崔家沖隧洞特殊地質(zhì)地下水監(jiān)控量測技術(shù)

廖永恒

（岳陽路橋三公司，湖南 岳陽414000）

引言

崔家沖隧洞是整個瀏陽引水與水環(huán)境工程的一部分。該隧道在施工過程中造成了一塌陷區(qū)。該塌陷區(qū)位于近南北走向的崔家沖沖溝中，溝谷寬100余米，地面高程210.0～212.0m，該沖溝向下游延伸分支為NW向沖溝和NE向沖溝，NW向沖溝寬10～60m，溝底高程204.0～210.0m，NE向沖溝寬15～35m，溝底高程212.0～217.0m，兩側(cè)山頂高程250.0～280.0m，兩側(cè)地形坡高40～80m，地形較陡，兩側(cè)山坡植被茂密，第四系殘坡積大面積覆蓋，僅沖溝左側(cè)鄉(xiāng)村公路開挖邊坡及右側(cè)山坡陡峭段見基巖出露。該塌陷區(qū)長108米左右，施工單位多次施工未能貫通后，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計與有關(guān)專家研究后一致認(rèn)為，該隧道未能掘通的主要原因是該段由于受地層破碎帶的影響，地下水非常豐富，如要掘通該處隧道，最主要的還是如何處理好該處地下水。而要對地下水進(jìn)行處理，首先還是如何對地下水的流量與水壓力進(jìn)行合理監(jiān)測。

1 工程地質(zhì)狀況

該段地層巖性以遠(yuǎn)古界冷家溪群第二巖組第二段變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖為主；零星有泥盆系跳馬澗組的粗粒石英砂巖出露；山脊、山谷及平緩山坡多分布了殘坡積堆積；沖溝內(nèi)為由粉質(zhì)粘土、砂卵礫石等組成的第四系松散沖洪積堆積；局部分布了人工堆積。

F86斷層基本沿近南北走向的崔家沖沖溝發(fā)育，斷層寬50～90m，該段斷層出露的地面高程一般210.00～215.00m。向北西和南東向延伸，其中北西向延伸穿過一山脊，南東沿沖溝延伸。

該斷層上盤出露在隧洞的樁號為K42+412，下盤出露在隧洞的樁號為K42+505～K42+507。產(chǎn)狀：N10°～20°W,NE(SW)∠85°～90°,擠壓強(qiáng)烈，破碎帶寬50～90m，破碎帶內(nèi)充填的物質(zhì)主要為黃褐色斷層泥夾板巖、砂質(zhì)板巖和炭質(zhì)板巖巖屑和糜棱巖碎塊等，主要為泥質(zhì)膠結(jié)，較密實(shí)，少部分膠結(jié)較差，較松散，富含地下水。與洞軸線交角63～73°。

2 水文地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件復(fù)雜。地下水類型主要為變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水，其中構(gòu)造裂隙水含量很豐富，且有富集，埋深較淺，分布高程206～209m，沖溝內(nèi)地下水豐富。工程區(qū)地處山體溝谷中，兩側(cè)山體高程較高，溝谷中高程較低，為地表地下水匯集排泄區(qū)。

F86斷層接受沖溝內(nèi)的地表水與兩側(cè)山體的地下水的補(bǔ)給，補(bǔ)給源豐富，當(dāng)隧洞掘進(jìn)至斷層影響帶時，涌水量大。

3 監(jiān)控量測方案

3.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

根據(jù)現(xiàn)場的涌水情況，監(jiān)測點(diǎn)主要布置于左右側(cè)支洞與主洞內(nèi)，支洞用于監(jiān)測排水孔中的水流量與水壓力，主洞則用于監(jiān)測洞壁裂隙水的流量與水壓力。

3.2 地下涌水滲流量觀測（容積法）

地下涌水滲流量采用容積法進(jìn)行觀測、記錄、計算。是在隧洞開挖前、后掌子面及附近涌水量較集中的地方選定測點(diǎn)，根據(jù)出水量的大小，首先向事先預(yù)備好的桶或盆里注滿水，同時用秒表記錄好時間，然后用量筒或量杯量出桶或盆內(nèi)的水，計算出水的體積，再根據(jù)記錄好的時間計算出滲流量。對于出水量較小的測點(diǎn)，可以用量筒或量杯在一定的時間內(nèi)直接讀出水的體積后，根據(jù)記錄好的時間計算出滲流量。

3.3 孔隙水壓力測定

孔隙水壓力測定按照規(guī)范要求事先在選定好的地點(diǎn)埋設(shè)孔隙水壓力計，然后用標(biāo)定好的水壓力計讀數(shù)器直接讀出孔隙水壓力；或根據(jù)應(yīng)變與壓力的計算公式計算得出孔隙水壓力。

應(yīng)變與壓力的計算公式為：P=K×［（ε0-εi）+KT（Ti-T0）］×1000

其中壓力：P單位為Kpa；K為標(biāo)定系數(shù)；ε0：零點(diǎn)應(yīng)變值（單位為uε）；εi：i狀態(tài)時的應(yīng)變值（單位為uε）；KT：溫度修正系數(shù)（KT=0.39）；T0：零點(diǎn)時的溫度值（單位為℃)；Ti：i狀態(tài)時的溫度值（單位為℃)。

4 數(shù)據(jù)觀測與分析

4.1 地下涌水滲流量觀察與測定

圖1 隧洞地下水滲流量觀測點(diǎn)示意圖

從圖2與圖3可以看出，在掌子面與洞周進(jìn)行灌漿的過程中，主洞與支洞的流量都是逐漸減小的，說明灌漿的作用是非常明顯的，他在洞周與掌子面起到了很好的止水效果。

4.2 洞內(nèi)孔隙水壓力測定

鑒于隧洞內(nèi)地下涌水較多，為此根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，對部分出水孔埋設(shè)了孔隙水壓力計，利用智能孔隙水壓力讀數(shù)儀器進(jìn)行了觀測與記錄。從圖4與圖5中可以看出，隨著隧道灌漿的進(jìn)行，隧道內(nèi)的孔隙水壓力也逐漸減小。說明灌漿的作用是非常明顯的，在使隧道內(nèi)涌水量減少的同時，也使洞內(nèi)孔隙水壓力降低。

5 監(jiān)控量測結(jié)論及施工建議

5.1 根據(jù)洞內(nèi)孔隙水壓力量測的結(jié)果，洞內(nèi)灌漿起到了明顯的堵水作用，但由于灌漿體的強(qiáng)度很低，因此，施工時要嚴(yán)格按規(guī)范要求，短進(jìn)尺，弱爆破，多循環(huán)的方式進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)過程中，臨時支護(hù)要及時緊跟。

5.2 洞內(nèi)涌水量總體仍較大,但在注漿的情況下主洞流量有變小的趨勢，支洞流量也有變小的趨勢，部分導(dǎo)水洞已干涸，說明在目前的施工方式下，由于注漿的進(jìn)行，將隧道圍巖中的裂隙水控制在較大的半徑內(nèi)，涌水量的控制有一定的效果。建議在施工過程中對涌水的處治采取排堵結(jié)合的方式。即，注漿的過程中可適當(dāng)留出部分水孔進(jìn)行引流，以減輕部分圍巖壓力。

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