高嶺隧道涌水原因及處治措施研究

楊欣　盧浩　劉斯坦

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-5811（2013）03-0200-01

摘要：目前在隧道施工過程中遇到的地質(zhì)災害問題日趨突出，其中涌水問題已成為公路、鐵路等一系列交通基礎設施建設工程中一個非常嚴重的地質(zhì)災害問題。本文結合高嶺隧道涌水塌方地段地質(zhì)調(diào)查，前期勘察及開挖資料，就高嶺隧道施工中的地下涌水問題，提出了“以堵為主，排堵結合”的處理方案，根據(jù)本隧道的涌水特征進行了水泥-水玻璃雙注漿的方案設計，依據(jù)注漿處理前后隧道排水量的對比，對注漿的效果進行了評價。

關鍵詞：隧道 涌水 水泥 水玻璃雙注漿

1.概述

高嶺隧道進口位于張家河村北，結張家河大橋，隧道全長6333.45米，最大埋深376米，屬深埋石質(zhì)特長隧道。在隧道勘察區(qū)內(nèi)，不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有泥石流與斷層破碎帶等，根據(jù)隧道工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露，隧道南北進出口位于基巖山坡上，坡形較完整，洞口段未發(fā)現(xiàn)滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，依據(jù)隧道圍巖體基本特征，及其圍巖級別劃分依據(jù)，隧道圍巖可劃分為Ⅲ-Ⅵ級，分別占隧道長度的22.26%、31.42%、43.79與2.53%。

隧址區(qū)地表水較發(fā)育，勘察期間多見泉點出露，。地下水以第四系松散層空隙性潛水和基巖裂隙水為主，呈不連續(xù)狀，水位線不連續(xù)，富水性差異較大，水位動態(tài)變化較大，總體而言，三級與四級圍巖段地下水不發(fā)育，五級圍巖段，局部會出現(xiàn)線流情況，水文地質(zhì)條件相對簡單。在六級圍巖段，巖體破碎，洞室可能會出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，該段地下水具有一定的承壓性，斷層部位可能會出現(xiàn)涌水，甚至突水。

2.高嶺隧道涌水原因用[1]-[3]

高嶺隧道在經(jīng)過斷層后，掌子面涌水量突然猛增至7000m3/d左右，有時甚至達到8000m3/d，涌水長發(fā)生在掌子面靠近拱腰處，出現(xiàn)突然，涌水量大，持續(xù)時間長，常帶動散碎圍巖傾瀉而出，形成泥石流。

隧道斷層帶涌水與隧道開挖區(qū)的水文地質(zhì)環(huán)境有密切的關系，經(jīng)分析，高嶺隧道斷層帶發(fā)生涌水的原因主要有以下三點：

（1）補給水源

高嶺隧道周邊無小溪、河流、湖泊、池沼等水源，地下也無暗河存在，地下水的來源主要是大氣降水，隧道所在區(qū)域雖然其后干燥、降水較少，年平均降水量僅為400mm左右，但是，涌水塌方段剛好位于山體低洼地帶，形成很大的匯水區(qū)，降雨及遠山地表水可匯聚于此。

（2）儲存條件

斷層段巖體受反復地質(zhì)運動的影響，地質(zhì)構造極為復雜，受兩邊巖體擠壓和多次豎向拉伸作用的影響，巖石破碎，透水能力強，裂隙空隙大，地下水在該區(qū)域運移通暢，儲存空間廣泛。隧址區(qū)地下水主要為基巖裂隙水、第四空隙性潛水。基巖裂隙水分布于隧址區(qū)基巖裂隙及構造破碎帶中，主要是變質(zhì)巖的構造裂隙中，接受沖溝地表水、大氣降水的補給，徑流滯緩，排泄于溝谷及地勢較低的第四系堆積物中。第四系空隙性潛水主要儲存于第四系沙卵礫石層中，主要接受山區(qū)基巖裂隙水、大氣降水補給，向下游排泄，水位埋置較深，含水層較厚。

（3）連通條件

隧道涌水段山體中斷層帶及其影響帶內(nèi)劈理、揉皺等次級構造較發(fā)育，透水性強，且山體內(nèi)這些斷層、相互交接，部分互通向上延伸于地表，向地下延伸極遠，深于隧道所在部位，形成隧道與地表水之間連通的通道，使地下涌水得到源源不斷的補充。

高嶺隧道斷層段圍巖為壓碎巖。角礫巖和斷層泥，均為松散、破碎體，自身鈣質(zhì)膠結性差，圍巖透水性強，連通條件好，斷層裂隙發(fā)育，斷層水靜儲量大。在隧道掘進過程中，通過斷層破碎帶時，就會切斷地下水的正常運移路徑，當該破碎帶的松散巖體中富含大量地下水且水頭密集，則隧道周邊圍巖中，處于一定水頭差的地下水就會沿著斷層中的裂隙間涌入臨空面，如果這個水頭差值很大，那么就會形成涌水，當周邊地表水或地下暗河等水源補給充足時，就會造成聯(lián)系涌水。

3.高嶺隧道涌水處治措施

目前國內(nèi)外隧洞施工中，涌水處理的方法大體分為兩大類，即排除涌水的方法（排水法）和阻止涌水的方法（止水法）。由高嶺隧道涌水原因分析可知，高嶺隧道斷層水存儲豐富，地表水補給充足，連通條件好，開挖后地下水能得到源源不斷的補償，如果采用排水法，由于地下水補給充分，勢必導致水害治理工作進行的不徹底，給工程帶來各種水害影響，產(chǎn)生不良后果，同時涌水會把圍巖裂隙中的填充物質(zhì)一并帶走，使得地下水運移更加暢通，增強了地表降水的補給速度。所以高嶺隧道涌水處理不能采用排水法，只能用止水法。高嶺隧道采用超前帷幕預注漿處理措施。

隧道圍巖超前注漿，就是在施工掌子面發(fā)射狀布設超前注漿孔，用高壓把漿液充填到巖體裂隙中，通過漿液的凝固結石，從而減少裂隙的寬度，增加裂隙的粗糙度，并且裂隙面受到注漿壓力作用而被壓緊，變?yōu)殚]合狀態(tài)，起到減少圍巖滲透系數(shù)，降低圍巖滲透性的作用，固結堵水后再開挖掌子面。隧道超前注漿堵水所用材料以水泥砂漿和水泥化學漿液（主要水泥-水玻璃漿液）。注漿處理采用前進式和全孔一次壓入式兩種注漿方式。如果鉆孔過程非常順利，未遇到泥夾層或涌水突泥，那么就一次鉆孔到設計位置，此采用全孔一次壓入式注漿，當鉆孔過程中遇到泥夾層或涌水，應該立即停鉆，采用灌一段鉆一段的分段前進式注漿，直到完成注漿，如注漿壓力長時間不上升或上升緩慢，則采取間歇式注漿。

4.結論

（1）對本隧道涌水選用水泥-水玻璃雙液帷幕注漿處理后，效果良好，在掌子面前方一定范圍一定范圍內(nèi)形成了固化區(qū)，圍巖的密實度和緊密度得到顯著增強，隧道的涌水量明顯減少。

（2）通過注漿處理有效的減少了地表水的流失，未造成地表水源干枯，泉水減流，周圍居民、學校及單位生活與生產(chǎn)正常運行。

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