隧道突涌水防治施工技术

2020-06-01何禹

建材与装饰 2020年15期

何禹

（中国铁建大桥工程局集团第一工程有限公司辽宁大连 116083）

隧道的修建过程中很容易产生涌水现象，一旦发生涌水不仅会威胁到工程的施工建设，而且会带来一定的安全隐患。考虑到这一点需对涌水产生的原因进行探查，并采取相应的治理措施修复。在治理的工程中还需要考虑其他多方面因素，例如自然环境、水文地质、是否会造成地下水的流失、施工中的安全因素、经济条件等。本文围绕隧道突涌水的防治展开详细的探讨。

1 工程概况

本文所提及的隧道有两个洞，左洞的起点为ZK147+ZK946，终点为ZK152+515，整个洞身的总长度可达到4.569km，其中路面设计的标准高度最低值可达到610.84m，最高值可达到651.98m；右洞的起点为YK147+920，终点为YK152+156，整个洞身的长度可达到4.596km，其中路面设计的标准高度最低值可达到610.83m，最高值可达到651.99m。整个围岩的强度较高。

2 隧道涌水原因及危害分析

2.1 隧道涌水的客观原因分析

施工现场有着相对复杂的地质构造，断裂发育较为明显且数量较多，更方便水的储存，同时成为了疏导水的通道。岩浆在第一组断裂发育周围活动明显，因而形成了一道花岗岩岩脉，其厚度可达到0.8～0.9m。整个岩脉受到地下水的溶蚀较为严重，其溶蚀产生的空洞深度可达10m。由于断裂构造数量较多，容易遭到破坏，随着破碎围岩情况的加剧增多了可用于储水的空间。再加上导通断裂带之后，会使水顺着通道进入到周围的岩层中。

本工程中主要的涌水源是由岩溶产生的水、缝隙的积存水、地表水和地下水。涌水现象发生时，丰富的地表水为其提供了瞬时补给的水源。在涌水点出现的地方，其地形多为山谷，地表积水的来源主要有水稻田内产生的积水和降雨积存下来的雨水。除上述原因之外，还可能诱发涌水的原因有爆破施工。本工程突发涌水时，其瞬间爆发出的水量达到了112086m3/h。随后当地表水水量减少时，加之地下水位的降低，使涌水量逐渐变小，达到900m3/h。

2.2 隧道涌水的主观原因分析

本工程中发现涌水点的地方与设计图纸记载的数据并不相符。在图纸中本标段的地质条件良好，并不会发生涌水现象，这种主观意识上的差异使工程施工中出现了涌水现象。其次盲目地追求施工速度，没有重视超前地质预报。该预报是由某交通职业技术学院提供的，使用的是瑞利波探测技术，在施工ZK150+406.6标段设置超前地质预报，当日提供的监测结果如下：在该标段前51m内，断层破碎带所处的范围为（4.1m，10m），在如下范围内（34.5m，50.5m）地质条件有明显的异常，需要格外注意水文的变化，注意做好防水处理，加强支护，以免出现坍塌。据推测，异常段有可能是断层破碎带，要想验证这一推测需要等到标段为ZK150+437的施工开始之前再进行超前地质预报。

3 隧道涌水的防治措施及建议

3.1 导水通道探查技术

本工程涌水段在治理时使用的探测技术为地质调查+物探法。在设计阶段完成对施工区域地质调查，可通过查阅相关的地质记录档案，详细掌握本工程中的水文地质、构造组成，对施工区域内的地质条件有了大致的了解之后使用物探法，选取合适的钻孔位置进行钻孔探测，之后根据探测反馈的数据进行分析，尽可能地掌握该施工区域的地质条件，尤其是关于岩层分布的情况以及周围是否有含水构造地质[1]。

为了提高检测结果的准确性，本工程使用了瞬变电磁法，其英文简称为TEM，这种检测方法主要是利用电磁之间相互感应的定律，通过由不接地回线发出的脉冲磁场到达地下的这一时间，借助接地线圈来观测其产生的变化情况。地下地质条件的变化是引起该磁场变化的主要影响因素，促使其产生增强或缩减的变化。相比较而言，TEM的优势在于所占的体积小，而且可在横向或纵向观测上产生较高的分辨率[2]。随着科技的发展与进步，使用TEM探测地质时最高可深入到2000m地下进行探测，尤其对于含水构造地质和导水通道的监测有着绝对的优势，本工程中使用TEM探测出的含水构造地质示意图如图1所示。

图1 含水构造在瞬变电磁法成果图上的表现

使用上述探测方式可以有效地甄别出含水体和导水通道的存在，其含水量较大时，可依据相应的水文地质条件进行防水治理，一般使用封堵导水通道的方法来治理。及时治理可以避免出现本工程中的突发涌水事故，以免影响施工周边的环境。在本工程中用上述探测办法探查涌水区域的水力联系，在治理的过程中将重点放在堵水上，控制涌水的规模，使水位不断降低。

3.2 综合地质超前预报技术

在进行地面探测时很容易受到山区地形的影响，在探测的过程中出现位置的偏移，尽管可以矫正，但是仍然存在着误差影响，因而超前地质预报就显得尤为重要。考虑到施工的工期及性价比，使用最为广泛的当属以下两种：①利用瑞利波来探测；②使用雷达探测。

前者主要利用锤击震源来实现探测的目的，探测相当全面，不会出现遗漏，但是无法借助该技术直接探测出含水构造的存在，还需借力于综合地质分析。后者主要是利用电磁波的反射来实现探测的目的，施工速度快且可以直观地反映出含水构造的异常情况[3]。但是雷达探测的信号很容易受到含水断层破碎带的影响使之出现漏点。因而在探测的过程中要学会灵活应对。

3.3 涌水段技术处理措施

针对本工程中出现的涌水段，其治理原则为排水+堵水，具体的治理措施如下所述：

（1）在开挖施工中出现的地下水涌水现象需要借助于小导管注浆来达到封堵的目的。

（2）鉴于涌水段中水产生的压力情况的影响，当初期的支护完成之后可封堵涌水的孔洞，其主要的施工技术为：①安装泄水钢管，需带有阀门，其数量为两根；②注浆，其位置选在涌水的孔洞处；③灌注可快速凝固的混凝土，待其强度达到标准之后关闭阀门，封堵泄水管，之后验收。前期涌出的水量较大，因而水产生的压力较低，注浆效果较好，在注浆结束之后涌水量得到了明显的控制，平均每小时涌出的水量为900m3，主要是从隧道底部涌出的地下水。因而只有从根本上堵住涌水的地方，才能保证隧道的使用寿命不受到影响，最大限度地降低对周边生态环境的影响。