地下水對山嶺隧道施工的影響及防治措施研究

趙娟芳，李 央，屈永強

(江西交通職業技術學院)

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地下水對山嶺隧道施工的影響及防治措施研究

趙娟芳，李 央，屈永強

(江西交通職業技術學院)

山嶺隧道是屬于地下的線性建筑物,和其他的工程比較具有隱蔽性且施工過程相當復雜。在修建山嶺隧道的過程中都必須要穿過復雜多樣的水文地質體,最終變成了收集水的走廊。在對隧道進行施工修建時最常出現的問題就是漏水，也是在隧道進入使用的時候涌水的會造成運營過程中出現問題，尤其是在穿越熔巖以及跨過江海時造成的災害，后果不堪設想危害也是非常大，因此要地下水對山嶺隧道施工的影響及防治措施進行研究。

地下水；山嶺隧道；施工影響；防治措施

1 地下水對隧道施工影響及防治措施研究的現狀

(1)結合工程個體實例簡要描述的地下水分布規律，山嶺隧道施工中相互作用的地下水和圍巖存在的涌水滲漏等災害研究。

(2)在隧道施工過程中涌水滲漏等常見存在于工程的不利影響和地下水對隧道施工針對性的具體工程進行施工防治在大量的文獻中都有記錄。

(3)我國原有的地下水對山嶺隧道施工的防治原則和標準都是制定在工程技術和理論研究的水平基礎上，沒有考慮保護生態環境等意識，存在局限性。

(4)每天都在發生快速變化的理論知識和施工技術在今日還沒有形成具體系統的研究效果。

2 地下水對山嶺隧道施工的影響

2.1 對山嶺隧道產生的直接影響

我國的國土面積巨大，山嶺地區的占地面積就達百分之六十，伴隨著我國經濟的高速發展公路鐵路高鐵也在日益興起，使得國家間、省市間的通訊交通更加便利，山嶺隧道的工程也在每天增加。因為我國的地勢非常復雜多變，山嶺隧道出現涌水冒泥的現象也在增加，一旦在在施工中出現地下水災害，經常會導致隧道施工停工，少則幾月余多則要幾年，降低了施工的效率也造成了經濟效益的減少。在相關資料的調查結果中得知，在我國山嶺隧道的施工過程中有多達百分之八十概率會發生地下水的災害。地下水在山嶺隧道施工過程中起到至關重要的作用，尤其是對巖體失穩過程中起到的作用也是事關重大。尤其是在結構中存在的圍巖弱點，通過許多坍塌的現場觀察主要分為兩種情況，一是圍巖易碎；另一種情況則是圍巖應力重分布以及爆竹崩山地震等產生的震動作用，會加快了失穩的進程，所以地下水對巖體失穩起到了相當大的作用。

2.2 對山嶺隧道施工的間接影響

地下水對水下隧道存在著腐蝕作用，不容小視的腐蝕作用會將地下水侵蝕使得地下水具有侵蝕性，再與混凝土等成分發生一部分的物質上的化學反應，形成許多的可溶性、膨化性鹽物質。在高滲的環境作用中，膨化性鹽會松弛混凝土，可性鹽則會造成其產生移動變遷，最終導致隧道的結構崩塌，引起塌陷的大事故發生。

2.3 分布規律對山嶺隧道產生的影響

我國的氣候變化、巖性構造以及地勢地貌和人類的活動等多方面條件因素對地下水的水位、噸數以及質質量都有不同程度的影響，想要在地質水文條件下構建一個完整的、具有豐富水量的水帶，要求我們要有基本的兩方面的條件：蓄水和補給水源。是否可以形成蓄水結構和儲水的容量都是與巖性以及構造有相當密切的聯系；而氣候的條件、地勢地貌等自然條件則會決定地下水的補給徑流和排泄所具有的條件。他們之間相互聯系密不可分，地下水在山嶺隧道中就會呈現一定的規律特征。

因為開挖山嶺隧道的工程則是一個慢慢形成集水通道的過程，將原聲態的地下水環境破壞，將地下水本應該滲透流動的方向人為的改變，也是擾亂了自然的規律，最終久而久之就會將沉積在隧道通道過程中很多年來的泥沙碎石涌進了隧道，造成山嶺隧道突然出現泥沙和水大量涌出。

2.4 巖體與地下水相互作用對山嶺隧道修建產生的影響

地下水的徑流補給以及排放條件的控制是根據巖體本身存在罅隙結構而受到限制的地下水活動范圍和運行的途徑。而巖土本身進行運動存在的介質不是一成不變的，而是和地下水同在相互作用的，它們之間在自然狀態下是存在正常和諧的生態平衡。在經過了人工的對山嶺隧道開鑿就會造成巖土本身適應性改變，一方面降低水滲透壓會造成巖土骨架壓縮從而引起顆粒轉移；另一方面一旦巖土骨架遭到壓縮、顆粒轉移更嚴重會造成巖土滲透的系數和孔隙率降低，巖土的透水儲水供給水的能力都減弱。一旦在修建山嶺隧道地面就會騰空，使得地面的重力分布不均巖體松弛，容易導致隧道涌水和滲透。

2.5 山嶺隧道突水涌水的因素

隧道內的用水量主要是由兩部分組成：靜態儲量和動態儲量。

靜態儲量是隧道圍巖中存在的空隙中產生的水量，它的大小自然與隧道圍巖的大小、給水能力和儲水能力相關聯。動態儲量則是在含水圍巖中以地下徑流的形式出現，它與其他的地表水和地下水的水力都存在著聯系，大小主要受到含水圍巖的大小，補給、徑流和排放的條件的影響。

3 地下水的分型特征

地下水是指埋藏在地表下的巖石罅隙或溶隙中的水，按照水層巖石縫隙的性質與儲水埋藏的條件進行以下幾種分型:

3.1 埋藏條件分型

(1)上層停滯水

(2)潛水

(3)承壓水

3.2 水層縫隙性質分型

(1)松散巖石中的孔隙水：地下水的儲水能力主要是由巖石中的孔隙的體積大小所決定?？紫端陨砩娴臈l件和特征就主要是由于巖石的孔隙情況決定。巖石孔隙的體積大小以及數量多少，不但只與巖石的透水性的優劣有聯系，還直接對巖石中存在的地下水的含量有很重大的影響，還會涉及到在巖石中地下水流動所需要的條件和地下水的質量問題。在一般狀況下，顆粒大且均勻，水層的孔隙就會大透水性就會隨之較好，地下水的水量和水流都會大，流動的速度也快，睡的質量也會提高；反之，則出現水量小、水質差、流動慢等特征顯現。

(2)堅硬巖石中的裂隙水:裂隙水的好壞會影響到地下水的分布情況和富集。本身裂隙水存在的環境情形就比較復雜，容易受到地層巖性、地質構造的控制，使得裂巖層自身的滲透性不均衡且各向異性。按照裂隙的成因，裂隙水又會分為：風化裂隙水、構造裂隙水、成巖裂隙水三種類型。

(3)可溶性溶隙中的巖溶水：巖溶水自身具有獨特的分布規律和運動特征，它是一種較為活躍的地質營力，不斷的對自身的儲存運輸的能力進行改造。巖溶水具有水量大，運動速度驚人，就是被氣候影響的動態變化較大，又因為溶隙是孔隙和裂隙中體積最大的，在補給上就會相較于其他兩種更容易接受大氣的補充。

4 山嶺隧道施工對地下水的防治措施

4.1 收集相關資料

收集已有的相關專題研究資料以及山嶺隧道工程的地址勘探資料，小組組織對這些資料進行研究分析，再結合本身工程的地質特點進行合理安排。經驗表示對于構造上存在規律的掌握程度會對結果具有直接的影響。提前進行資料的收集工作首先要將地質資料設計熟悉掌握，再結合有關的書面資料進行實地核實，了解要施工位置的地貌地勢地形的特征加深理解，對于地質資料的手機和熟記將是進行山嶺隧道修建提前進行預報的第一步，必須要重視。

在施工過程中的資料收集是施工地質情況分析預報的主要依據，可以采用對施工地質地形進行描繪繪畫再進行進一步的隨時的小組討論分析研究。

4.2 合理選址

想要修建山嶺隧道首先就要選好地理位置，在選址的時候應該注意要充分考慮一切不利因素，尤其是地下水所帶來的負面影響，這就要求我們應該選擇眼里面積大的易碎不堅固的地址區域、巖溶劇烈頻繁發生的地段、地形存在暗河等地質較差的位置區域。山嶺隧道的修建地址的選取就要考慮到地下水的因素，對地下水產生影響的主要因素是地層的巖性、地質的構造以及地貌地勢的特點等，地下水形成的過程所需要的條件也不盡相同不均等的，所以在進行選擇修建隧道位置時要利用收集的資料，找出適合修建的大致條件在進行選址以及實地考核。

4.3 防治水層縫隙對山嶺隧道施工的影響

(1)孔隙、裂隙水之間對山嶺隧道施工產生影響的防治措施

為了防止在挖鑿山嶺隧道的過程中出現水大量滲漏的狀況，重則滲入到隧道中，主要是在隧道通過易涌水的階段，再利用提前的鉆孔測試和分析研究，合理運用施工過程所要用到的導管、注漿材料、比例的運算，還要對注漿質量結果進行檢查。主要是在注漿后的第2 d，視察容易滲漏的幾點是否經過了加厚等特殊處理。

(2)裂隙水對山嶺隧道施工產生影響的防治措施

主要是解決裂隙水在斷層破碎帶多次出現的塌方、突水等問題，在出現相關危險問題的地段，要及時運用有利方法向坍塌的內側進行加厚封閉處理，用來控制塌方的范圍；及時對已經塌方的位置進行修補，以及整個隧道質量的檢測，早發現早修正，使其更加牢固，防患于未然。在修建隧道的初期常常出現的問題，就是支護的受力出現異常，經過很多資料的結果分析其原因，可能主要是與某一段的地層巖性相關，泥巖和地下水相結合就會發生軟化從而編程了泥漿，使得堅硬度降低起不到了支撐的作用；所以在隧道修建的初期，我們要提前對支護設備方案上加強力度，加密注漿孔形成一個堵水結構。在挖空開鑿的后期修建工作中，以及提前所探測到圍巖的狀況，對相較較弱的地段加強挖鑿半徑并注漿，先形成堵水結構。

(3)溶隙水對山嶺隧道施工產生影響的防治措施

這一期間主要是利用很多現階段高科技探測方法及時有效的對掌子面出現的不良地質和構造變化進行推斷很解釋，可以方便快捷的的為隧道工程、提前準備的支護材料和預防災害的發生提供有效的地質資料和信息，更快速的找到解決方法，以來防止造成不必要的停工和工程拖延，造成經濟的損失。

在進行隧道修建時要充分利用好物探的探測方法。物探方法可以查明很多的地質水文的問題，主要的原因是不同類型不同含水量的巖石，不同礦化程度后水體間在物性上都存在這差異，所以可以運用各種物理探測機器來對想要理解的巖石、水體的某些物理特征的變化，再進行分析研究得出推斷地質水文條件發生變化的結果。地面的物理探測方法已經是被大家作為地下巖性、地層劃分和地質結構的判定的一種有效方法。大多數的物探方法已經廣泛運用于尋找地下水資源和對地下水的一些特征的論證，它就是不能很直觀的將一些地下水的本質特征性質顯現出來，而是在這個基礎上通過測定巖石的儲水量、形成的縫隙等間接的物性顯示再來進行地下水存在和分布特點的判定。

4.4 地下水的處理原則

是對施工階段制定相應的對富含水、地下水處理的特殊要求。

(1)進行預報綜合分析，先探后掘的原則

從地層來看易于發生涌水的位置,是處于在地層交界、斷層褶皺、裂隙發育的圍巖;從巖性角度講,則易發生于透水性比較好的位置;在與地表之間的聯系來講,比較容易發生在淺埋與地表相通、補給及時地表水的隧道。

在施工階段提前進行預報，在進行綜合分析,最大努力找到地下水含量較多的地層分布位置和規律。對于易發生涌水的巖性變化、斷層、褶皺帶等部位,重點加強預測、預報、探測。一定要堅持提前預報,全程探水先探后掘,以確保安全施工。

(2)將標準完善,實行大堵小排原則

想要完全的阻斷水,也不是沒有必要也不是必須執行。依照隧道本身設計,制定與之相符的驗收標準,在施工階段,還需要建立施工控制的標準,更方便控制。施工階段采取超前鉆孔,制定超前孔的涌水量的判釋標準,有利于控制施工,低于基準, 不可注漿,反之,就應考慮采取提前注漿。單孔出水量≤0.5Ls，雙孔出水量<0.6Ls，多孔平均出水量<0.4L/s。

(3)先預案,遠離風險的原則

對具有高水頭、流量大、交替強、突發性的地下水豐富的隧道中，針對可能發生的主要涌水點要制定各種可能的施工技術方案和防止災害預案,立足于超前注漿封堵,確保隧洞安全快速施工。應該立足于預注漿,除非在提前注漿條件不足的時候，再進行注漿。因為提前進行注漿要比晚注漿效果更好、也更節省。

(4)先行試驗,快速決策的原則

根據國內外隧洞施工經驗, 成立有權威的決策小組,開展注漿試驗強化技術指導是十分必要的。為此在各個方面都要確保萬無一失，同時建立地下水處理的快速決策機制。

5 結 論

本論文從地下水的類型、對山嶺隧道的影響等方面分析了地下水對山嶺隧道施工的危害，總結出了利用多種探測方法對巖石性質、地質地勢的特征及地下水的特征都進行探測，進行綜合分析，了解地下水對山嶺隧道施工的影響因素并想辦法進行解決，及時找到防治措施進行處理。

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2015-04-12

U416.1

C

1008-3383(2015)11-0091-02