隧道施工中突水突泥治理技術(shù)與應(yīng)用

馮 桔

（中鐵城建集團(tuán)南昌建設(shè)有限公司， 江西 南昌 330002）

現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展下，高速鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施不斷健全和完善，鐵路隧道施工規(guī)模不斷擴(kuò)大，當(dāng)前我國(guó)的隧道建設(shè)里程高達(dá)9000km。但是，由于隧道施工特性，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，很容易受到客觀因素影響出現(xiàn)突水突泥事故，加劇安全事故出現(xiàn)，威脅到人員生命財(cái)產(chǎn)安全。這就需要結(jié)合相關(guān)規(guī)定編制合理處理預(yù)案，最大程度上規(guī)避突水突泥事故出現(xiàn)。所以，應(yīng)該結(jié)合隧道施工要求，選擇合理的突水突泥治理技術(shù)，提升施工效率和質(zhì)量的同時(shí)，推動(dòng)隧道建設(shè)和發(fā)展。

1 突水突泥事故的原因分析

1.1 突水突泥災(zāi)害機(jī)理

在鐵路隧道施工中，突水突泥的問(wèn)題出現(xiàn)主要是由于地質(zhì)條件問(wèn)題導(dǎo)致。由于水資源充足，可能導(dǎo)致鐵路隧道出現(xiàn)突水突泥災(zāi)害，結(jié)合地質(zhì)巖性特點(diǎn)來(lái)看，碳酸鹽巖層區(qū)域突水突泥災(zāi)害發(fā)生幾率較大，尤其是在褶皺和裂縫區(qū)域，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的突水突泥災(zāi)害[1]。通過(guò)大量實(shí)踐調(diào)查研究可以了解到，斷層和局部構(gòu)造破碎帶中，喀斯特塌洞隱伏引水構(gòu)造是常見(jiàn)的水害發(fā)生區(qū)域。這就需要在鐵路隧道中，結(jié)合巖石力學(xué)結(jié)構(gòu)和損傷機(jī)理，探究突水突泥災(zāi)害產(chǎn)生的原因。就鐵路隧道施工中突水突泥災(zāi)害的出現(xiàn)，多數(shù)是出現(xiàn)在富水、高壓和不良地質(zhì)區(qū)域，在突水突泥治理中應(yīng)該充分結(jié)合這一地質(zhì)條件特性，選擇合理的治理技術(shù)。

1.2 工程處理

鐵路隧道施工中，突水突泥的出現(xiàn)多表現(xiàn)在挖掘和清淤環(huán)節(jié)，通過(guò)選擇合理的預(yù)防措施，最大程度上規(guī)避突水突泥災(zāi)害出現(xiàn)。通過(guò)以往的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題分析了解到，當(dāng)前鐵路隧道的突水突泥規(guī)模較大，為了便于后續(xù)工程處理工作開(kāi)展，需要進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件較差的區(qū)域，盡可能降低資源損失和人員傷亡。

在具體工程處理中，結(jié)合突水突泥特性，尋求合理措施予以處理。對(duì)于小型的突水突泥，工程處理中可能由于操作不當(dāng)加劇二次突水突泥發(fā)生幾率。一旦出現(xiàn)突水突泥，由于基坑開(kāi)挖的洞并未設(shè)立閘閥截留口設(shè)置，致使災(zāi)害的產(chǎn)生。突水突泥的出現(xiàn)，由于未發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源，或是發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源，并未編制合理的技術(shù)解決方案，建設(shè)管理措施未能全面落實(shí)到實(shí)處。所以，建設(shè)單位應(yīng)該施工前充分勘探地形，對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件應(yīng)該進(jìn)行充分的超前預(yù)報(bào)和處理，將注漿質(zhì)量和開(kāi)挖支護(hù)控制[2]。

2 突水突泥勘測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)分析

通過(guò)大量實(shí)踐可以了解到，加強(qiáng)突水突泥地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)和預(yù)報(bào)很有必要，主要側(cè)重于聲波發(fā)射電磁波勘探和地震波，通過(guò)地質(zhì)素描和SEM預(yù)測(cè)檢測(cè)方法，并通過(guò)喀斯特地下水污染水浸泡和喀斯特電網(wǎng)仿真等方法進(jìn)行探測(cè)。通過(guò)地震反射波法檢測(cè)拉卡喀斯特含水層厚度和電阻成像技術(shù)進(jìn)行探測(cè)，也可以使用尼泊爾博卡拉流域喀斯特檢測(cè)參考電阻法進(jìn)行探測(cè)。

3 鐵路隧道施工中突水突泥的處理流程

在突水突泥處理中，應(yīng)該充分結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，編制合理的突水突泥處理方案，促使突水突泥處理活動(dòng)有序進(jìn)行。盡管在突發(fā)情況下重建十分必要，但是救援和清淤工作是在人們被困下以救人為目的。這就需要進(jìn)行安全性評(píng)估，尋求合理措施予以處理[3]。

3.1 先擋后清

在鐵路隧道施工清淤中，首要一點(diǎn)是對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)安全評(píng)估，并充分結(jié)合清淤要求，缺口后提供支撐結(jié)構(gòu)。結(jié)合隧道的特點(diǎn)，編制合理的齒輪設(shè)置方案，如洞內(nèi)迂回設(shè)擋方案和地面垂直設(shè)擋方案。就洞內(nèi)迂回設(shè)擋方案來(lái)看，主要是結(jié)合鐵路隧道施工中突水突泥特性，在迂回導(dǎo)坑頂部設(shè)立突水突泥點(diǎn)，或是選擇垂直噴射注漿技術(shù)，滿足塊體結(jié)構(gòu)清淤工作。由于鐵路隧道的封閉環(huán)境，可以選擇一直高素質(zhì)的設(shè)計(jì)隊(duì)伍負(fù)責(zé)，對(duì)鐵路隧道的抗剪強(qiáng)度安全評(píng)估和核查。而地面垂直設(shè)擋方案，由于回旋段掘進(jìn)作業(yè)量較大，地面注漿封堵維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以采用較長(zhǎng)的隧道循環(huán)，并對(duì)隧道的淤泥充分清理。由專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)隊(duì)伍負(fù)責(zé)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)隧道透水性進(jìn)行安全校核[4]。

3.2 充分清淤

突水突泥災(zāi)害爆發(fā)后，通過(guò)實(shí)踐調(diào)查了解到是由于清淤工作不充分導(dǎo)致。由于操作人員自身操作不當(dāng)，清淤期間可能出現(xiàn)兩次突水突泥災(zāi)害，帶來(lái)嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，帶來(lái)嚴(yán)重的安全事故。清淤期間，采用小端面，并選擇合理的安全觀測(cè)技術(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)安全事故及時(shí)引導(dǎo)人員撤離；清淤到一定距離后綜合評(píng)價(jià)和分析，選擇合適的封擋措施，淤積體注漿改良后充分清淤，完善密封結(jié)構(gòu)。

3.3 潰口治理

（1）地下水處理。關(guān)于潰口治理，為了保證鐵路隧道施工安全，應(yīng)在充分了解施工現(xiàn)場(chǎng)情況下，對(duì)地下水壓力采取有效減壓措施，作用在不同底層，如鉆孔引流減壓和能量釋放減壓方式。其中鉆孔排水降壓法，強(qiáng)調(diào)在鉆孔斷層破碎帶時(shí)，通過(guò)排水方式更容易爆破灌漿，最大程度上消除隧道開(kāi)挖過(guò)程中存在的高壓水風(fēng)險(xiǎn)，保證施工質(zhì)量。對(duì)于鉆孔排水方案編制中，應(yīng)該明確破碎帶注漿壓力范圍，縱向爆裂左右兩側(cè)5cm～8cm，孔直徑150mm。

（2）地層加固處理。對(duì)于地層的加固處理，主要是為了改善密封和注漿工藝的不足，土體開(kāi)挖前隧道開(kāi)挖輪廓線5～8cm，適當(dāng)加入玻璃纖維錨桿注漿孔，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的加固范圍，這樣可以顯著提升加固質(zhì)量，提升注漿加固體抗變形能力[5]。

4 突水突泥防控措施

為了有效防控突水突泥災(zāi)害出現(xiàn)，應(yīng)該做好風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)價(jià)，風(fēng)險(xiǎn)的控制和規(guī)避。其中放線識(shí)別和評(píng)價(jià)，要求對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行充分的地質(zhì)勘察，劃分隧道危險(xiǎn)等級(jí)，制定防控措施；對(duì)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，編制完善的安全防范管理機(jī)制；分割線隧道預(yù)測(cè)專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)過(guò)程管理；優(yōu)化設(shè)計(jì)和水文監(jiān)測(cè)工作，施工單位負(fù)責(zé)施工活動(dòng)，監(jiān)理單位負(fù)責(zé)各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量檢驗(yàn)；建設(shè)單位鉆井和水文監(jiān)測(cè)，在施工中對(duì)發(fā)生的事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如果有效防控方案未完善前，禁止后續(xù)施工活動(dòng)開(kāi)展。所以，通過(guò)鐵路隧道的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估，尋求合理措施予以防控，有助于鐵路隧道施工規(guī)范化，提升施工效率和效益同時(shí)，保證作業(yè)安全。

5 結(jié)論

綜上所述，在隧道施工中，面對(duì)突水突泥災(zāi)害帶來(lái)的危害，應(yīng)該加強(qiáng)地質(zhì)勘察，并對(duì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，綜合考量影響災(zāi)害出現(xiàn)的因素，選擇合理的治理技術(shù)，及時(shí)有效予以處理，以求降低突水突泥災(zāi)害對(duì)工程帶來(lái)的不良影響，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。