土木施工中高水压富水隧道地下水控制技术要点

聂记良 （同济大学，上海 200092）

高水压富水隧道的地下水控制技术目前在我国仍然不够成熟，一旦工程技术设计、土木施工体系运营不合理就会出现非常严重的漏水现象，地下水一般会出现涌水、地表塌陷等严重的工程事故，不仅给周围的环境带来了污染，而且给土木施工团队的人身安全造成了极大的威胁，也为今后的土木施工埋下了安全隐患。本文以地下水中泥沙的含量、隧道中涌水和地下水的水压作为研究的出发点，以地下水控制的土木施工技术为落脚点，提高高水压富水隧道地下水控制的土木施工技术，从而促进我国技术的发展。

1 高水压富水隧道地下水控制技术的概况

国民经济的迅猛发展促进了隧道建设行业的繁荣，并出现了不同种类的隧道类型，常见的有公路隧道、铁路隧道、地下厂房隧道等。相比公路和地铁隧道，地下厂房、地下停车场、地下饭店成为新的建造趋势，但是地下建造难度较高、技术复杂。因此，为了满足人们的生活需求，应优化整个地下水控制的公共结构，使其安全又合理。

地下水受降雨量、气候特征的影响，一旦出现工程事故，在治理过程中将会花费大量的人力、物力、财力。总体来说，地下水位是一个分界点，可以把其分为两类：一类是地下水位以上的隧道，这类隧道的地下水一般只受降雨量的影响，分别采用防水、排水、堵水、截水等4个步骤即可控制，相关部门需要严格控制土木施工，时刻测量地下水位的变化，通过上述步骤保证地下水的排水体系有序稳定地进行；第二类是地下水位以下的隧道，类似于深埋于大山隧道，高水压、强富水，在地下水土木施工中会受到参差不齐的水位影响，容易产生侧漏现象，影响整个工程的进度。

2 高水压、强富水隧道地下水漏水问题的难点

2.1 地下水控制土木施工问题

一个完整的地下水控制土木施工体系需要工程师的设计和项目部的组织安排、配置人员，如果安置的人员没有按照排水体系土木施工，过度节省材料而忽略了工程本身所必需的，就会降低排水体系的标准，为漏水留下隐患。

土木施工工艺不符合要求，例如防水板破损或者止水夹安装不到位，使防水环节无法起到作用，引起防水体系的破坏。

土木施工材料劣质，对一个工程来说，土木施工质量是首要保证，是企业在业界内树立良好形象的标准，地下水控制体系一旦使用不达国家要求的材料，那么就会降低防水工程的耐久性，后续如再通过反复建造，便浪费了大量的材料资源和资金[1]。

2.2 检验监督体系不完整

部分地下水控制体系缺少严格的监督部门，未定时检测、缺少实地勘察、现场时间和条件无法进行试验等情况也会造成漏水。在建造过程中使用的混凝土在抗渗试验时没有严格对比试验结果，或者因为人员不专业，试验数据相比较大，选择的混凝土不符合防水要求，在长时间的防水过程中并不能达到防水效果。如果一个土木施工体系中少了监督体系，那么土木施工人员缺乏监督，在工作时可能不按要求办公，原材料的采买不符合国家标准，整个工程的工期无法得到保证，地下水的土木施工技术体系自然无法进步。

2.3 其他原因

铁路隧道相对距离较长，其中不仅隧道难建，地下水更是难以控制，在整个建造中遇到很多难题，例如结构变形大，容易改变防水体系，并且混凝土在大气中遇碳发生化学变化，会使防水厚度降低。因此在整个防水体系的土木施工过程中，不仅受到设计、土木施工安排、监督体系等因素影响，其他原因也是工程师应该考虑的问题。

3 高水压富水隧道地下水控制的土木施工技术

3.1 采取先进的钻孔机器和科学管理

隧道中一般采取国际先进的XY-1型号的地质钻，其可以依照开挖面的地质情况进行深度不一的挖掘，并且可以将挖掘过的地质绘制成简图，采取抽样检测的方法对整个隧道的情况进行分析，为工程师提供一份科学的地质报告。有些隧道属于高原气候类型，因此需要时刻监管当地的地下水位变化，保证水位的正常深度，采用动态监管体系，对周围的岩石检测，以保证支护结构的稳定，降低岩石的承载压力，避免周围岩石损坏。

隧道建设过程中，工程师要及时发现问题，通过科学合理的补救措施及时完善地下水土木施工技术，将整个工程的损失降到最低，危险控制在最小范围，从而不影响土木施工。任何高水压富水的隧道工程均需要建立健全动态监管体系，以保证地下水控制的土木施工正常有序地进行，增强安全保障的力度。

3.2 采取恰当的排水系统，控制外道隧道的水压

不同的隧道地质和环境条件均不相同，相关部门按照地下水的活动状态，对相应的外水压力折减系数进行对比，一旦水位变化，或者系数逐渐变大，那么应该及时寻找补救措施，保证地下水控制技术的顺利实施，通过5 个级别可以清楚看到外隧道的水压，采取恰当的排水系统，进而控制外道隧道的水压，设计合理的隧道排水系统，见表1[2]。

表1 水压力折减系数X值

3.3 设计过程注重隧道排水量的标准

根据前文论述地下水控制土木施工技术的难点问题，其中隧道内地下水中容易出现泥沙，泥沙的含量会造成地下水下降、河流污染等影响，因此在设计的过程中应该注重隧道内排水的等级，根据标准的范围采取适合的方法解决这一难题。隧道的排水类型是不相同的，需要根据相关的标准使用，否则容易造成原材料的消耗。相关的工程师根据隧道的排水量合理选择地下水控制土木施工技术，保证整个体系的科学性。排水量等级表见表2。

表2 排水量等级

3.4 重视排水土木施工质量，严格遵循国家标准

高水压、强水富的隧道一旦建造成功，地下水的防排水控制对整个工程是否成功起着决定性作用，需要相关部门设置防水板，利用相关的机器设备铺设，在混凝土中设置一些止水夹，对地下水中泥沙含量较大的水进行处理，相关部门可以多利用机器设备进行作业，保证工作效率。只有工程严格按照国家的标准实行，才能保证排水的整体效果。

4 案例分析

以某段隧道为例。该隧道所处地段的地貌为中低山剥蚀构造，周围地质情况复杂，多断层角砾以及且附近地下水资源丰富。由于附近岩石的破碎程度大，空隙多，所以该隧道的地下水多是孔隙潜水以及基岩裂隙水，在土木施工时需要大量的工人抽水、排水，这就在无形中增加了工作人员的工作量。根据隧道的实际情况，土木施工队在挖的阶段选择了台阶法，然后锚网支护，拱墙一次衬砌，整个土木施工过程坚持“以排为主，防与堵为辅”原则，防止富水破坏周围构架，在不破坏生态环境的前提下按时交工。该段的围岩比较差，为了避免围岩坍塌，土木施工队首先要做的就是加固围岩，采取了格栅钢架、喷射混凝土以及双排超前小导管预注浆等措施。在具体实施过程中，工程应用了XY-1 型地质钻，根据实际情况在开挖面3m～5m 的大小依次开挖，将挖掘过的地质绘制成简图，采取抽样检测的方法对整个隧道的情况进行分析，为工程师提供一份科学的地质报告。为了优化隧道的排水系统，方便监测隧道各项数据等，土木施工队先进行仰拱，紧跟着二次衬砌，并应用直径为100mm纵向盲管优化衬砌背后的防水层，仅设置防水层是远远不够的，因此土木施工队又增加了50mm 的透水盲管，每隔50m 放置一个，再配上密集度为1：1.2的防水板。曾在由于该段地质条件复杂，充满不可预测性，所以比较考验工人们的技术水平以及工人间相互配合的默契，这就意味着土木施工单位必须时刻检测项目的各项数据，向各部门的土木施工人员及时反馈最新的消息。

5 结束语

总之，高水压富水隧道地下水的控制在整个隧道土木施工过程中至关重要，土木施工队要正确认识它，在实际土木施工过程中不断优化土木施工方案以及土木施工技术，为后面开展的隧道工程提供经验。上文以高水压、强富水隧道地下水漏水问题的难点为基础提出三个高水压富水隧道地下水控制的土木施工技术要点，并通过一个工程实例，让读者清晰地了解了整个土木施工过程中的技术应用，以期为我国隧道建设贡献一分力量，促进整个土木施工体系完善。