復合地層隧道涌突水防治施工措施

趙 毅 李小波

（四川公路橋梁建設集團公路三分公司，四川 成都 610200）

隧道工程施工建設中容易發生涌水問題，一旦出現涌水現象，會給工程施工安全帶來直接影響，還會引發其他安全問題。在隧道工程施工過程中，為避免涌水現象，需做好出現涌水現象原因的調查工作，采取相關措施進行防范和處理。在涌突水防治過程中，要綜合思考各種因素，例如地質環境、水文條件等，根據工程現場實際情況，深入探討隧道涌突水防治措施。

1 工程概況

隧址區處于大涼山山區，隧道穿越近南北向的山嶺，從山嶺東側斜坡穿入，該坡體坡度在15～25°，隧道自 NE～SW 流向的石頭洼右側岸坡穿出，場地基巖局部出露，圖幅內隧址區最高點位于隧道穿越山體越脊處，海拔為1 403.6m，最低點位于路進口外的斜坡上，海拔為965.8m，相對高差為437.8m，場地為深切高山峽谷地形，屬構造剝蝕中山地貌。

隧道進口位于山體斜坡上溝谷右側，該斜坡坡度一般在15～25°，局部可達35°，呈折線，地表未見基巖出露，主要為崩坡積層，該處植被茂密，柏樹及茶林密布；進口處地形較陡，上部相對平緩，隧道進口處發育一條流向 338°轉 60°的季節性沖溝，溝岸溝內未見基巖出露，多為崩坡積層，植被茂密，多為柏樹，有少量竹林、雜草。

隧道出口位于自 SE～NW 流向的石頭洼右側岸坡，洞口處地形平緩，斜坡坡度一般在 10～25°，該斜坡為下陡上緩，坡上植被茂密，多為柏樹及雜草，下部河流岸坡坡度可達 50～70°；斜坡底部為石頭洼，石頭洼由 NE 向 SW 流經場地。

2 隧道工程地質條件評價

2.1 隧道地質條件評價

2.1.1 隧道進口

（1）自然斜坡穩定性評價。對于袁家溪隧道，進口段建立在鄉村公路坡腳處位置，斜坡平均坡度為20°左右，局部可以超過35°。該斜坡處地表被第四系崩坡積層覆蓋，覆蓋厚度約35m，表層土體主要以塊石為主，局部含有適量礫粘土透鏡體，巖土界面坡度為20°左右，周圍植物發育較好，地表沒有出現滑塌等地質問題，自然環境下斜坡整體比較穩定，左洞進口軸線與地形等高線小角度斜交，出現偏壓現象。根據進口段土地結構和地形特點，圍巖等級為V級，應做好支護工作，如果支護不及時，將出現不同程度的塌陷問題。其位于兩條季節性沖溝之間，地下水比較豐富。

（2）塹、仰坡穩定性評價。隧道左洞軸線與等高線斜交，出現偏壓現象，洞口斜坡巖土結構為二元結構，上部分是崩坡積塊石，厚度為35m左右，表面呈現出松散現象，底部呈現出中密狀，隧道挖設后，塹、仰坡容易變形、滑塌，塹、仰坡開挖需做好支護工作，尤其是隧道穿過土體段斜坡時，易發生變形等問題，應對邊坡進行支護處理。

2.1.2 隧道出口

（1）自然斜坡穩定性評價。隧道出口位于石頭洼右側坡體，斜坡平均坡度為15°左右，下伏基巖主要有灰巖、泥灰巖等，巖溶強烈發育，局部含有溶蝕洼地，形成地表反翹地貌，該斜坡呈現出下陡上緩的趨勢，坡上生長大量植物，主要為柏樹，下部河流岸坡坡度約為60°，該斜坡中有部分基巖外露，以灰巖為主，表面覆蓋厚度不厚，表面土地主要以礫粘土為主，厚度為1m左右，植物生長較好，大部分是柏樹，表面沒有出現滑坡等不良地質問題，自然情況下斜坡整體比較穩定。

（2）塹、仰坡穩定性評價。在隧道挖設以后，洞口外塹坡開挖高度比較小，巖體以強風化～中風化灰巖組成，在適宜坡比環境下，塹坡開挖比較穩定。

2.2 隧道水文地質條件評價

表1 場地環境水對混凝土的腐蝕性評價表

2.2.1 地下水水質及腐蝕性評價

初勘取水質分析2組，其中隧道進口取溝水1組、出口斜坡取泉水1組，對這兩組水質情況進行分析，按照《公路工程地質勘察規范》要求，將場地環境劃分為Ⅱ類，場地水化學類型為HCO3-Ca 型，場地環境水將會對混凝土造成一定腐蝕。場地環境水對混凝土的腐蝕性評價見表1。

結合水質分析數據得知，按照《公路工程地質勘察規范》相關要求，編制環境類型水和土對混凝土結構的腐蝕性評價表，根據Ⅰ類環境標準對場地環境水腐蝕情況進行評價。根據表中數據得知，該區域地下水對混凝土和鋼筋造成的腐蝕影響比較小。由于須家河組煤線中含有少部分的煤線，其中包含黃鐵礦等硫化物礦。在化學反應下，可以轉變成具有腐蝕性的硫酸鹽，所以，建議采用按弱腐蝕性設計方式進行。

2.2.2 隧道涌水量預測

通過采取地下徑流模數法、降水入滲法等方式對隧道涌水量進行計算，隧道涌水統計見表2。

表2 隧道涌水統計表（m3/d）

斷層、砂泥巖界限主要是按照地址測繪及鉆孔情況進行預測，實際界面形態比較復雜，需觀察施工位置，勘察地質變化情況，加強施工地質檢查。隧道施工在斷層附近、砂泥巖界限附近都將會出現涌水問題，一定要加強超前探水，預防突然涌水。可溶巖與非可溶巖界線可以按照地表出露情況進行預測，實際界面比較復雜，施工要根據現場實際情況，做好施工地質預報工作。

3 復合地層隧道涌突水防治施工措施

3.1 導水通道探查技術

在復合地層隧道涌突水防治過程中，需要采用探測技術進行地質調查。在設計過程中，完成施工區域地質調查工作，根據獲取的地質調查數據，掌握工程現場實際情況，深入了解施工范疇內的地質條件，采用物探法，選擇適宜的鉆孔位置進行鉆孔施工。結合探測結果綜合分析，了解施工現場地質情況，尤其是巖層分布情況和周圍是否存在含水構造地質。為保證檢測結果的真實性和精準性，在實際工作中采取瞬變電磁法。該方法是在電磁之間通過相互感應，由不接地回線發出脈沖磁場信號，利用接地線圈進行觀測。地下地質條件變化將會導致磁場變化，使其出現增強或削減的狀況。通過比較分析，其優勢在于占據面積小，可以在橫向或者縱向位置觀察，形成較高的分辨率。隨著技術水平提高，采用TEM 探測地質過程中，探測深度可超過200m，對含水構造地質有較強監測優勢。TEM 探測出的含水構造地質示意圖見圖1。

圖1 TEM 探測出的含水構造地質示意圖

采取上述探測技術，能有效識別出含水提一級導水通道所在位置，在含水量比較高的情況下，可以結合水文地質情況進行防水治理，采取堵塞導水通道的方法進行處理。通過及時治理，能防止工程突發的涌水問題，降低對施工進度和周圍環境的影響。

3.2 綜合地質超前預報技術

在開展地面探測工作過程中，容易受到山區地形等因素影響。在進行探測時，如果發生位置偏移現象，應結合實際情況及時調整，但依然會出現偏差，為保證探測結果，做好超前地質預報工作是非常必要的。針對施工工期和性價比等因素，采取的地質超前預報技術有兩種：瑞利波探測和雷達探測。瑞利波探測是在錘擊震源的情況下進行探測，探測較全面，不會發生遺漏狀況，但不能利用該技術進行含水構造的直接探測，依然要利用綜合地質分析。而雷達探測是在電磁波反射的情況下進行探測，施工效率較快，能直接展現出含水構造異常情況。但雷達探測信號將會受到含水斷層破碎情況的影響，容易出現漏點，所以，在探測過程中需要靈活處理。

3.3 涌水段技術處理措施

對于工程建設中出現的涌水問題，治理原則在于排水+堵水，在具體挖設操作中，如果發生地下水涌水狀況，應利用小導管注漿的方式進行處理。如果涌水路段產生一定水壓，則在完成支護工作后，要及時填堵水的空洞，施工技術在于安裝泄水鋼管，設有閥門，數量不小于兩根。在注漿過程中，注漿位置應選擇在涌水孔洞處。通過灌注，能夠快速凝固混凝土，在強度滿足工程要求后關閉閥門，堵住泄水管，之后進行質量驗收。前期涌水量比較大，水產生的壓力比較小，注漿效果明顯。注漿完成后，涌水現象得到明顯控制。只有從根源將發生涌水現象的位置進行封堵，才能保證隧道使用期限，提高隧道施工質量，降低隧道施工給周圍環境帶來的影響。

3.4 涌突水處治措施

一旦發生涌突水問題，需第一時間進行處理，一般采用超前鉆孔排水、井點降水等方法。在實際防治處理中，結合實際情況，選擇適宜的防治措施。例如，承壓水突然襲擊時，可采取超前鉆孔排水技術。在挖設面的前方位置，如果存在高壓地下水情況，采取這種防治措施，不會影響圍巖穩定性。在開展超前圍巖注漿堵水施工時，利用水泥漿液對地表注漿，在注漿操作中要對地質、水文情況進行勘測，根據獲取的數據制定詳細施工計劃，保證施工質量。如果是深埋隧道，注漿時應按照長短注漿要求，使其形成隔水帷幕，根據巖層實際情況確定注漿長度。

4 結束語

總之，在復合地層隧道施工之前，要對施工現場中含水構造地質和導水通道情況進行調查，防止在施工建設中發生涌水現象。在本工程建設中，主要采取TEM 技術等方法，根據探測結果和地質預報分析，實現涌水現象的防治，達到理想的預防效果。