特長隧道涌水突泥原因分析及處理技術

譚定祥

云南交投集團公路建設有限公司 云南 昆明 650000

從某種角度來講，針對某具體的特長隧道工程項目，分析涌水突泥的原因并提出相應的處理技術，對特長隧道的施工能發揮較大的作用。本文在研究中所選取的云南大永高速青山隧道項目，其地理位置處于內陸地區高原，緯度偏低，在北亞熱帶季風性氣候的影響下，全年無明顯的酷暑或是寒冬，溫度相對溫和濕潤，年平均濕度能夠達到75%。通過對該項目基本情況、自然特征的綜合分析，從不同的角度上找出事故問題并分析涌水突泥的原因，結合具體情況提出處理災害的技術，能夠為日后特長隧道的建設，提供有力依據。由此可以看出，本次研究具有一定的現實意義。

1 工程項目概述

1.1 工程簡介

本次研究選取的項目，為云南大永高速青山隧道。該隧道項目為G4216，起點為華坪，終點為麗江，作為大理段的高速公路連接線工程，該項目是從大理進入到內陸省份，最快速的通道。而且，該隧道項目不僅可促進滇西中心城市的建設，對于加強該地區與西北各省經濟發展、文化發展，都有意義。該隧道路線，連接的城市分別是云南大理、四川攀枝花。加強該條隧道線路的建設，對其集疏運網絡進行完善，可充分促進現代運輸體系的建設。青山隧道左洞長3137.56m，右洞長3190m，屬于特長隧道，海拔高程2105-2371m，相對高差266m，地形較為陡峭。隧道進出口，均處于交通不太便利的大西二級路旁溝內。隧道進口段巖體裸露，植被不發育，出口段多為灌木，植被較發育。

1.2 工程自然特征

對本工程項目的自然特征展開分析，具體如下：

第一，工程項目的地形與地貌。隧道穿越區底層以二疊系玄武巖系為主，屬構造剝蝕低中山地貌，地形起伏較大。入口段斜坡一般坡度30-40°，坡度較緩，山形渾圓；出口段斜坡一般坡度51-54°，山體陡峭。在該隧道穿越區的底層，其主要的巖層為玄武巖，地形起伏較大。在隧道的入口路段，斜坡最低為30°，山形呈現出渾圓的趨勢。出口段斜坡一般坡度51-54°，山體陡峭。

第二，工程項目的地質情況。隧道區域內的地層較多，包括人工棄土層、玄武巖層。其中，人工棄土基本為灰色，略微松散和潮濕，以玄武巖的碎石為主，分布于淺表層2m左右。玄武巖層基本為黃或是灰褐色，全部風化，以風化碎塊為主，厚度最高為10m。

第三，水文與氣候。該隧道水系可分為兩端，前段、后端水系不同，分別屬于瀾滄江、金沙江水系。通過對該地氣候的分析，該隧道區域屬于高原性氣候。從西北方向到東南方向，其平均氣溫由低到高。全年氣溫最熱與最冷的月份分別是7月和1月，年平均降水量、水面蒸發量分別是1176mm和1600mm。通常情況下，山區的雨量要比壩區的雨量大，降雨特點呈現為不均勻。

第四，水文地質情況。分析該隧道區域的水文地質時，主要從地表水與地下水兩個角度展開。無論是隧道的入口還是出口，側溝底部均有少部分流水，且水源均與溝谷上游有密切關系。地下水與孔隙水和基巖裂隙水有關，孔隙水較多，水量的補給源頭多為大氣降水。裂隙水與玄武巖有關，因季節對于水量的影響較大，所以此類水量的補給源頭，多為大氣降水和地表水。

2 工程項目涌水突泥原因及處理技術研究

2.1 泥石流地質災害及處理技術

青山隧道左幅ZK5+697-685段，圍巖的級別屬于IV2級；支護的類型屬于SF4b。在掌子面開挖到ZK5+697地段時，掌子面拱頂部位發生了涌水突泥地質災害。對該地段隧道的圍巖處調查，發現其處于破碎帶，以玄武巖為主，特征表現為松散性、全風化性并夾雜黏土。該地段的地下水比較豐富，掌子面多處出水，狀態呈股狀涌出。深入分析泥石流地質災害發生的原因有三點。第一是受高壓影響；第二是受水流影響；第三是受不良地質影響。泥石流地質災害下，塌體、涌水順著導坑，充滿掌子面。根據對泥石流地質災害的分析，從如下處理技術角度提出處理意見：

第一，對掌子面進行處理。首先，要清理渣體。根據塌體實際情況，開挖排水溝，及時將災害區域設為搶險工作區域。其次，以止水墻對掌子面加以封閉。在應用止水墻時，以上導坑為主，同時必須注意排堵結合，采用潛孔鉆在拱頂順路線方向打孔排水，防止止水墻堵水后對掌子面形成較大的水壓力，造成突發性事故。在通暢排水基礎上采用水泥漿與雙液漿對前方掌子面進行封堵。再次，重視對塌陷區域護拱的安裝。結合塌陷現場情況，打設?108管棚，長度至少為16m。利用跟管工藝，管棚間的間距為40cm。大管棚內設置鋼筋籠，并進行注漿，增加管棚鋼度。同時結合超前小導管并進行注漿，將原有的松散土顆粒或裂隙膠結成一個整體，形成強度大、防水性能良好的固結體，使得圍巖松散破碎狀況得到大幅度改善。超前小導管打設范圍為拱架A、B單元，間距為20cm。每兩個拱架打設一環，打設長度6m。通過此種方式，實現對拱頂圍巖穩定性的提高，控制塌方。最后，泵送管的預留。預留的位置是在止漿墻上頂部，應用C20泵送砼充填在塌體的上方空腔中。

第二，對塌方區域的水流進行處理。進入下導坑中施工，于合理位置打設引水管，引水管用?108管，采用跟管工藝打進掌子面20m～30m,將掌子面前方水源集中排水，減小前方水壓力對掌子面的影響。同時，查看塌方兩側是否完成最基本的支護，若支護完成后，繼續采用?108根管管棚，以打設引水管的方式，從多個角度上實現對塌方區域水流的排放，降低拱部區域的涌水量，降低掌子面垮塌的風險。需要注意的是，在打設引水管時，要嚴格按照塌方區域涌水量、涌水位置情況，具體問題具體分析。

第三，明確合理的開挖方法。在對上導坑進行處理后，在掘進條件許可的前提下，應用雙側壁導坑法，調整預留變形量，具體調整的長度為50cm。通過此種方式，盡可能的避免塌方區域拱架出現侵線的現象。

第四，初期支護處理技術。首先，調整初期支護型號。用SF5a型的支護設計替代SF4b型，調整拱架間的距離，將其調整為50cm，同時用2cm的厚鋼板作為工字鋼連接板。其次，調整鎖角錨桿、系統錨桿。其中，鎖角錨桿改為?89管棚，長度為9m，設計參數時按照原設計根數進行設計。系統錨桿改為?42注漿小導管，打設的環向、縱向間距，分別是100cm和60cm，梅花狀布設。最后，調整縱向連接筋。改為?25連接筋，間距以環向為主，距離為50cm。

第五，動態化管理方案。通過對泥石流塌方情況的分析，因對掌子面圍巖的具體情況并不是十分清晰，所以在挖掘處理時，可能會存在多種諸如大涌水、塌方等無法預見性的風險。所以，實際施工處理過程中，必須要有隨時調整方案的理念。

2.2 突發沉降、垮塌及處理技術

2017年，已經處理完成的ZK5+697-687段出現突發沉降的現象。在現場，拱架垮塌的趨勢比較明顯，且偶有彈出砼塊的現象。在現場，立即要求施工人員撤出到安全地帶，對掌子面進行封鎖。同時，組織專業測量人員，觀測地段的沉降情況。通過觀測，發現該區域總體沉降幅度，達到80cm，涉及到拱架A單元和拱架B單元。經過對該區域塌陷區域處理方法的多方商討，形成如下處理建議：

第一，對沉降區域回填的處理。可以觀測的方式，等待沉降完成。沉降穩定的情況下，從洞外組織車輛拉渣土，并在拱架A單元、拱架B單元接頭的位置反復碾壓。同時，在拱架A單元拱腳位置，對渣體進行回填，避免拱架出現整體垮塌的現象。

第二，采用臨時支護技術。在沉降區域無沉降時，可采用臨時支護的方式，加固沉降路段。具體的方法是選擇I25b工字鋼材料，將其組成傘型狀態，同時用上述型號的雙拼工字鋼，設置出臨時的仰拱。在臨時支護技術下換拱時，需要保證施工人員和施工設備的安全。

第三，換拱處理技術。在沉降地段的初期支護中，可用I25b型的工字鋼替換之前的I22b型，間距為50cm。同時加強注漿小導管施工，將松散坍塌體進行固結。

結語：現代社會發展進程中，掌握特長隧道涌水突泥的原因，并總結相應的處理技術，對于特長隧道在國內的發展具有重要意義。文章在掌握工程項目基礎情況的前提下，從泥石流地質災害及處理技術、突發沉降和垮塌及處理技術等方面，深入分析工程項目涌水突泥的原因，提出合理化的處理措施。文章的研究，能夠在一定程度上為日后出現類似問題的特長隧道建設，提供借鑒。不過，本文章所取得的經驗并不能夠照抄到其他特長隧道涌水突泥處理中，而是需要具體問題具體分析，制定有針對性的處理方案。