針對隧道突涌水處理施工技術研究

(中鐵開發投資集團有限公司東格指揮部 云南 昆明 650000)

一、工程概況

熱水河隧道是昆明繞城高速東南段B2-2工區的控制性工程，隧道右幅(K78+880～K80+775)長1890米，其中Ⅴ級圍巖224米，Ⅳ級圍巖660米，Ⅲ級圍巖960米，涌水處K79+638屬于IV級圍巖，設計圍巖巖性為淺灰、灰白色白云巖、白云質灰巖，強～中風化，中厚層狀構造，節理裂隙發育，巖體破碎，呈碎石狀，設計支護類型為SF4a。

二、涌水情況與發生過程

2015年12月8日晚，熱水河隧道右幅進口K79+638上臺階準備開挖，掌子面A單元右側拱腳及隧中出現了涌水，涌水處水頭最大一處直徑約有50cm，涌水壓力較大，不時有巖體掉塊、沖出大量泥石，短時間內上臺階積水深度就達到了0.8米左右。工區緊急疏散施工人員后，調用挖掘機和抽水泵進行排水，12月9日早晨排涌水基本趨于正常，經測定日涌水最大流量達到35000，對掌子面噴射C25混凝土進行封閉。

12月10日經四方現場察看，為保證隧道施工安全，決定暫停隧道開挖，繼續對涌水情況進行觀察，做好流水量記錄，對隧道周圍地表進行勘察，由第三方檢測單位采用TSP地質超前預報對隧道前方情況進行探測。12月15日后涌水量基本穩定在10.85，水量暫無減小趨勢，通過對地表勘察發現，隧道和山體擦沖溝平行而行，地表水和山體無明顯變化，TSP地質超前預報確定掌子面前方100m范圍內無溶腔水。

三、涌水成因及分析

(一)隧道涌水斷面與塌腔的位置關系

風隧道涌水斷面與塌腔的位置關系如圖1所示。

圖1 隧道涌水斷面與塌腔位置關系圖

(二)隧道涌水處的巖性分析

隧道涌水處巖性為泥質灰巖夾頁巖或泥巖，薄層狀，節理發育，層間結合差，巖層擠壓扭曲嚴重，涌水沖刷出水點周圍軟弱圍巖，導致隧道右側邊墻處形成一個高度13m，平均寬度8m，長度38m的巨大塌腔，根據超前地質預報及現場勘查，判定涌水段圍巖類別為Ⅴ級，在排水的同時加強支護，采取有效措施穩定巖體。

(三)隧道涌水水體分析

隧道水文地質條件復雜，巖溶地下水發育，涌水主要為基巖裂隙水和管涌水，水量變化受季節影響較小，出水點存在隨隧道掘進轉移、改變流向的可能性，水的處理應以排泄為主。出水點“1”流向是從洞頂的左側流出，不排除隧道右幅出水點“1”管路和左幅隧道連通的可能，防止左幅掘進面涌水。

四、隧道水涌綜合處理方案

(一)水涌坍塌技術處理方案

通過對熱水河隧道水涌處的巖性分析、水體分析、以及坍塌位置關系，擬采用以下7個方案措施對水涌處進行施工。分別為：

(1)在隧道水文地質條件復雜的情況下，涌水采用“以排為主、堵排結合、穩固圍巖、確保安全”的處理原則。

(2)隧道右幅上臺階涌水集中引流，詳細測定隧道涌水量，為隧道永久排水方案設計提供依據。加強超前地質預報、監控量測頻次和數據處理。

(3)掌子面向后30m已施工初支起拱線范圍內，采用4mφ42mm注漿小導管進行加固。

(4)隧道右幅涌水沖刷形成的塌腔，先在涌水點埋設管道進行引流，再在涌水塌腔口子處設置止漿墻，然后對塌腔采用泵送C20混凝土進行填充，加固部分軟弱圍巖。塌腔填充高度高于設計開挖拱頂2m，填充完成后在填充頂面吹沙2m。

(5)隧道右幅改為三臺階施工，掌子面向前20范圍內圍巖支護，由原設計SF4a調整為SF5b型支護。

(6)隧道左幅掌子面打超前探水孔，探明前方地質情況的同時進行泄水。隧道圍巖支護調整為SF5a型支護形式。

(7)隧道左右幅仰拱二襯加快施工進度，減小施工步距確保安全。

(二)隧道左幅施工處理方案

隧道左洞掌子面按孔徑φ108mm，水平距離距開挖輪廓線1.5～3m,外插角3～5度，每孔探水段長30米，開挖25m，探水孔搭接5m打設超前探水孔，直至無水為止。超前探孔不僅可以探測前方圍巖狀況，同時也可起到排水作用。

目前隧道左幅掌子面有小股滲水，通過φ800mm的鋼管引排到二襯范圍內。超前支護調整為雙層超前小導管(具體參數依據設計通用圖)，支護類型由SF4a型襯砌支護變更為SF5b型襯砌支護，洞身開挖工法采用預留核心土三臺階法開挖，同時加快仰拱及二襯施工，減小施工步距，確保施工安全。

施工要點：(1)超前探孔打設時要控制好打設角度和位置，專人進行鉆孔情況記錄。(2)嚴格按照設計圖紙支護參數施工，控制好施工步距。(3)圍巖滲水點初支背后要埋設引水管。

圖2 隧道左幅超前探孔布置示意圖

(三)隧道洞口排水系統

隧道洞口外為一段長180m的高邊坡填方路基，洞內涌水流入路基影響填方施工，隧道左右幅大量涌水通過洞內處理方案引至洞口，在洞口外施工一條1.0×1.5m貫通隧道左右幅的臨時排水溝，施工車行部位埋置直徑φ1000mm的鋼筋混凝土排水管，將涌水引出路基外的棄土場。

(四)洞內涌水數量監測

監測隧道左右幅涌水量的變化，為隧道內永久性排水系統設置提供數據支持，使隧道排水方案更加經濟合理，在洞口主排水溝內安裝一臺智能電磁流量計，對洞內涌水量分左右幅，分時段、分雨旱季、較長時間的進行監測統計，做好數據記錄，供設計單位參考。

五、結論

本文所擬定的水涌坍塌處理技術方案經實踐證明對熱帶河隧道水涌處理效果顯著，且本方案不僅適用于熱水河隧道涌水段，而且可供類似隧道工程施工中遭遇不良地質地段，出現大量涌水，大塌腔等綜合處理借鑒經驗。