷载强度小于5 MPa，属于弱Ⅴ类极软岩，由于使用钢拱架对围岩进行快速支护，可以有效遏制围岩早期变形，防止围岩化学性质劣化和力学参数降低，并使围岩形成承载拱圈，与锚杆、钢筋网、喷混共同作用，为围岩提供支护力[6]，工程处理措施实施后，在塌方洞段每5 m取一断面，断面顶拱及两侧边墙设沉降观测点3处，对围岩沉降变形进行观测，观测频率为2次/d，根据观测结果，沉降速率低于5 mm/d，施工后第12 d沉降稳定，观测频率改为1次/周。

4 结语

文中例举的在建输水隧洞工程洞线长、地质结构复杂，断层、裂隙等地质构造较多，中途穿越诸多河流、化石区，故塌方、涌水、涌泥现象多有发生，文中案例在塌方洞段技术处理中遵循“短进尺，弱爆破，强支护”的原则，并充分利用变形观测对涌水塌方段进行监测，确保技术处理发挥效果，同时总结出了适用于弱Ⅴ类极软岩洞段涌水塌方事故处理的成功经验。

面对地质灾害，应谨慎分析该地段地质情况，针对不同的地质情况采取不同的施工方法和处理措施，以确保地下洞室不良地质段快速、优质、安全的通过[5]，既保证进度与安全，还需兼顾可操作性，以达到最优的处理效果。

［1］马学龙.隧洞工程涌水的对策与措施［J］.甘肃农业，2015，21（27）：51-64.

［2］朱雁春.隧洞掘进施工中不良地质段的处理［J］.水利技术监督，2014，22（4）：72-74.

［3］刘永新，马思烈，罗健.输水隧洞工程临时支护设计和不良地质洞段处理［J］.贵州水力发电，2003，17（2）：53-56.

［4］肖云雪.浅议引水隧洞掌子面涌水技术处理［J］.厦门科技，2014（2）：55-56.

［5］王宝仲.地下洞室不良地质段常用施工方法及处理措施［J］.科技风，2009（14）：142-144.

［6］王克忠，刘耀儒，王玉培等.引水隧洞复合支护钢拱架变形特性及围岩稳定性研究［J］.岩石力学与工程学报，2014，33（2）：217-224.

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