隧道富水施工技术要点及难点

隧道富水施工技术要点及难点

发表时间：2018-08-15T10:06:04.063Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：李永刚[导读] 摘要：通常在隧道施工过程中，所遇到最大施工难点是地下水的处理方法，这是由于一旦在隧道工程施工中出现富水突发问题，将会给隧道工程进度带来极大的影响。

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摘要：通常在隧道施工过程中，所遇到最大施工难点是地下水的处理方法，这是由于一旦在隧道工程施工中出现富水突发问题，将会给隧道工程进度带来极大的影响。但是由于施工现场水文地质条件和土层围岩特质都并不完全相同，因此在实际施工中很难完全进行富水预防工作，所以，如何高效地采取有效及时的措施来对突发富水进行治理就显得非常必要。

关键词：隧道；富水；施工技术

1隧道富水的影响与危害

在隧道开挖施工的过程中，常常会出现地下水位高于所挖隧道基层的现象，或者是地下水位与隧道基层标高基本在一个水平面上，则在施工中发生富水现象就是很难避免的。当隧道施工出现涌水现象时，会造成一些不利的影响，主要有以下几类：（1）伴随涌水，掌子面的稳定性降低；这种问题尤其是在采用矿山法进行隧道施工中最易发生，因为矿山法是以掌子面自己稳定为基础的，然而在存在裂缝的土砂围岩与薄弱围岩中，涌水会减弱掌子面的稳固性，较易致使掌子面坍塌。

（2）随着涌水，隧道的支护功能减弱；涌水导致围岩和喷混凝土的附着减低，锚杆的锚固材料较易丧失，导致支护成效减弱。

（3）基底泥泞化；作业过程中，隧道底部水分占比较大，施工设备的行进对基底产生影响导致其泥泞化，致使施工速度与安全水平下降。泥泞化突出的地方同样会致使支护下降，对隧道稳固性所产生的影响是不可小觑的。

（4）由于地下水位下降导致底层沉降：地下水位下降会导致地层下降，同时在很大程度上影响地表的构筑物。地下水位下降由于比地表下降的范围大，不但在隧道周围，乃至100米之外的地方，在粘性土位置，同样会产生地层沉降问题。

（5）地下水位下降导致水井干枯。

2.隧道富水区域施工

2.1工程概况

太焦高铁太谷隧道全长11497m。位于太岳中低山区，沿线地形起伏较大，地形陡峻入口，隧道最大埋深约383.41m。隧道区属汾河水系，主干支流为乌马河，乌马河为太谷县内第一大河流，根据地下水赋存条件，含水介质及水力特征有第四系松散岩类中的孔隙水、基岩浅部的裂隙水以及构造破碎带中的构造裂隙水。

2.2制定方案

2.2.1综合地质超前预报

涌水之前，主要借助TSP203、超前水平钻探等对其进行专业的地质预报分析。最终通过有效的验证说明，对于整体的基本构造进行说明，同时指出富水情况。斜井掌子面斜5+790可能会有泥沙的出现，因此需要对整体施工进行有效的处理，一般借助水压测量等对整体进行专业的预报分析，借助各项资料说明最终结果。

2.2.2注浆堵水、开挖防水及支护

针对高压富水区域的注浆堵水以及开挖防水建设进行施工，需要充分的结合相应的水压、地质情况、参数、注浆技术等进行分析说明，此外还需要利用钻爆法、多方联合支护技术对其进行有效的开挖支护操作。高压水泥的断层处理需要借助双层管棚进行合理的支护建设，设置管注浆进行加固处理，此外还有全新的钢架结构作为辅助，能够有效的规避水泥外漏的问题，顺利经过高压富水断层破碎带。具体施工过程中，断层开挖的基本方式是软岩施工、支护处理、临时回填等，此后根据岩部的具体施工进行充分的说明，有效的规避隧道断面岩土处理不到位的各种情况。

2.3隧道内通风和防尘控制技术

一般来说，隧道的修建都需要进行爆破。如果爆破后直接进行作业，就会对施工人员造成极大的身体伤害。因此就需要施工队采用一定的方法，来降低爆破所产生的烟尘。其中有效的方式就是洒水操作。通过水来中和空气中的烟尘，这样能够保证施工快速进行。而不需要等待烟尘自然散尽。同时，因为爆破只是炸出一个缺口便进行开挖，其内部的空气稀薄，就需要使用器械进行供气，否则会导致人员的呼吸困难。

2.4施工排水控制方法

一般来说，对隧道影响最大的元素就是水。因此在建设隧道的时候需要考虑如何进行防水和排水的处理。这种处理中，一般采用多种方式结合。将防水、堵水、排水几个项目整合成一个统一的水系统。这个水系统能够全方面地针对隧道中出现的水进行处理。尤其是雨水和地下水。这两种水对于隧道的杀伤最大。如果隧道的防水措施不够好，很容易在隧道的顶部发生渗漏，导致顶层结构内部积水，造成隧道顶部的坍塌。而地下水的排除则需要依靠排水沟。如果排水沟设置的不好，就会导致地下积水，在冬季的时候，一旦发生冻结，就会对路面造成巨大的杀伤，让路面出现断裂或者破损的情况。

2.5富水区注浆技术

2.5.1隧道局部超前预注浆堵水

局部超前预注浆堵水段落按照地质详勘报告及探水结果来确定，注浆材料主要采用单浆液，困难时采用水泥－水玻璃双液浆。注浆范围为出水通道范围内、隧道开挖外轮廓线以外5-6ｍ，单孔注浆有效扩散半径Ｒ＝3.6ｍ，注浆结束最终压力为净水压力的2-3倍。

2.5.2隧道超前帷幕注浆预加固

当超前探水孔中出水量过大时，需对隧道采取全断面超前帷幕注浆措施进行预加固。全断面深孔预注浆分2次进行，第一次钻孔数22个，第二次钻孔数24个，第一次注浆孔位离开挖边界0.5m，第二次注浆孔位离开挖边界１．０ｍ，第一次注浆孔的外插角为9.3°，第二次注浆孔的外插角9.7°。为防止串浆，第一次注浆与第二次注浆之间宜间隔2～3h。注浆材料主要采用单液浆，困难时采用水泥－水玻璃双液浆，水灰比为0.6～1.1，水泥浆与水玻璃体积比1∶0.5，凝胶时间根据现场情况确定。当注浆压力达到３ＭＰa，进浆量小于1Ｌ/min且压力升高较快时，则可停止注浆，最大注浆压力不能超过５ＭＰa。

2.5.3隧道后注浆止水

在隧道施工过程中，施作初期支护后，若仍出现渗漏水情况，需进行隧道后注浆止水。对于出现大面积淋水或严重渗漏水现象，采用全断面注浆止水；而对于局部大量涌水或严重渗漏水时，采用局部注浆止水。注浆前，先对围岩进行了现场注浆实验，确定采用水泥－水玻璃双液注浆，终压采用静水压力的1.5倍，不低于2MPa。水泥浆水灰比1∶1，水玻璃模数为2.6，浓度为35°Ｂé，水泥浆与水玻璃体积比

1∶0.3，缓凝剂掺量为水泥用量的2％。注浆时按跳孔间隔方式进行，从水头高的一端开始注浆。当注浆压力达到设计终压并继续注浆10min 以上，或单孔注浆量与设计注浆量大致相同，且进浆速度小于20Ｌ/min，可以结束本孔注浆。待一个注浆段的注浆孔全部注完后，钻检查孔对注浆效果进行检验，检查孔数

量不少于总孔数的5％且不小于3个，并取岩芯观察填充情况，同时检查孔内涌水量不大于5Ｌ/min，否则应加密钻孔注浆，补充浆液。

2.6超前小导管施工

2.6.1施工工艺

小导管建设为20～30cm长的圆锥状，另外一端设置的有6～12mm钢筋箍。正常100cm范围内不开孔，后续间隔15cm就会有10mm泄水孔。小导管最后需要固定在钢架中，同时注浆的导管需要按照要求严格设定，整体质量要有相应的保障，注浆终压0．5～1．0MPa。一般情况下户在封闭的环境中完成注浆操作。

2.6.2泄水孔

（1）纵向超前泄水钢花管。有效的保证隧道上、水压、以及涌水量的正常施工，开挖建设需要设定5根纵向泄水孔，对水流进行合理的引流。使用的是热轧无缝钢管，基本参数为：外径108mm，壁厚8mm，孔深47m，水量增多的区域需要设定外插角1°～2°。泄水孔间距30cm，孔径20mm。

（2）径向泄水钢花管。要想最大限度的减少水压以及涌水量，对整个施工建设做出保证，就需要设置42mm径向泄水钢花管，合理的把水流引到正确的区域。帷幕注浆直接把水转移到轮廓线之外，并且结合排水管进行处理，开挖施工区域需要进行减压设置，能够适当的降低整体的压力，确保整体施工的安全性。

结束语

总之，在隧道施工中对富水问题进行治理是一项工程施工难点，必须要做好预防工作，积极应对事故问题，及时采取有效处理方案进行治理。上文通过分析富水问题的危害指出加强治理涌水现象的必要性，并以实际工程中的双液浆止水技术为例，来分析了隧道工程中的涌水治理施工技术方法，希望能够为相关人士提供一些借鉴依据。

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