隧道工程中突水突泥防塌方的应急施工对策研究

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隧道工程中突水突泥防塌方的应急施工对策研究 
■高越 
[摘要】软弱、富水区域的隧道工程施工,其技术应用环 
境更为复杂,突水突泥、塌方直接关系着工程是否顺利施 
工与人员安全。本文探讨分析了隧道工程中的突水突泥、 
塌方的应急施工与质量控制的相关内容,旨在提供一定的 
参考与借鉴。 

【关键词】隧道突水突泥塌方应急施工质量控制 

工程概况 某隧道工程所在区域岩溶水经裂隙后于泉点流 出。在水平径流带中地下水运动强烈,常沿裂隙及 断层面发育大量水平和倾斜的溶洞,构成相互连通 的地下通道;垂直渗流带中地下水升降变化剧烈, 常形成复杂的大型富水区、暗河。因此本隧道施工 中可能发生突泥突水、洞顶坍塌等。 本隧道工程采用“以排为主,防、排、截、堵 结合、综合治理”的防排水原则,对岩溶较发育段, 富水及破碎带等突水突泥和塌方高风险段采用如下 对策: (1)对地下水发育,施工时可能产生突泥涌水 危及安全的岩溶发育地段、断层破碎带,采取“排 水降压、注浆加固、加强超前支护、加强衬砌结构” 的综合治理原则。 (2)对隧道施工可能揭示的溶洞采取“查溶腔、 定范围、判性质、综合治理”的处理原则。 (3)施工中揭示岩溶管道水、暗河时,采取“以 排为主”的治水原则,并尽可能维持原有径流路径。 同时,在超前预报过程中,充分利用平导揭示 地质情况,根据正洞与平导的位置关系、地质理论 等,采用作图法等手段预报正洞地质情况。在此基 础上,正洞采用地震波反射法、地质雷达、红外探 测法和时域瞬变电磁法等物探手段和加深炮眼、超 前钻孔等钻探手段,对隧道地质情况进行预测。 二、 隧道施工中常用突水突泥防塌方对策分析 1.排水降压措施 排水方式包括:超前钻孔排水、泄水洞排水及 平导排水等方式。 根据地勘资料及辅助坑道设置,平导预设计排 水方式采用超前钻孔排水,必要时设置导坑排水, 通过超前地质预报,确定出水点位置,并分析水量、 水压,据此在出水点周边通过增加排水孔对地下水 进行排放:正洞优先采用超前平导排放地下水,必 要时通过平导设置集水钻孔,以实现降低正洞水压 和水量。超前排水孔的布置方式、孔数、排水孔长 度根据超前地质预报结果确定。 正洞及平导溶岩段重点探明岩溶发育程度、地 下水赋存情况、断层破碎带位置、宽度、填充物状 况等,并进行洞周隐伏岩溶探测。 排水过程中,加强围岩变形监测,尤其是洞内 变形及地表变形;加强地表水位监测,分析地表水 与地下水的联系;加强洞内涌水量、水压、排水水 质的量测及分析。根据监测结果,综合分析,调整 优化排水方式或终止排水。 2.超前注浆措施 注浆方式包括超前帷幕注浆、超前周边注浆、 超前局部注浆、径向注浆等。 超前帷幕注浆:在透水岩(土)内,以加固岩 (土)体、封堵地下水运移通道为目的,通过注浆 在隧道开挖轮廓周边及前方一定范围形成“桶”状 注浆固结体的注浆方法。 超前周边注浆:通过注浆在隧道开挖轮廓周边 及前方一定范围形成“筒”状注浆固结体的注浆方 法。 超前局部注浆:针对前方个别出水点、局部软 弱岩(土)体以加固岩(土)体,封堵地下水运移 通道为目的,通过注浆在隧道开挖前形成“某一特 定范围”注浆固结体的注浆方法。 施工中结合超前地质预报及开挖揭示情况,对 前方岩体涌水量、水压、介质性质、分布范围、分 布长度以及对施工的影响,确定是否实施超前注浆, 并优化调整注浆方式、段落、注浆参数,确定合理 有效的注浆方案。若超前地质预报揭示隧道前方存 在局部大股突水或涌砂突泥风险较高时,采用超前 局部注浆;若隧道开挖后开挖轮廓面出现较大面积 渗水、浸水,结合现场实际情况,采用径向注浆加 固岩体或堵水。 3.水文监测 隧洞洞内涌水预测方法:以超前钻孔探水为主, 相似比拟法预测为辅。同时,施工中加强地表水与 地下水的测量,建立监测系统,同时收集隧道所在 区域的权威气象资料,分析大气降水及地表水与地 下水的关系,以及地下水对隧道的影响,并制定安 全预案。 三、 富水地段防排水应急施工对策 本隧道通过富水区、暗河,因此易发生洞内突 水突泥和塌方,对隧道施工的危害很大,施工中必 须采取相应的防排水措施,一旦发生涌水,应迅速 排出,以防大量地下水涌入洞内,造成危害。 加强地质预报。根据设计文件,在开挖即将进 入设计富水地段时,加强前方的地质预探、预报工 作,准确掌握前方地下水含量、压力、分布,并结 合预测结果设置超前探水孔,判断是否有发生涌水 的可能。根据水源补给、涌水量和突出水压等预测 预报情况及设计要求,分别采取帷幕注浆、超前注 浆、超前局部注浆、径向注浆堵水措施;超前钻孔、 管道引排等方法,排除部分地下水,减少水量,降 低水压。 采用上部弧形导坑预留核心土法、台阶法等开 358 挖方法,并辅之以超前小导管预注浆止水(浆液为 水泥一水玻璃双液浆)穿越突水段。按顺序分部开 挖隧道断面,施作支护。支护系统锚杆由厚壁小导 管代替,施作支护时,根据渗漏水的情况,在各渗 漏水处钻眼引水,设置弹簧排水管。在大面积淋水 或水流量仍很大的情况下,设置多层弹簧排水管, 通过弹簧排水管将水引入墙脚纵向排水管,流入排 水沟将水排出洞外。富水地段备足抽水设备,加强 施工用水、排水管理,防止拱脚和基底浸泡。 

四、 断层地段突水突泥防塌方应急施工对策 
本隧道涌水在较厚断层易导致突泥,造成塌方, 
而且使隧道周围岩体产生空隙以至大体积的空洞, 
危害更大。 
施工中,首先要依据地质超前预报及断层或溶 
洞规模及填充物的性质,提前采用超前帷幕注浆或 
超前小导管预注浆进行封堵,加固地层并堵水。 
当瞬时出水量达到4O m /h( 75探孔)、压力 
在o.06Ma以上的突水和初期支护变形、开裂明显时, 
应启动应急响应措施。 
出现突泥时,必须尽快将口堵住。堵塞的材料 
以钢筋、钢管和型钢为骨架,填塞草袋,劈柴和木 
板。堵口后,喷混凝土将其封闭,加固周围洞身; 
然后沿开挖面周边设超前钢管支护,采用直径 
42mill无缝钢管,必要时两层、三层重叠,形成“套 
管”以增大其抵抗松散地层压力的能力。同时在此 
断面附近设置监控量测点,监控围岩收敛变形情况。 
隧道开挖可能引起突水突泥,采取“以排为主, 
防、排、截、堵结合、综合治理”的防排水原则, 
采取“排水降压、注浆加固、加强超前支护、加强 
衬砌结构”的综合治理原则,保证施工安全。施作 
超前泄水孔,小导管注浆对隧道围岩进行圃结,注 
浆加固范围严格按设计要求。对注浆盲区、注浆后 
的岩面渗漏水应采用小导管法补注浆。 
五、结语 
综上所述,复杂地质条件下的隧道工程施工中 
存在的突水突泥以及塌方问题,对工程质量与施工 
安全有着重要的影响。施工人员应做好超前预报工 
作,准确探明施工区域地质水文条件,采取针对性 
措施进行预防和应急处理,全面控制施工质量。 
参考文献 
[1]高保童,王琪.隧道涌水塌方成因机制分析及处 
治技术[J].公路交通科技:应用技术版, 
2015(11):190—192. 
[2]岳伟.突水突泥风险隧道施工技术[J].内江科 
技,2011(5):118—119. 
(作者单位:中铁十九局集团第--T程有限公司, 
辽阳111000)