中梁山隧道涌水治理研究

中梁山隧道涌水治理研究
中梁山隧道涌水综合治理技术研究
李金求
（中建五局隧道公司重庆市轻轨一号线中梁山隧道，重庆，401332）
摘要：隧道涌水灾害治理是现在隧道建设面临的一个重要的难题，特别在岩溶发育地带的隧道施工中也是巨大的安全隐患。

本文结合中梁山隧道涌水治理情况，探讨的隧道破碎带涌水治理的综合治理方法。

施工过程中根据治理原则，结合综合治理方案，通过规范施工，有效地控制了底板涌水，保证了隧道施工进度，取得了良好的经济效益和社会效益，为同类隧道涌水治理提供一定的参考价值。

关键词：隧道涌水治理原则分区治理技术路线
1 引言
随着西部大开发战略的实施,我国的公路、铁路建设的重点已转移到山岭重丘地区,由此产生了大量的山区隧道,“多、长、大、深”已成为未来隧道发展的总趋势，隧道建设面临着各种不良地质灾害的威胁，给隧道施工建设提出了更高的要求。

其中突水、涌水是富水区域隧道施工的主要制约因素，研究隧道涌水治理具有一定的现实意义。

2 工程概况
中梁山隧道是重庆市轨道交通一号线双碑北站～赖家桥站区间的一部分，两侧与高架桥线路连接，全长4329m，是目前国内城市轨道交通领域拟建的最长山岭隧道，隧道工程地质条件复杂，穿越了围岩破碎带、丰富的地下水、涌水、突泥、溶洞、瓦斯等复杂地质带，施工技术难度大，不可预见性成为了该项目的最大特点。

2.1、区域地质条件
本段属低山槽谷地貌，地面高程482～543m左右，地势西高东低，高差60余米，坡角7～10°，土层厚约2～8m，厚者可达10米以上（如余家湾水库）；最低点为余家湾水库（岩溶发育点）。

下伏基岩主要为嘉陵江组，部分为雷口坡组地层，地层产状277°∠58°，节理裂
隙不发育～较发育，层理发育，层间结合一般～好；岩性以碳酸盐岩为主，偶夹泥质岩类。

隧顶地表的溶蚀漏斗多出现在嘉陵江组2、3、4段，而岩溶凹槽、暗河等一般发育在嘉陵江组1段；据当地老百姓讲述，西侧岩溶漏斗的水通过暗河向槽谷低凹区排泄，低凹区还存在各自独立岩溶地下水体（如余奎取水井与余家湾水库两者没有水力联系）。

根据岩性相同，岩溶对称发育的一般规律，西翼亦应发育有多层溶洞，里程大约在K27+100～K27+160，属于岩性比较复杂的地段，建议详勘时增加西槽谷物探工作。

根据地下水漏失情况分析，西槽谷发育的岩溶与深部岩溶的水力联系较小。

围岩级别Ⅲ级，自稳性较好。

2.2隧道涌水情况及其分析
开挖后K26+740~K26+802发生涌水、淋水，水压0.5MPa，84m3/h，涌水水量较大，普通注浆治理跑浆问题较为严重，治理难度较大
涌水段主要分布岩层为灰岩与灰岩角砾岩，灰岩为Ⅲ级支护；角砾状灰岩段为Ⅴ级支护。

通过水文地质分析与现场涌水揭露，认为涌水主要来源于为灰岩角砾岩层及与其存在连通关系灰岩岩溶裂隙。

次要水源为灰岩岩溶裂隙水且与角砾灰岩破碎带无密切水力联系。

该段涌水类型为隧道拱顶股状涌水、散淋水，隧道底板的区域涌水（部分段已经施工仰拱），灰岩段内岩溶裂隙（管道）分散涌水点。

通过隧道地质剖面图分析，灰岩角砾岩段地表出露在余家湾水库附近，该段涌水可能与余家湾水库存在一定的水力联系。

认为该段涌水水源主要由两部分组成：灰岩角砾岩或附近灰岩岩溶构造沟通地表水系，并经由隧道排泄；灰岩岩溶裂隙（管道）连通地下含水层补给至该段。

李金求，男，湖南邵阳人，工程师，现从事隧道建设一线施工工作，主要从事隧道施工建设方面的研究。

3 综合治理方案
3.1 物探先行，钻探验证
在隧道涌水工程治理中，精确掌控含水构造的空间位置与展布规律是工程治理的关键因素。

传统的完全依赖钻探方法进行探查，需要耗费大量的人力物力，甚至延误工期。

通过采用物探与钻探相结合的
方式，能够实现地层信息提取、含水构造空间提取等关键问题。

通过物探方法确定含水构造的空间规模与近似空间位置；通过钻探验证进行岩组岩性的判别，进行水量与水压观测。

通过物探与钻探结合的方法，能够大幅度改善钻探注浆的施工盲目性，提高钻工利用率。

在涌水治理效果检测过程中，过多的钻探检测会对围岩完整性（或注浆结石加固体）造成破坏，检查钻孔的处理也需要一定的经济投入；本项目将通过物探对治理目标段全面进行无损检测，并在关键部位钻探取芯验证，达到注浆效果检查的目的。

3.2帷幕止水、分区治理
两段帷幕：为防止灰岩角砾岩破碎带涌水封堵后，涌水向治理段两侧转移，对已施工二次衬砌段造成涌水危害，因此治理前应在K26+852~862、K26+740~750施工共两段止水帷幕墙。

分区治理原则：即按照工程区域内不同水文地质条件、不同水源来向、不同涌水类型进行分区，对于不同区段针对性的采用不同工程措施进行涌水治理。

本项目段将涌水区域分为两部分，即灰岩角砾岩涌水段与灰岩涌水段。

灰岩涌水段又分为，股状涌水段与大面积淋水段。

图1 两端帷幕止水墙与分区治理示意图
3.3 堵排结合，以堵为主，集中可控排放
隧道长期涌水会产生破坏生态环境，导致施工条件恶化、威胁隧道运营期衬砌安全等问题，严重的甚至会诱发工程地质灾害。

因此随着我国建设施工中的环境保护观念的加强，针对涌水多采用“以堵为主、堵排结合”的方法进行治理。

既能对环境起到最大的保护作用，
也能有效防止因涌水封堵造成的水压升高威胁衬砌稳定性的问题，保障隧道施工和运营期的安全。

集中可控排放指在实现本项目注浆堵水目标基础上，将涌水尽可能的集中排放，减少防水板的与衬砌预留排水管的施工阻力，同时也可改善隧道施工环境。

4 隧道涌水综合治理技术路线图
图2 中梁山隧道涌水综合治理技术路线图
5 分区治理方案
5.1灰岩角砾岩破碎带治理方案
1）深部帷幕截流孔布置
在隧道开挖过程中，隧道拱顶侧壁发生涌水，底板存在脉状涌水。

顶板涌水量较大，底板涌水量较小。

围岩较为破碎，导水性强，钻探过程中可能存在卡钻埋钻等情况，在孔口管封闭中需要特别注意孔口管的封闭深度与强度。

经过工程水位地质勘查资料分析，并结合隧道开挖过程中掌子面揭露涌水情况，认为隧道桩号K26+740~K26+802段及其周边涌水可能均为该破碎带导通至隧道，该破碎带为本段涌水的主要水源，次要水源为灰岩发育的岩溶裂隙管道水。

针对该段灰岩角砾岩破碎带涌水治理，方案采用先期施工帷幕截流深孔，对该角砾岩破碎带进行全面渗透固结注浆。

钻孔布置两视图与三维图如下：
图3 深部帷幕孔布置图
M-6钻孔
M-1钻孔
M-2钻孔M-3钻孔M-4钻孔
M-5钻孔
M-7钻孔隧道
图4 A-A 钻孔投影图隧道
M-8钻孔
M-12钻孔M-11钻孔
M-10钻孔M-9钻孔
图5 B-B 钻孔投影图深部帷幕截流孔设计孔底间距为20m ，以隧道中心为中心，向四周均匀发散，为提高注浆钻孔效果，依据灰岩角砾岩段产状，深部帷幕截流钻孔在大里程方向由底板向下；在小里程方向由顶板向上，隧道侧壁发散钻孔将依据施工条件灵活调整。

深孔注浆孔采用Φ108mm 钻头开孔，安装8~10m 孔口管，采用孔口管内注浆返浆的方法进行孔口管封闭，孔口管封闭完成后采用Φ75mm 钻进至终孔。

隧水流行进方向
灰岩角砾岩带
道
可能的裂隙导水
图6 帷幕注浆孔三维示意图
2）浅层注浆孔布置
由于该段围岩较为破碎，在深孔注浆封堵后，可能会导致水压升高，对围岩安全稳定性造成影响；同时深孔注浆封堵，浆液可能串行至隧道衬砌背后威胁衬砌稳定性；由于该段为上下台阶法开挖施工，隧道衬砌上下台阶结合部位本身较为薄弱，可能无法承受注浆压力与水压力，因此在涌水完全封堵前必须进行该段的浅层加固注浆。

浅层注浆孔平面布置图、剖面图与如下：
图7 浅层加固注浆孔示意图
5.2 底板涌水区治理方案
1）浅部注浆孔布置
钻孔布置原则：采用风钻或锚杆钻机垂直隧道底板施工浅部注浆钻孔。

钻孔直径Φ42mm、深度5~8m、间距1.5m，呈梅花形布置。

2）深部中长注浆孔布置
钻孔布置原则：采用风钻或锚杆钻机垂直隧道底板施工浅部注浆钻孔。

钻孔直径Φ42mm、深度15~25m、间距4.5m，呈梅花形布置。

5.3 散涌水点与淋水段治理方案
一序钻孔：采用风钻或锚杆钻机施工一序浅部注浆钻孔。

钻孔直径Φ42mm、深度5~8m、间距3m，呈梅花形布置。

二序钻孔：采用风钻或锚杆钻机施工二序浅部注浆钻孔。

钻孔直径Φ42mm、深度5~8m、间距1.5m，呈梅花形布置。

6.结论
1）规范化施工是注浆堵水治理的关键，保证减水效果。

2）涌水治理过程中，依据现场实际情况，对治理进行及时的动态调整有利于施工的顺利开展，确保综合治理方案的落实。

3）合理的钻孔布置与现场的施工控制是涌水治理的关键，决定了治理的成败。

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