折多山隧道涌水突泥處治工程效果定量評價★

何山玉 郭守儆

(四川藏區(qū)高速公路有限責(zé)任公司，四川 成都 610000)

國道318線康定折多山隧道公路工程，是內(nèi)地與藏區(qū)互聯(lián)互通的快速大通道。項目建成通車對提高川藏通道交通安全，增強(qiáng)應(yīng)急保障能力，保障國家安全，鞏固邊疆國防，改善民族地區(qū)生存與發(fā)展條件，促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)，維護(hù)藏區(qū)穩(wěn)定，推進(jìn)藏區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和脫貧奔康具有重要意義。項目地處四川盆地西緣山地和青藏高原的過渡地帶，經(jīng)過著名的鮮水河活動斷裂帶，具有“一長、兩低、三高、四個極其”的特點。隧址區(qū)不良地質(zhì)主要表現(xiàn)為活動斷裂、崩塌與危巖、巖爆、大變形、涌突水、瓦斯、強(qiáng)震區(qū)、積雪凍土等。隧道涌水突泥地質(zhì)災(zāi)害在隧道進(jìn)口端施工中尤為突出，K1+035處先后發(fā)生兩次較大涌水突泥地質(zhì)災(zāi)害。遵循“方案可行，工期可控、投資合理”的原則，采用“地表深孔注漿”與“洞內(nèi)帷幕注漿”相結(jié)合的處治方案順利完成處治工程，處治效果良好。2006年鄭明新等和2015年王念琴等對滑坡、泥石流防治工程效果進(jìn)行了定量評價研究。本文利用層次分析法對折多山隧道K1+035涌水突泥處治工程進(jìn)行了定量評價，研究成果可為隧道涌水突泥方案制定和隧道工程施工提供有益指導(dǎo)和有效借鑒。

1 折多山隧道地質(zhì)概況

1)工程概況。折多山位于四川省甘孜州境內(nèi)，最高峰海拔4 962 m，埡口海拔4 298 m，與康定市的海拔落差達(dá)1 800 m，是川藏線上第一個需要翻越的高山埡口，因此有“康巴第一關(guān)”之稱。擬建國道G318線康定折多山隧道位于康定折多山，為跨越折多山而設(shè)，進(jìn)口位于康定縣城西大草壩折多河右岸二臺子附近，距康定新縣城直線距離約10 km～13 km，隧道穿越折多山后，出口位于距新都橋鎮(zhèn)東約22 km的貢布卡。

2)工程地質(zhì)條件。折多山隧道穿越大雪山中段(折多山)，為越嶺隧道。隧址區(qū)山高坡陡，屬高山、極高山構(gòu)造剝。區(qū)域內(nèi)地震活動比較強(qiáng)烈，隧址區(qū)位于高烈度地震區(qū)域，穿越4條活動斷裂帶。洞口巨厚冰凍堆積體覆蓋層、危巖、崩塌、巖爆、大變形、涌突水、瓦斯、斷層及構(gòu)造破碎帶等不良地質(zhì)發(fā)育，工程地質(zhì)條件極其復(fù)雜。

2 折多山隧道K1+035涌水突泥情況

折多山隧道K1+035段位于二臺子斷裂帶，地質(zhì)復(fù)雜、地下水豐富，2019年6月、8月先后發(fā)生兩次涌水突泥地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重制約工程進(jìn)度。

2.1 隧道洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工支護(hù)工法

隧道K0+810～K0+930段采用Z5a襯砌結(jié)構(gòu)，K0+930～K0+990段采用KD-1型優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)，K0+990～K1+035段采用Z5a襯砌結(jié)構(gòu)。采用三臺階預(yù)留核心土法開挖(見圖1)。

2.2 第一次涌突情況

2019年6月18日，早上5點，施工至K1+035樁號，隧道采用三臺階預(yù)留核心土開挖，上臺階高度2.3 m，以機(jī)械配合人工開挖，噴漿班組織噴漿過程中，發(fā)現(xiàn)拱頂左側(cè)2 m位置出水，水裹夾著粉砂形成流沙狀向外涌突，早8點噴漿完成，但涌突點依然未封閉。再次對涌突點設(shè)置多層鋼筋網(wǎng)片，再進(jìn)行噴混凝土封堵。但至上午11點15分，未能封堵成功，反而涌突更嚴(yán)重，于是立即拆離人員及設(shè)備。6月19日上午10點10分再次發(fā)生較大突水突泥，下午3點，突泥基本穩(wěn)定，涌水量衰減。2019年6月21日，在按應(yīng)急方案噴混凝土封閉掌子面過程中發(fā)現(xiàn)水量增大后，立即撤離人員，7：09從隧道掌子面突發(fā)巨大突泥突水，持續(xù)到7：30。

2.3 第二次涌突情況

2019年8月4日0：37，折多山隧道進(jìn)口端主洞K1+035前后區(qū)段在第一次涌水突泥處治施工過程中，掌子面在施作止?jié){墻和泄水孔等工序時，掌子面拱部上方發(fā)生第二次涌水突泥。

2.4 涌突結(jié)果

第一次涌突結(jié)果：隧道150 m被掩埋，突泥量約13 500 m3，經(jīng)地表調(diào)查，形成直徑約30 m漏斗狀凹坑，深約15 m。地表離隧道垂直深度55 m?？舆吘夒x318國道32 m(見圖2)。

第二次涌突結(jié)果：突泥(帶水)向洞口涌出近200 m，受三個臺車(架)的阻擋，突泥體雍塞淤高，同時，人員及時撤出，洞內(nèi)通風(fēng)照明完全中斷。在K1+035處洞外地表埋深約70 m，再次冒頂并形成巨大的塌腔后，塌腔直徑約40 m、深約19 m、塌腔體積約16 700 m2，地表塌陷區(qū)面積約962 m2(見圖3)。

3 折多山隧道K1+035涌水突泥處治情況

3.1 第一次處治

洞外主要處治方案為“加密監(jiān)控量測+土石回填+截排水+植被恢復(fù)”。洞內(nèi)主要處治方案為“加密監(jiān)控量測+洞內(nèi)清淤+超前泄水+上斷面帷幕注漿+大管棚超前支護(hù)+單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖”。截至2019年8月4日，止?jié){墻施作一半時，掌子面再次發(fā)生涌水突泥。

3.2 第二次處治

洞外主要處治方案為“加密監(jiān)控量測+分階段土石回填+截排水+鋼管樁擋墻+地表降水井+地表深孔注漿+植被恢復(fù)”。洞內(nèi)主要處治方案為“加密監(jiān)控量測+洞內(nèi)清淤+超前泄水+上斷面帷幕注漿+大管棚超前支護(hù)+單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖”。第二次涌突處治于2019年8月7日開始對地表回填處治，洞內(nèi)處治于2020年2月處治完成，掌子面恢復(fù)施工。2020年6月地表塌腔全部回填處治完成。

4 折多山隧道K1+035涌水突泥處治工程效果評價

效果評價的目的在于對項目計劃的價值做出科學(xué)的判斷。通過長期對隧道涌水突泥處治工程的調(diào)查與研究，選取隧道涌水突泥處治工程的有效性、效益性以及處治方案合理性作為隧道處治工程效果評價一級評價指標(biāo)。再結(jié)合隧道涌水突泥處治工程特點、專家組意見及建議，建立隧道涌水突泥處治工程效果效果分級標(biāo)準(zhǔn)及評價指標(biāo)體系(見表1，表2)。

表1 隧道涌水突泥處治工程效果分級表

表2 隧道涌水突泥處治工程效果評價指標(biāo)體系

將一級評價指標(biāo)按照1～9標(biāo)度法兩兩進(jìn)行比較，得出隧道涌水突泥處治工程有效性與隧道涌水突泥處治工程合理性相比，明顯重要，即U1/U2=5；隧道涌水突泥處治工程有效性與隧道涌水突泥處治工程方案效益性相比，特別重要，即U1/U3=7；隧道涌水突泥處治工程合理性與隧道涌水突泥處治工程效益性相比，稍微重要，即U2/U3=3；便可得比較判斷矩陣A：

將矩陣A列向歸一化并求行和歸一化后，便可得到ω。

由Aω=λω，可得：

通過長期對隧道涌水突泥處治地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與研究，根據(jù)折多山隧道2次較大涌水突泥處治工程實際，結(jié)合多位隧道設(shè)計、地質(zhì)、施工專家意見，最終得出折多山隧道涌水突泥第二次處治工程效果單因素后評價結(jié)果，最終可得評判結(jié)果(見表3，表4)。

表3 折多山隧道涌水突泥處治工程效果等級得分表

表4 隧道涌水突泥處治工程效果隸屬度區(qū)間劃分表

最終計算得到信息集中量S=0.81，根據(jù)涌水突泥處治工程效果隸屬度區(qū)間劃分表可知折多山隧道涌水突泥處治工程工程效果模糊綜合后評價結(jié)果為良好?？梢姟暗乇砩羁鬃{”與“洞內(nèi)帷幕注漿”相結(jié)合的處治方案處治效果良好。

5 結(jié)論

1)建立隧道涌水突泥處治工程效果后評價指標(biāo)體系，可以有效反映防治效果，且滿足指標(biāo)獨立性與相關(guān)性的要求，有較好的參考作用。

2)采用基于層次分析法確定權(quán)值的模糊數(shù)學(xué)方法對折多山隧道K1+035涌水突泥第二次處治工程效果進(jìn)行模糊綜合評判，評判結(jié)果與實際調(diào)研定性評估情況相符，具有一定的推廣應(yīng)用價值。