特长隧道涌水突泥原因分析及处理技术

谭定祥

云南交投集团公路建设有限公司 云南 昆明 650000

从某种角度来讲，针对某具体的特长隧道工程项目，分析涌水突泥的原因并提出相应的处理技术，对特长隧道的施工能发挥较大的作用。本文在研究中所选取的云南大永高速青山隧道项目，其地理位置处于内陆地区高原，纬度偏低，在北亚热带季风性气候的影响下，全年无明显的酷暑或是寒冬，温度相对温和湿润，年平均湿度能够达到75%。通过对该项目基本情况、自然特征的综合分析，从不同的角度上找出事故问题并分析涌水突泥的原因，结合具体情况提出处理灾害的技术，能够为日后特长隧道的建设，提供有力依据。由此可以看出，本次研究具有一定的现实意义。

1 工程项目概述

1.1 工程简介

本次研究选取的项目，为云南大永高速青山隧道。该隧道项目为G4216，起点为华坪，终点为丽江，作为大理段的高速公路连接线工程，该项目是从大理进入到内陆省份，最快速的通道。而且，该隧道项目不仅可促进滇西中心城市的建设，对于加强该地区与西北各省经济发展、文化发展，都有意义。该隧道路线，连接的城市分别是云南大理、四川攀枝花。加强该条隧道线路的建设，对其集疏运网络进行完善，可充分促进现代运输体系的建设。青山隧道左洞长3137.56m，右洞长3190m，属于特长隧道，海拔高程2105-2371m，相对高差266m，地形较为陡峭。隧道进出口，均处于交通不太便利的大西二级路旁沟内。隧道进口段岩体裸露，植被不发育，出口段多为灌木，植被较发育。

1.2 工程自然特征

对本工程项目的自然特征展开分析，具体如下：

第一，工程项目的地形与地貌。隧道穿越区底层以二叠系玄武岩系为主，属构造剥蚀低中山地貌，地形起伏较大。入口段斜坡一般坡度30-40°，坡度较缓，山形浑圆；出口段斜坡一般坡度51-54°，山体陡峭。在该隧道穿越区的底层，其主要的岩层为玄武岩，地形起伏较大。在隧道的入口路段，斜坡最低为30°，山形呈现出浑圆的趋势。出口段斜坡一般坡度51-54°，山体陡峭。

第二，工程项目的地质情况。隧道区域内的地层较多，包括人工弃土层、玄武岩层。其中，人工弃土基本为灰色，略微松散和潮湿，以玄武岩的碎石为主，分布于浅表层2m左右。玄武岩层基本为黄或是灰褐色，全部风化，以风化碎块为主，厚度最高为10m。

第三，水文与气候。该隧道水系可分为两端，前段、后端水系不同，分别属于澜沧江、金沙江水系。通过对该地气候的分析，该隧道区域属于高原性气候。从西北方向到东南方向，其平均气温由低到高。全年气温最热与最冷的月份分别是7月和1月，年平均降水量、水面蒸发量分别是1176mm和1600mm。通常情况下，山区的雨量要比坝区的雨量大，降雨特点呈现为不均匀。

第四，水文地质情况。分析该隧道区域的水文地质时，主要从地表水与地下水两个角度展开。无论是隧道的入口还是出口，侧沟底部均有少部分流水，且水源均与沟谷上游有密切关系。地下水与孔隙水和基岩裂隙水有关，孔隙水较多，水量的补给源头多为大气降水。裂隙水与玄武岩有关，因季节对于水量的影响较大，所以此类水量的补给源头，多为大气降水和地表水。

2 工程项目涌水突泥原因及处理技术研究

2.1 泥石流地质灾害及处理技术

青山隧道左幅ZK5+697-685段，围岩的级别属于IV2级；支护的类型属于SF4b。在掌子面开挖到ZK5+697地段时，掌子面拱顶部位发生了涌水突泥地质灾害。对该地段隧道的围岩处调查，发现其处于破碎带，以玄武岩为主，特征表现为松散性、全风化性并夹杂黏土。该地段的地下水比较丰富，掌子面多处出水，状态呈股状涌出。深入分析泥石流地质灾害发生的原因有三点。第一是受高压影响；第二是受水流影响；第三是受不良地质影响。泥石流地质灾害下，塌体、涌水顺着导坑，充满掌子面。根据对泥石流地质灾害的分析，从如下处理技术角度提出处理意见：

第一，对掌子面进行处理。首先，要清理渣体。根据塌体实际情况，开挖排水沟，及时将灾害区域设为抢险工作区域。其次，以止水墙对掌子面加以封闭。在应用止水墙时，以上导坑为主，同时必须注意排堵结合，采用潜孔钻在拱顶顺路线方向打孔排水，防止止水墙堵水后对掌子面形成较大的水压力，造成突发性事故。在通畅排水基础上采用水泥浆与双液浆对前方掌子面进行封堵。再次，重视对塌陷区域护拱的安装。结合塌陷现场情况，打设Ø108管棚，长度至少为16m。利用跟管工艺，管棚间的间距为40cm。大管棚内设置钢筋笼，并进行注浆，增加管棚钢度。同时结合超前小导管并进行注浆，将原有的松散土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成强度大、防水性能良好的固结体，使得围岩松散破碎状况得到大幅度改善。超前小导管打设范围为拱架A、B单元，间距为20cm。每两个拱架打设一环，打设长度6m。通过此种方式，实现对拱顶围岩稳定性的提高，控制塌方。最后，泵送管的预留。预留的位置是在止浆墙上顶部，应用C20泵送砼充填在塌体的上方空腔中。

第二，对塌方区域的水流进行处理。进入下导坑中施工，于合理位置打设引水管，引水管用Ø108管，采用跟管工艺打进掌子面20m～30m,将掌子面前方水源集中排水，减小前方水压力对掌子面的影响。同时，查看塌方两侧是否完成最基本的支护，若支护完成后，继续采用Ø108根管管棚，以打设引水管的方式，从多个角度上实现对塌方区域水流的排放，降低拱部区域的涌水量，降低掌子面垮塌的风险。需要注意的是，在打设引水管时，要严格按照塌方区域涌水量、涌水位置情况，具体问题具体分析。

第三，明确合理的开挖方法。在对上导坑进行处理后，在掘进条件许可的前提下，应用双侧壁导坑法，调整预留变形量，具体调整的长度为50cm。通过此种方式，尽可能的避免塌方区域拱架出现侵线的现象。

第四，初期支护处理技术。首先，调整初期支护型号。用SF5a型的支护设计替代SF4b型，调整拱架间的距离，将其调整为50cm，同时用2cm的厚钢板作为工字钢连接板。其次，调整锁角锚杆、系统锚杆。其中，锁角锚杆改为Ø89管棚，长度为9m，设计参数时按照原设计根数进行设计。系统锚杆改为Ø42注浆小导管，打设的环向、纵向间距，分别是100cm和60cm，梅花状布设。最后，调整纵向连接筋。改为Ø25连接筋，间距以环向为主，距离为50cm。

第五，动态化管理方案。通过对泥石流塌方情况的分析，因对掌子面围岩的具体情况并不是十分清晰，所以在挖掘处理时，可能会存在多种诸如大涌水、塌方等无法预见性的风险。所以，实际施工处理过程中，必须要有随时调整方案的理念。

2.2 突发沉降、垮塌及处理技术

2017年，已经处理完成的ZK5+697-687段出现突发沉降的现象。在现场，拱架垮塌的趋势比较明显，且偶有弹出砼块的现象。在现场，立即要求施工人员撤出到安全地带，对掌子面进行封锁。同时，组织专业测量人员，观测地段的沉降情况。通过观测，发现该区域总体沉降幅度，达到80cm，涉及到拱架A单元和拱架B单元。经过对该区域塌陷区域处理方法的多方商讨，形成如下处理建议：

第一，对沉降区域回填的处理。可以观测的方式，等待沉降完成。沉降稳定的情况下，从洞外组织车辆拉渣土，并在拱架A单元、拱架B单元接头的位置反复碾压。同时，在拱架A单元拱脚位置，对渣体进行回填，避免拱架出现整体垮塌的现象。

第二，采用临时支护技术。在沉降区域无沉降时，可采用临时支护的方式，加固沉降路段。具体的方法是选择I25b工字钢材料，将其组成伞型状态，同时用上述型号的双拼工字钢，设置出临时的仰拱。在临时支护技术下换拱时，需要保证施工人员和施工设备的安全。

第三，换拱处理技术。在沉降地段的初期支护中，可用I25b型的工字钢替换之前的I22b型，间距为50cm。同时加强注浆小导管施工，将松散坍塌体进行固结。

结语：现代社会发展进程中，掌握特长隧道涌水突泥的原因，并总结相应的处理技术，对于特长隧道在国内的发展具有重要意义。文章在掌握工程项目基础情况的前提下，从泥石流地质灾害及处理技术、突发沉降和垮塌及处理技术等方面，深入分析工程项目涌水突泥的原因，提出合理化的处理措施。文章的研究，能够在一定程度上为日后出现类似问题的特长隧道建设，提供借鉴。不过，本文章所取得的经验并不能够照抄到其他特长隧道涌水突泥处理中，而是需要具体问题具体分析，制定有针对性的处理方案。