論公路隧道防治水若干新技術

范世全

摘? 要? 防水要求高是公路隧道的特點之一。滲漏水使路面濕滑,威脅行車安全;滲漏水增加洞內濕度,降低風機和燈具的工作效率。在寒區滲漏水還會引發各種凍害,進一步惡化隧道的運營環境。因此,隨著公路隧道建設的迅速發展,工程界對隧道的防水愈來愈重視。結合某高速公路隧道防治水的實踐，闡述了隧道施工中超前地質預報、異常情況應急處理程序、預防突水的技術措施，根據涌水量和水壓的不同采取的相應治水方法，以期對類似工程施工有所借鑒。

關鍵詞? 公路隧道? 防治水? 方法

中圖分類號：X734文獻標識碼： A

1? 工程概況

鐵峰山高速公路隧道為單向行駛四車道平行雙洞隧道，全長6022m，設計縱坡為—1.800％。隧址區內主要為北西翼緩南東翼陡的背斜構造，隧道最大埋深760m。區內出露地層巖性主要為泥巖、砂巖、頁巖、灰巖、白云巖、石膏及少量煤系地層。

隧道出口端左線開挖到ZK26+155，右線開挖到YK26+170處時，掌子面相繼發生突水、突巖現象，最大涌水量左線約60327m3／d，右線48899m3／d，隨后水量逐漸減小，左線水量穩定在約30000m3／d，右線約16000m3／d。伴隨涌水，掌子面前方發生坍塌，右線坍塌高度7m，左線坍塌高度28m。

突水發生時，隧道前方尚有近3000m未開挖。為了確保施工安全，對涌水段和隧道前方加強了防治水技術措施。

2? 防水技術的應用

2.1? 超前地質預報

超前地質預報是確保施工安全，以及隧道完成后運營安全的一項重要技術措施。超前地質預報和隧道開挖之間的關系是“有疑必探、先探后挖、不探不挖”。根據高速公路隧道特點，為提高超前地質預報的準確性，施工中采取了四結合原則，即：長距離和短距離結合，宏觀和微觀探測相結合，構造探測和水探測相結合，物探與地質、鉆探相結合的原則。超前地質預報程序如圖1所示。

TSP—203地質探測儀可預報掌子面前方較長距離(100m·200m)的大型構造斷裂帶、軟弱夾層等的位置、寬度，巖溶洞穴的位置、充填情況，預報富水帶的具體位置等。

超前地質探孔是在掌子面向隧道開挖方向鉆孔，通過鉆進速度、鉆孔涌水量、鉆孔取芯等，獲取隧道掌子面前方地層巖性、巖石完整程度、可能發生突涌水、突泥與塌方段位置等地質資料，對破碎段的裂隙涌水量進行直觀的判斷，為下一步的施工提供資料。

地質素描是在開挖過程中，及時記錄掌子面巖體內的節理、裂隙、斷層、巖脈、地下水狀況等地質信息，并根據這些信息運用地質學原理分析推斷隧道前方的地質狀況，為隧道施工提供依據。

在地質構造復雜、運用掌子面地質素描進行預報有困難時或有疑問時，進行鉆速測試。將鉆爆炮眼加深到5m，通過對鉆速、推力、旋轉、旋轉力矩、給水量、反水量、反水顏色、濃度變化等資料的分析，推測前方不良地質體的性狀。

2.2? 異常情況處理程序及措施

由于隧道施工的隱蔽性和地層地質的不確定性，對沒有探測到或由于其他原因產生危及生產和人員的安全時，規范異常處理程序和突水預案，做到“未雨綢繆，臨危不亂”是很有必要的。

根據隧道進出口的不同情況可以制定為防突水預案，主要有：超前地質預報、洞內實時監測(包括涌水量和結構監測)、鉆進防突措施、注漿堵水方案、抽排水措施(反坡)：逃生訓練，以及成立各級安全領導小組，制定防治水安全規章制度，定期進行安全講座和培訓等。

地質鉆機在鉆進過程中，如果揭穿高壓含水層，將會導致沖出鉆桿、推倒鉆機事故。因此，鉆孔時施做止漿墻并固定好孔口管，設置孔口防突裝置，防止毀壞性事故發生。

當接近可能突水地層時，爆破作業應淺打眼，少裝藥，使爆破后的實際隔水巖柱不小于設計要求的厚度，防止大量高壓水涌人開挖面。

由于隧道進口為反坡開挖，為避免涌水淹沒洞室形成災害，加強了隧道的抽排水能力，每個隧道預備的抽水能力為10000m3／d，正常抽水能力3000m3／d。隧道內設臨時集水坑，根據泵的揚程和隧道施工進度，設多級泵站，每級泵站安設三臺水泵，水泵的流量應大于

150m3／h。其中一臺水泵與日常抽水管連接，用作施工正常抽水；另兩臺水泵預備與高壓水管和高壓風管連接，洞內發生涌水時，迅速啟動水泵抽水，以便將隧道內的涌水排出，保證施工安全。

3? 治水技術

根據隧道涌水量的大小和渾濁程度決定是采用開挖前堵水還是開挖后堵水，遵循“渾水不放過，清水看大小，大堵小排，堵排結合”的原則。

目前國內外處理涌水的主要技術措施有注漿堵水、地層凍結技術、壓氣技術等，但應用最廣技術最成熟的是注漿技術。

3.1? 注漿材料

注漿材料主要采用普通水泥單液漿、普通水泥—水玻璃雙液漿、HSC漿液或TGRM漿液?，F場注漿施工中根據情況進行漿液種類和配比的選擇調整。注漿材料使用時按以下原則選擇。對探孔注漿、徑向注漿、破碎帶注漿以及帷幕注漿以普通水泥漿為主，局部水大時兼用水泥—水玻璃雙液漿，對砂層地段宜采用HSC漿液或TGBM漿液等超細型注漿材料。對高壓富水段應綜合采用各種注漿材料。漿液濃度的選擇和變換應根據涌水類型(斷層涌水和巖溶涌水)和涌出物顆粒大小以及涌水量大小綜合考慮，一般原則是由粗到細，由單液到雙液，由高濃度到低濃度(大涌水)或由稀到濃(小裂隙)。

3.2? 注漿順序與工藝

注漿順序按由下到上、由外到內、由遠水源處到近水源處、間隔調孔的原則進行。注漿工藝主要采用全孔一次性注漿和分段注漿相結合的混合注漿法，當鉆孔中涌水較小時采用全孔一次性注漿，當鉆孔涌水較大和圍巖破碎時采用分段注漿工藝。分段長度視涌水量大小和圍巖破碎程度而定，一般以5m為一分段長度。

3.3? 注漿結束標準

①單孔注漿結束標準：注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸下降，當注漿壓力達到4MPa-6MPa時，并穩定10min-30min即可結束該孔注漿。

②全段結束標準：設計的所有注漿孔均達到注漿結束標準，無漏注現象；按總注漿孔的5％-10％設計檢查孔，檢查孔滿足設計要求，結束全段注漿。

3.4? 效果檢查及評定

注漿效果評定是決策開挖施工方案的依據。注漿效果檢查評定通常采用分析法、鉆孔檢查法和取樣測試法三種。

①分析法：根據注漿過程中P-Q—t曲線分析及反算注漿后地層的漿液填充率、涌水量對比分析等判斷注漿效果。

②鉆孔檢查法：選擇可能出現的薄弱環節進行鉆孔檢查，檢查孔鉆探應穿越溶洞段進入基巖，檢查孔涌水量應小于O.2L/(m·mim)。

③開挖取樣測試法：在開挖過程中取樣，測試漿液與地層固結體的物理力學指標，通過和注漿前地層的物理力學指標相對比，判斷注漿效果。

3.5? 開挖后治水

開挖后注漿堵水是在巖層已經揭露情況下進行的，由于巖層裂隙貫通和外露，注漿堵水作業較為困難，處理方法是找出滲漏水的主要裂隙，由鉆孔引流，將面上的滲漏水變為點上的滲滑水，注漿時采用凝膠時間較短的c—s雙液漿或超細水泥漿液。

4? 結論和建議

①綜合運用多種超前地質預報技術，能提高地質預報的準確性，特別是對斷層富水帶、巖溶溶洞的預報。

②對不同的涌水類型采用不同的處理方法，可以減少工程造價和縮短施工工期。

③修建長大隧道中開展專項防治水工作，為隧道的高速優質修建提供了安全保證。

④應進一步對超前地質預報技術、堵水方案、材料、工藝進行研究，不斷豐富防治水技術。

參考文獻

1? 陳建峰．隧道施工地質超前預報技術比較[J]．地下空間，2003，(1)

2? 周志彰．大江扛底穿越隧道工程的設計與施工[J]．西部探礦,2001，(6)