隧道工程施工中出现涌水突泥险情的处置技术

土木与建筑工程
隧道工程施工中出现涌水突泥险情的处置技术
蒋明明
（湖南省第四工程有限公司湖南湘潭411100）
摘要：我国现代化进程正在逐步加快，作为现代化文明标志之一的高速公路，是国家文明的象征，是连接现代各个文明的传输系统，是我国经济发展的大动脉。

在高速公路带来便捷的同时，其隧道工程建设也具有一定的危险性，尤其是隧道涌水突泥的现象愈发严重。

为解决高速公路隧道修建过程中，因地质条件影响而出现的涌水突泥等现象，保证施工进度与安全，本文结合工程案例，研究了高速公路隧道涌水突泥处置施工技术，从而有效提高隧道工程的施工效率和安全性。

关键词：高速公路隧道工程涌水突泥险情处置技术
中图分类号：U453.6文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)03(b)-0151-03
高速公路建造期间，隧道是一项重要的施工内容，在施工期间面临诸多阻碍与风险。

水文、地质及自然条件等因素，均会影响到隧道工程的稳定性，导致出现各种形式的地质灾害。

在此之中，涌水突泥已经成为隧道建造期间产生概率较高的一种地质灾害，在断层破裂带的作用下，体现出显著的突发特点，会耗费地表的水资源，使自然环境受到不良影响，容易产生围岩不牢固、地表下陷等问题，导致作业人员、机器设备、隧道自身等面临风险挑战，若处理不妥当，会降低隧道施工效率，并对将来的安全使用产生不良影响，甚至影响隧道项目的运营收益。

因此，项目负责人员应当深入探究涌水突泥的防范措施，降低隧道施工风险出现的概率，保证隧道的稳定，从而保证其能够顺利运作。

1隧道工程涌水突泥处置施工技术
涌水突泥尽管有一定的突发特点，然而也具有短暂性稳固的特征，为此，在产生了较为严重的涌水突泥灾害后，应利用恰当的时机采用科学的应对举措，一般采用的应对方案是先封堵，然后将水排出，最后增固。

在施工活动开展之前，做好前期准备工作，制订健全的施工方案，之后，依据地质状况优化施工计划；抓好现场监控工作，另外采用科学的防水措施，在全部工作准备充分后才可以动工建设。

1.1堵排结合处理
当涌水突泥段产生一系列突泥问题后，在解决期间，为防止病害的再一次出现或者发生其他施工风险，先要对类型近似的项目的处置结果加以探究，不可随意采用抽水清淤的方法。

对于涌水突泥段中具有的大体量的污水、砂石等，先采用地表钻孔的方式明确入孔位置，确保孔管进入较深部位后再从地表投入一些物料，大多是体积很小的岩石混凝土；之后，进行浆液浇筑作业，确保灾害产生区域路面的稳固，对淤泥进行阻挡；最后将水排出，将淤泥全部清理出来。

施工活动应当遵照堵泥与排水并重的准则，在溃口部位投入适量的物料，可对涌水与泥砂发挥阻挡作用，防止其涌到洞口位置，构成涌水突泥段疏水降压点，为清淤工作的开展创造良好的条件［1］。

为确保排水工作的顺利开展，要保证作业面岩体的牢固，为此，对溃口岩柱进行增固是排水作业中非常重要的部分。

需要注意的问题是，浆液浇筑过程中，水、过滤石、泥浆的比重要恰当，严控使用数量，如此能够防止大面积浆液浇筑土体砂石再次堵塞问题的发生，利用钻杆，自孔管下部从下到上逐渐抬高，逐渐疏通，等排水活动完结后，使用快干水泥将孔口封堵。

通过地表材料投入，做好溃口位置的封堵工作，让涌水量日渐平稳，确保涌水作业目标的达成。

因为不能确定灾害的危及范畴，同时，地质要素相对繁琐，虽然利用钻孔及排水的方式，还是会存在诸多的不良盲区，为避免盲目位置产生灾害，在浆液浇筑之前，一定要采用排水举措［2］。

以地表投料物对底部进行充填，构成泄水作业面，依据现实状况设定锚杆地点，且喷射恰当比重的混合泥浆，然后对边坡土进行处置，提升边坡稳固水平。

把防水板放置在平台面上部，设立钢筋网作为基础架构，利用合理比重的混合泥浆堵住底端，然后在四周搭建排水沟，确保排水坡面向外输出，将水转移至排水沟。

1.2全断面帷幕注浆施工加固隧道段
根据地下水特点及围岩土质，灵活地采取帷幕浆液灌注工艺手段，先通过全断面浆液浇筑方式实施大范围注浆，然后再进行局部区域浆液浇筑，最后采用补充的方式确保不会出现注浆的盲区。

在初始区域，相关人员要采取空口管，接着再为他们提供阻水处理，大
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2203-5640-1498
作者简介：蒋明明（1986—），女，本科，工程师，主要从事公路桥梁、市政道路技术管理工作。

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幅度提升岩体总体强度，确保前方岩体紧缩，外形发生一定变化，构成止浆岩盘，应当用最短的时间让掌子面呈现为闭合状态，闭合之后有助于作业面岩体维持平稳。

空口管注浆阻水起作用的范畴较小，由此，在选取注浆材料的过程中，要优先选取较易与岩体结合在一起的水泥，接着在后续注浆过程中，使用具备重叠性以及较高耐磨程度的物料。

可以优先采取水泥净浆，在实际注浆期间，优先采取定位预埋的形式提供钻孔处理工作，除此之外，还需要进一步提高掌子面围岩的硬度，确保岩体硬度可以负荷施工过程中所受的压力，在掌子面安置止浆墙，等到止浆墙浇筑结束后，从孔口管中向前钻进［3］。

钻孔作业完毕后，第一时间将泥砂清除干净，浆液浇筑之前，先将注浆机调节到最佳状态，如果相关设施难以运作，那么就要在第一时间处理事故。

根据预先明确的注浆量，进一步检查施工建材是否完整，然后再进一步安装注浆栓塞，向孔内浇筑浆液，若碰到无法钻动的碎石或者突然发生涌水突泥问题时，应当马上对围岩进行增固抑或从地表填充恰当的材料将水堵住，然后继续钻孔作业，到设计的深度之后，马上进行浆液浇筑。

在进行隧道掘进作业过程中，根据隧道地质基础，对围岩周边采取全断面帷幕注浆工艺增固。

2工程概述
本文所论述的隧道工程，采取分离式结构，在隧道进口位置的左端设计7个人行横通道，接着在右侧安置3处车行横通道，在贴近2个通道的间距在250~300m。

右端掌子面作业至ZK22+663的时候，发觉该地区均是砂土状的花岗岩地质，同时，掌子面右端产生了诸如涌水突泥的问题。

3涌水突泥区域组成和险情成因剖析
3.1涌水突泥区域构成
隧道的地质条件相对繁杂，针对涌水突泥地区岩层，需要通过诸多破碎带以及规模较大的裂缝带组成，它们的材料由风化花岗岩制作而成，表现为松散砂土状。

尤其是在涌水突泥的范围内，其泥沙质含量相对很高，这就说明富水相对饱和，表现为流塑状或者软塑状［4］。

3.2涌水突泥险情形成原因分析
3.2.1岩体松散
根据有关资料显示，涌水突泥区域通过多个表现为平行形状的压性断裂带构成。

该断裂带岩体表现为不同的风化状况，强度差异明显，在出现涌水突泥问题的过程中，受到流动性明显的地下水干扰之后，从断裂带不断地涌出，如此一来，就可以产生诸多全—强风化花岗岩所构成的粗细沙颗粒。

值得注意的是，细碎的断裂带导水性相对很强，这就容易出现涌水突泥问题。

3.2.2岩体应力变化
在挖掘隧道的过程中，能够让围岩的初始应力会出现不同程度的变化，原本较散、细碎的岩体受到自身重量及挖掘力的影响，此时，就会出现竖向的方位转移，从而造成断层段地下水出现下泄路径。

与此同时，粗细沙粒等风化物在水流作用之下往外流出，进而产生了一系列涌水突泥问题。

4涌水突泥险情处置技术
4.1加固涌水突泥区域
4.1.1平铺钢筋混凝土
相关人员要采集恰当节点，将直径Ø4mm、间隔距离为150mm的钢筋网平铺在涌水突泥表面，然后再将厚度为15cm的混凝土铺在表层予以封堵。

4.1.2布置平孔排水管
在涌水突泥位置，相关人员要预先安置平孔排水管，由此保证这一范围的稳定性，防止出现更多的危险事件。

4.1.3安置导管且浇筑浆液
相关人员选取0.5m×0.5m的尺寸，竖向打入尺寸为Ø42×3.5mm、直径为4m的钢管制作成的小导管，然后再将水泥—水玻璃双液浆灌到里边，可让涌水突泥地区凝固。

4.2加固涌水突泥影响区的初期支护
4.2.1增固钢拱架锁脚
为了防止涌水突泥四周的初支出现形状上的改变，此时，就要求在ZK22+700~ZK22+670位置加固钢拱架锁脚，换言之，就是在各榀钢拱架两侧的拱脚位置进一步添加2处直径为4m、尺寸为Ø76×5mm的钢管，焊接稳固之后，就能够利用浆液浇筑强化锁脚。

4.2.2增设棚架支护
在ZK22+700~ZK22+675区段拱起的时候，相关人员要加装一个棚架支护，也就是加工成多个12m、尺寸为Ø76×5mm的钢管，依据纵向4m、横向1m的距离予以设置。

一旦建设成功后，就要求将水泥—水玻璃双液浆浇筑至出现少部分水产生的钢管中，发挥封堵涌水、胶结岩体的功能。

之后，把出水量多的钢管当做泄水途径，在二衬作业时，把其堵住。

4.3钻孔排水降压
使用钻孔排水降低压力的方式，能够有效处理断层破碎带用水量多、水的压力过高的问题；能够让溃口浆液浇筑环境得到优化，确保注浆效果；还能够避免在承压水的影响下产生挖掘风险。

在洞的两端和临近洞的中间岩体上，设立2个泄水孔，规格为Øl08mm，可以实现排水减压的目标，能够让涌水突泥位置的水压大幅下降，让洞中围岩的作业条件得以优化。

为防止泄水导致岩体受损，应当在泄水孔施工完毕后，及时浇筑浆液，对孔进行清理。

为避免地下水大量流失，有效保护自然环境，浆液浇筑应当在涌水突泥影响地区二衬以后实施。

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4.4帷幕注浆改良地质
该项目拟使用帷幕注浆的形式，如此一来就可以实现改善地质的效果。

挖掘以前把水泥—水玻璃双液浆填到开裂的通道内，以发挥封堵涌水与胶结岩石的功能。

除此之外，还可以确保围岩的物理力学性能不断改变，大幅度提升围岩整体强度，提高围岩支护能
力，保证开挖顺利从溃口通过［5］。

具体步骤如下。

4.4.1止浆墙施工
在ZK22+689~ZK22+685区间，采取上、下台阶现浇C25混凝土手段，能够确保掌子面处在闭合情况下，作为浆液浇筑的止浆墙。

上台阶的高度是5m ，下台阶的高度是4.5m ，厚度都是2m ，宽楔口设计成30cm ，搭接部位设计成1m 。

为了进一步提高止浆墙的抗滑效能，相关人员可以沿着洞体设计接茬钢管，同时，确保它们能够形成环状。

然后，在止浆墙的帮助之下，开始掌子面前段ZK22+685~ZK22+665涌水突泥区域的浆液浇筑、填充、增固。

在此段浆液浇筑施工完毕后，可基于之前的支护，把改良之前的涌水突泥物全部清除，然后再继续实施和上文相同的止浆墙作业。

4.4.2钻注浆孔钻孔过程中，应当依照外环—内环、上—下、同环跳孔钻注的准则钻进。

浆液浇筑孔选择Ø130mm 钻头成孔，孔口管的材料为型号Øl27mm×5mm 、2.5m 长的热轧无缝钢管。

浆液浇筑段使用型号为Ø94mm 的钻头成孔。

为降低钻杆振动频次，确保成孔的精准度，钻孔机应当尽可能贴合止浆墙面。

钻孔偏差应当在5cm 以内，终孔误差不可超过孔深的1个百分点，保证钻孔部位达标。

在钻进过程中，若产生涌水突泥灾害，应当马上停止钻进，且及时进行浆液浇筑，之后再次钻进，一直到孔完成。

钻进期间，应当高度重视前方地质情
况，避免险情发生［6］。

4.4.3帷幕注浆
在浆液浇筑施工以前，需要在浆液浇筑模拟试验达到要求后，才能够进行浆液浇筑作业。

进行模拟试验，旨在确定浆液的充填率和扩散半径，合理确定浆液配制比，明确注浆压力、浆液注入量、胶结时长。

浆液浇筑施工进行过程中，可依照注浆模拟试验信息，即时调整有关参数，以确保浆液浇筑成效。

帷幕注浆的技术参数具体是：竖向注浆增固长度25m ；竖向增固范围5m ；浆液扩散直径3m ；浆液浇筑速度为5~110L/min ；浆液浇筑孔半径为47mm ；终孔的竖向间隔距离是2.3m ，环向间隔
距离2.1m 。

水泥浆和水玻璃液浆的比通常是1∶0.5~1∶1；模数大约为2.4；注浆初压即0.5~1.0MPa ，终压设即2.0MPa 。

倘若浆液属于单液浆，那么凝结时长大概是一两个小时；如果是双液浆，凝结时长为3~5min 。

4.4.4注浆过程管理
应当依照实验得出的结果进行浆液的配制，对配浆比重进行严格控制，水、水泥、水玻璃的偏差应当不超过±5%，添加剂依照±1%的标准加以管控。

搅拌时长一般在3~10min ，最长可达到30min ，以确保浆液搅拌充分，不可把搅拌不均匀或者包含有杂质的浆液运输到作业现场。

浆液浇筑的时候，应当按照先稀后稠、先大后小的准则，另外，应当逐步增大压力。

在注浆压力达到最高、维持10min 以上、最后的浇筑量在5L/min 以下的时候，此孔段浇筑工作便可完结。

每次浇筑结
束，都应当查看钻孔情况，以确保浆液浇筑成效［7］。

5结语
综上所述，在处置隧道涌水突泥地质灾害的过程中，因为注浆范畴较有限，不仅要针对溃口区段，还要监控隧道中的所有区域，所以这就会干扰到断面的检测及加固工作，要避免涌水突泥诱发一系列的地质灾害问题，损坏地表水均衡，从而威胁地层的平稳性。

在本文中，综合项目案例对隧道发生涌水突泥后的处置方案予以研究及运用，从而实现治理效果最大化。

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