隧道富水施工技术分析

王 毅

(甘肃省公路交通建设集团有限公司，甘肃 兰州 730000)

地下水处理是隧道工程施工中的常见问题，受施工现场水文、地质以及围岩特征不同的影响，在隧道工程施工的过程中很容易出现地下水处理问题。从隧道工程施工实际情况来看，一旦在隧道施工过程中发现富水问题，会严重影响到隧道工程的施工进度、工程质量，严重时甚至发生安全事故。因此，如何在隧道工程施工中做好防水、排水工作，减小富水问题对施工的影响，成为技术人员需要思考和解决的问题。文章在阐述隧道富水影响和危害的基础上，就隧道工程富水施工技术的应用问题进行探究，旨在能够为隧道工程的高质量建设发展提供更加有力的支持。

1 隧道富水的危害

1.1 影响隧道结构安全

隧道富水的表现形式多种多样，通常根据水量大小分为涌水和渗水。涌水是指大量地下水不断地流入隧道施工现场，而渗水的水量要远小于涌水，一般为明显水流从裂隙中流出或者拱部滴水连成线。

隧道涌水会使掌子面稳定性减低，尤其是在采用矿山法进行施工的隧道中，这种问题最易发生。矿山法是以掌子面自稳为基础的，然而在存在裂缝的土砂围岩与薄弱围岩中，涌水会使岩体强度降低，减弱掌子面的稳固性，易引发掌子面坍塌[1]。同时，隧道涌水会降低喷混凝土和围岩之间的附着力，并使锚杆锚固材料脱落，导致衬砌的支护功能减弱。

如果是围岩渗水，就会对隧道的混凝土浇筑产生影响，会导致还未凝固的混凝土含水量上升，造成混凝土吸附能力下降；另一方面，围岩渗水还会对已经凝固的混凝土等支撑材料造成影响，导致混凝土产生开裂现象，降低混凝土的强度，进而对隧道质量造成影响。如果是拱底发生富水现象，地下水有可能浸泡隧道拱底围岩和支护工程，在地下水的侵蚀下，隧道底部围岩强度降低，进而导致仰拱出现局部下沉现象，造成仰拱质量问题，严重者还会造成局部隧道的塌陷，对施工人员的生命安全造成重大威胁。

1.2 造成基底泥泞

隧道的施工作业过程中，遇到富水现象，如果不及时采取有效防排水措施，就会造成隧道积水。由于隧道施工作业环境较封闭，水分无法自然蒸发，施工过程中，挖机、出渣车等机械行走，会将渣土带出，导致施工环境泥泞，这种时候，生产设备，如混凝土浇灌设备和隧道挖掘设备等大型机械化在进入隧道施工时，就会因为本身的重力将泥土压实，让隧道底部变得凹凸不平，从而影响设备前进的速度，导致隧道施工效率的降低[2，3]，并且对施工设备安全进出隧道造成影响。

1.3 由于地下水位下降导致地面沉降

在隧道突发涌水后，地下水会大量的涌入隧道，为了保证施工过程的顺利进行，必须将积水抽出洞外。这个过程中，就会导致该地区地下水被大量排出，造成水位下降。地下水位下降会导致地面的受力产生变化，地下水无法对地表起到支撑作用，导致地面的局部下沉。地面下沉会严重威胁隧道的安全建设，增加隧道塌陷的风险。而且，地下水位下降的范围非常大，不仅会影响隧道正上方的地表，甚至还会对隧道周边的地表造成影响，使地表的建筑物产生水平方向上的偏移，留下安全隐患。如果隧道周边的土壤性质是黏性土，危害则更大，甚至会导致周边地面和隧道一起沉降，造成严重的安全事故。

1.4 地下水位下降导致水井干枯

隧道富水现象不仅会对隧道本身造成影响，还会间接地影响周边居民的生产生活。随着隧道内的水被大量的排出，会对地下水的总量造成影响，造成地下水位的下降。被排出的地下水只有很少一部分会经过渗透重新成为地下水，大部分会在阳光的照射下大量的蒸发，或是被周边的植被吸收。地下水的损失缺乏补给，地下水位又在不断下降，这样一来，对周边群众的生产生活用水造成影响。

2 隧道富水施工技术

2.1 要进行事先规划预测

在进行施工图设计之前，要先进行详细的水文勘察。首先，要选择合适的隧道地点，要根据隧道的功能需要，选择降水量少，地下水不丰富的地区进行隧道选址，尽量降低隧道发生富水的概率[4，5]。确定了隧道建设地点后，就要对隧道周边情况进行调查，要对当地的降水量、降水时节、气候特征、地下水位、地下水量、地下水流经位置和土质等情况进行详细的调查，然后根据调查结果，选择降水量少的季节进行施工，避免在施工过程中因地下水造成隧道富水，或是因为天气降水造成隧道雨水渗漏现象，对隧道施工造成影响。同时，施工时要借助超前地质月报等手段，对隧道围岩、水文进行专业的预报分析。

2.2 选择合适的施工方案

在隧道的富水治理技术中，选择合适的施工方案也是治理富水状况的有效措施。如果隧道周围岩石情况比较差，质地松散，就要采用中隔壁法或CD法进行施工，保证隧道受力的稳定性。在周边岩层较为脆弱的情况下，隧道的挖掘很容易就会造成岩层开裂，让山体水渗漏到隧道中，这就需要用超前小导管进行预注浆，对岩层进行加固，防止地表水渗透到隧道中。

2.3 注浆堵水技术和开挖防水技术

注浆堵水和开挖防水技术，是有效治理隧道富水状况的手段。注浆堵水技术，是在隧道施工作业中发现隧道内壁或是山体岩层出现裂缝，并有水渗透时，利用注浆技术，将混凝土等材料注入裂缝中，在水流进入隧道之前，将水流的渗透路径进行封堵，以避免隧道富水出现的技术。开挖防水技术，是在隧道的挖掘中，一边进行挖掘，一边进行富水防治，在高压富水断层破碎带的挖掘过程中利用软岩施工、支护护理和临时回填等方式进行富水治理的手段。

2.4 施工过程中的排水技术

在隧道的建设过程中，由于地质环境变化无常，加上水文环境复杂难以掌握，对隧道富水现象的提前预防带来了很大困难，大部分隧道在施工过程中无可避免地要遭遇到富水状况。所以，在预防起不到太大的作用下，必须在施工前就规划好施工过程中遇到富水现象的处理方法，做好应急预案。无论是地下水导致的隧道淹没还是山体岩层渗透导致的水流冲刷，他们给隧道施工带来的最大威胁是积水问题。隧道积水会对隧道支护工程进行侵蚀，降低隧道支撑系统的功能和质量，引发严重的事故。顶层结构内部积水，还会造成隧道顶部的坍塌。因此，在建设隧道时，可以采用多种方式结合，采取防水、堵水、排水措施，形成统一的防水系统，全方面地处理隧道富水问题。

2.5 施工后的检查维护技术

隧道的检查维护和普通道路不同，普通公路的破损情况很轻易就能发现，但隧道的问题需具有隐蔽性，需要借助专业的仪器才能检测到，并且维修困难。在隧道完工后，由于围岩含水量丰富，衬砌收到水流的侵蚀，会存在安全隐患，所以，必须利用雷达和声波设备，定期对可能存在安全隐患的部位进行检查，发现可能存在的地下水渗漏和侵蚀问题，就要立即上报并进行维修，避免隧道出现渗漏现象。

3 某隧道富水区的施工

某隧道为分离式四车道高速公路特长隧道，隧道右线全长5 518m，左线全长5 504m，属于双洞岩质隧道，隧道最大埋深约370m。隧址区平均海拔3 000m，地处青藏高原东北缘，属寒冷冬干型高山草原气候区。隧道穿越粉金沟-阿木去乎断层破碎带及前方浅埋沟谷段、上塘乃合泥石流沟等不良地质，最小埋深20m，不良地质段沟谷发育，切割强烈，岩体呈散体碎裂结构，为地下水储存及富集运移提供了空间和天然通道，大气降水和融雪水大量入渗在破碎带富集，地下水较丰富，尤其是在断层破碎带可能出现涌水现象。

为了确保浅埋富水段的施工安全和质量，在了解当地实际情况的基础上制定出区域范围内的隧道施工方案。第一，综合地质情况超前预报分析。在出现水流涌动之前，使用超前水平钻探和TSP203等对地质情况进行预报分析，了解地质构造情况及围岩的富水情况。第二，注浆堵水、开挖防水和衬砌施工。针对富水区域范围和渗水量，该隧道采用刚性、水性注浆材料、内侧面封堵复合防水技术，来修复围岩缺陷部位涌、流水通道，达到防漏水的目的。如图1所示。第三，隧道内的通风和防尘施工。为了减少粉尘对作业人员身体的危害，施工人员需要灵活采取科学的方法来降低爆破所产生的烟尘，做好通风工作，确保隧道内氧气含量水平满足施工要求。第四，施工过程中的防排水工作。地下水深刻影响隧道施工，为此，相关技术人员在隧道施工前需要思考如何做好防水和排水工作，需要在做好施工现场基本情况调查的基础上，将防水、堵水、排水项目整合成一个防排水体系，借助这个体系来处理隧道施工中遇到的地下水。

4 结 语

隧道富水是制约隧道施工和效率的主要因素，富水会对隧道顶部和地基造成冲刷和侵蚀，造成隧道质量问题，严重者出现下沉和坍塌，不仅影响隧道施工，还会对工作人员的生命安全造成威胁。所以在隧道施工中，要利用好事先规划、注浆堵水技术、选择适合的施工方案、排水技术和检修技术进行隧道富水的防治，保证隧道质量及施工安全。

图1 隧道穿越富水软弱围岩注浆施工