广西天力建设工程有限公司
摘要：隧洞工程是指水利工程中用来输水或者泄洪，穿山开挖而建成的一种封闭式输水道。隧洞工程施工中最常见的地质灾害问题是涌水，涌水不仅导致隧洞安全问题，还有可能衍生为大型地质灾害问题。因此，对涌水的处理必须采取合理的措施和技术。文章就隧洞工程的涌水问题进行研究分析，为保障隧洞工程的施工安全提出合理的处理措施和对策。
关键词：随洞工程；涌水；措施；超前预报；超前灌装
隧洞因其承担的任务不同，可分为防水隧洞和泄水隧洞，两者都是我国隧洞工程中包含的隧洞形式。目前，在我国的各项隧洞工程中，大部分的隧洞工程都会遇到地下水危害，因涌水现象造成的各项安全事故已经数不胜数，不仅严重影响工期，更对施工人员的人身安全带来隐患。
1隧洞工程涌水现象的危害
涌水是隧道工程中常见且破坏力极大的一种地质灾害，其主要危害表现为以下几个方面。
1.1影响工期，危及安全
对于自流引水隧洞而言，其位于地平面下，如果遇到涌水，一般会利用水泵以及一些排水设备通过施工支洞进行排水，当涌水量比较大，且超过水泵的排水量时，隧洞就会被淹没，从而会导致设备损失和人员伤亡。另外，隧道在涌水后，其处理难度相当高，对处理技术要求也较高，同时要投入大量的人力和物力，也会影响工期。
1.2对地下水位、地面的影响
隧洞工程涌水时，地下水会大量涌出，必然会造成隧洞沿线的地下水位下降，这样，同一区域的地下水位在短时间达不到水平，就会造成下降区内的井泉等自然设施的水资源枯竭，从而影响当地的水土平衡。另外，涌水会带出大量的砂石和一些固体土壤物质，造成隧洞一定范围内的水土流失，还可能引起地面坍塌和沉陷，破坏施工环境。
1.3引发次生地质问题
涌水发生后，不仅会改变原来隧洞周边的围岩层水文地质条件，还会破坏最初的各项地质平衡状态。其次，如遇到特殊地形的隧洞施工，很可能会引起地层失稳，从而产生次生地质问题。
2确定合理的封堵方法
2.1止浆墙施工
在掌子面后方施工 1m 厚的模筑喷射混凝土止浆墙，止浆墙详见图 1。止浆墙与周围岩石采用两排C22 长度为 1m 的锚杆进行锚固，该锚杆入岩 0.5m，外露 0.5m；止浆墙内设置 3 层 8@ 150 × 150 的钢筋网片，止浆墙施工时，按照既定孔口管位置预埋入止浆墙内，并在孔口管上双排焊接钢板（400mm ×400mm），钢板与钢筋网片要有效连接，以保证孔口管止浆墙连接牢固，孔口管数量为三个，具体位置布置详见图 2。
2.2钻孔灌浆
由于孔口管所埋设位置是掌子面前方空腔位置，利用潜孔钻机通过所埋设的孔口管进行钻设，钻孔平行于洞轴线，钻设至出水时，关闭孔口管末端的阀门，待三个阻水灌浆孔全部打设完成之后，进行阻水灌浆。
2.3涌水封堵
当隧洞的主洞下游出现涌水，且瞬时涌水量较大，有可能发生拱塌方的可能时，必须采取浇筑混凝土止浆墙，同时止浆墙上要预留一些排水孔以便排水，在塌陷处浇筑混凝土，回填的混凝土基本等于塌陷体积。最后把止浆墙上的排水孔和灌浆泵连接起来，进行持续灌浆封堵。
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图 1 止浆墙示意图
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图 2 孔口管布置图
2.4制浆
本工程制浆前必须进行制浆材料的称重处理，并确保称重误差控制在 5% 范围内，对于水泥等固相材料按照重量称量法称重；采用水泥单液浆进行配制，也就是先加水、后加料，再充分拌和，必须对所配置浆液拌和均匀后，再由试验人员检测并记录浆液密度、温度、黏度等参数指标，以这个作为浆液质量控制的基本依据。制浆过程中将水灰比设定为 2∶ 1、1∶ 1、0.5∶ 1（重量比）三个比级，所使用的高速搅拌机应确保其转速至少为 1200r/min，根据试验所确定的拌和时间为 35 － 50s。将所拌制而成的拌合料输送至搅拌罐，为确保拌合料性能，应不间断进行浆液的缓慢搅动，同时进行搅拌机内浆液变动情况的监测，只要搅拌机内拌合料充足，就持续进行该批料的拌合。如因特殊原因导致灌浆长时间停顿，在开始灌浆前，必须进行所有设备及输送管路的彻底清洗。
2.5 灌浆施工
本工程拟采用“孔口封闭、孔内循环”法的阻水灌浆施工工艺，选用直径 Φ50mm 的钢管为射浆管，管口距孔底应控制在 50cm 以内，最大灌浆压力应设定在超出比涌水压力 0.5MPa 的部分，安装压力表于孔口管处，以进行涌水压力的现场测定。灌浆压力表安装在孔口回浆管路上，并由压力表自动记录仪进行灌浆压力和灌浆量的记录。为稳定灌浆压力，还应在灌浆泵安装空气蓄能器以及适当量程的压力表。
根据阻水灌浆施工经验，每一灌浆段浆液的水灰比采用 2∶ 1、1∶ 1、0.5∶ 1（重量比）三个比级。每段灌注的水泥浆初始浓度宜为 2∶ 1。按照“由稀到浓”的原则逐渐改变阻水灌浆浆液的浓度并加强施工过程的控制。
当某一比级浆液注入量超过 300L，或灌注时间超过 30min，但是灌浆压力和注入率并无明显变化，则应该调整水灰比后再灌注浆液；若注入率超出30L / min，则应在施工条件允许下，越级调整水灰比使其快速变浓。在上述调整浆液浓度的过程中，如果出现灌浆压力陡增或注入率陡减，必须查明原因并采取相应措施后，调整至之前的浆液浓度后继续灌注。
在规定的注浆压力下，注入率不超过 0.4L/min，则应持续灌浆 10min 后结束。灌浆结束后，采用 0.5∶ 1 的浓浆进行全孔封堵并在最大灌浆压力下闭浆待凝，待凝时间至少 24h，待凝结束后，用砂浆封堵密实并抹平孔口。
3对隧洞工程涌水的处理对策和措施
目前，越来越多的隧洞已建立起来，对于大面积深埋隧洞而言，其洞线会穿过各种各样的地层，在施工期间也会遇到不同程度的渗漏和涌水，因此，这些问题是目前亟需解决的问题。
3.1加强隧洞工程灾害预报工作
对于隧洞工程而言，要保证其施工质量，必须在施工前期对各项水文和地质资料进行考察，实时掌握工程的设计和施工情况，要尽量做好短期、中期以及长期的超前地质预报，防止施工过程中发生涌水而造成不可挽回的损失。针对预报工作，主要应注意以下几点。
3.1.1常规预报
常规预报是利用地质素描为手段，通过简单的钻孔和声波测试对掌子面的地质条件进行检测，全面结合施工进程，及时收集地质资料，为预报险情提供支持，为能根据险情及时修改施工提供依据。
3.1.2超前预报
对于地质条件比较复杂的洞段，可以通过在洞线沿线方向钻水平勘探洞，钻探时利用钻进的速度和岩芯采取率统计以及岩芯强度试验等措施，准确定位掌子面前方的断层破碎带和富水带。这种方式比较可靠、直观，勘探需要的成本也不高，速度也快，是目前隧洞预报中使用比较普遍的方式。超前预报中还有一种最新的技术手段，即 TSP 隧洞超前地质预报，属于一种弹性波反射法。目前被广泛运用在各项地质预报中，其特点是能勘测到范围前 150 米内的地质条件的变化，在不影响正常施工的情况下，就能对地质情况进行勘探。但其缺陷主要是对地下水的变化和反应不敏感，但能很好地检测施工前方的断层破碎带等。
3.1.3长钻孔探水法
隧洞的涌水处理是一项难度大、耗时长的工作，因此必须要尽量避免揭露地下水以形成涌水。在涌水的处理过程中，利用长钻孔探水法进行超前探水，如果隧洞没有出水，则可以进行正常的隧洞施工，如果出水，则要及时进行阻水灌浆操作，然后进行钻孔探水，直到不再出水，才能继续施工。这种方式避免了将地下水揭露成涌水事故，避免了淹洞现象，还能保证工程的正常进度。
3.2优化洞内设计，避免涌水现象
多数经验得出，为避免隧洞的涌水灾害，洞线的布置必须重视沿线工程的地质条件，一旦洞线长度和地质条件互相矛盾时，尽可能避开不良地质，避免产生涌水现象。调整后的洞线设计能避开岩溶发育地段或者可溶性灰岩地层。
3.4 检查孔应进行灌浆和封孔
在全部检查孔及所有孔段压水试验均合格的基础上，按 0.5MPa 的压力通过全孔方式一次灌浆并封孔。就封孔方法而言，检查孔应与普通灌浆孔封孔相同。仔细检查每段浆管，对于质量不合格的浆管立即作报废处理，灌浆封孔检查结束后再进行每段浆管丝扣接设情况的检查，防止由于浆管局部堵塞而导致整个浆管爆裂情况的发生。
3.5承压水排放及高压水处理
预计隧洞开挖面如果存在承压水，在排水不对围岩稳定产生不利影响的情况下，应通过超前排水或辅助坑道排水降压后再注浆处理，在辅助坑道预留 10－20m 且不短于 1－2 倍掘进循环进尺长度的距离。隧洞承压水处理及开挖过程中，如遇高压水，应先通过排水待地下水压力降低至可接受程度后，再通过注浆法进行涌水的彻底封堵。
3.3确保隧洞的排水能力
隧洞工程中很多 L 隧洞可能位于地下，这对于施工时处理渗水或者涌水比较困难。所以，必须确保隧洞的排水能力，在施工期间，要控制开挖洞段的最长长度，对于排水能力必须要保留一定余地，排水设备要根据设计要求配置。
4结束语
涌水造成的危害是隧洞工程较为常见的问题，其破坏力极强，处理难度大。因此，对于涌水问题，必须采用高科技的预报措施，避开易涌水地段，针对实际地形进行各项应急措施，确保合理的排水方式，选择科学的封堵方法，实现涌水灾害的有效控制。
参考文献：
[1]岳峰.长大隧洞施工涌水处理对策及措施[J].科技信息，2013，（14）：382.
[2]左乾坤.达陕高速公路隧道涌突水机制及防治措施研究[D].成都理工大学，2011.
[3]邵正权，罗毅.隧洞施工中涌水问题的预防与处理[A].水与水技术（第 3 辑）[C]，2013：3.
[4]张辉映.某隧洞工程支洞涌水段堵水处理措施［J］.山西水利科技，2015（04）：35 － 38.
[5]徐国鑫，姚俊.长大隧洞工程建设中地下水处理的实践及思考［J］.水利水电技术，2017（08）：104 － 109.