涌水隧道施工技术控制研究

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【摘要】随着我国近些年逐步加大了对中西部地区的基础建设投资力度，同时更是逐步拓宽了该地区的交通线路，在部分偏远地区的线路工程更是需要逐步修筑隧道，而这其中仍然存在比较棘手的隧道涌水问题。本次研究通过与某隧道工程实例相结合，探讨涌水隧道的施工技术控制方法，提出“防、截、排、堵”彼此相互结合的涌水隧道的施工治理措施，同时运用辅助导坑引排涌水及超前注浆方式预支护，旨在为其他类似隧道施工提供借鉴意义。

【关键词】涌水隧道；施工技术；控制方法

在隧道工程的较长施工工期过程中，需要经过一系列复杂化的工作流程，其中对隧道涌水情况的施工治理，在施工过程中更是至关紧要。在展开涌水隧道的施工治理过程中，身为施工人员势必需要重视几点关键因素，包括环境因素、地下水流失因素、施工运营过程是否安全，要求能否经济、可靠、成本低[1-2]。针对缺水地区来讲，地下水尤为关键，与此同时假若并未妥善处理涌水隧道，必然会对隧道稳定造成较大影响。由此在展开施工设计过程中，对用水带到的施工中，施工人员更应当认真对待，以工程的具体情况为准，借助疏、堵不同的控制方法，进一步提升对涌水隧道的施工控制技术水平。因此本次研究通过以景德镇市西城区水系综合治理拦水闸新建工程为例，探讨如何处理涌水隧道的施工问题，为同类型隧道施工涌水处理提供可参考借鉴意义。

1工程概况

景德镇市西城区水系综合治理拦水闸新建工程，坐落在景德镇市城区昌江支流西河（又名大演水）下游，闸址位于新平桥上游94m处。综合治理拦水闸新建工程包含翻板闸、调节冲砂闸、景观水位调节隧洞、进口河道岸滩及昌南湖区五大主要部分。通过翻板闸等五大建设达到抬高水位的目的，形成上游昌南湖湖区景观水面，达到美化环境的目的。拦水闸建成后拦蓄的正常高水位为29.00m（较原河床正常高水位24m抬高了5m左右），西河下游从紫晶桥至新平桥之间可形成34.0万m2的昌南湖景观水面，既达到了退堤还水的目的，又满足景观用水需求，对城市景观、生态建设及发展旅游将起到巨大的作用。本工程等别为III等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级，是一座具有生态和景观双重效益的中型水利民生工程。本次推求断面位于闸址下游94m处（桩号4+446），即新平桥位置断面水位流量关系曲线。本阶段水位流量关系曲线按明渠均匀流公式推求。根据实际河床地质情况，表层主要为砂卵石，参照水力学上“我国天然河流河道糙率参考表”取值，现状岸坡有杂草，本次设计糙率取0.035。Q明=ACRi式中，A：河道过水断面面积（m²）；C：谢才系数；R：水力半径（m）；i：水面底坡；n：糙率，取0.035。

2开挖方法及钻爆作业

本工程景观水位调节隧洞洞身断面为圆形，长197m，洞泾2.5m。针对III级围岩段通过借助全断面开挖法完成施工，全断面开挖法施工，主要是光面爆破沿着隧道开挖线一次爆破成形。对IV、V级类围岩段主要采用浅进尺弱爆破完成施工。本工程隧洞由于富含地下水，因此主要采用的炸药为乳化炸药，具体的爆破方式导爆管爆破，电雷管起爆。对断面的爆破主要借助光满爆破技术，保证其整体效果能够达到周边眼炮硬岩残孔率在80%及60%中硬岩以上，前后两排炮的周边开挖轮廓错台低于10cm。

3施工方法及工艺

本项目采用楔形掏心法施工工艺原理，以隧道的轮廓开挖线涵盖隧道底部，依据具体轴向完成辐射类布孔。具体施工工艺如下：（1）针对地层的水量较为丰富以及构造相对较为复杂，对已开挖的断面采用浅开挖紧支护的原则。（2）喷锚支护：喷锚厚度10cm,混凝土C25。挂网钢筋Ø6.5，间距200*200。排水孔Ø50，间排1m*1m，孔深500mm，PVC排水管外漏50mm,及时将浅表水排除。（3）在钻孔作业施工过程中，由于掌子面透水量比较大，在开孔前首先在中心及周边孔用手风钻Ø50钻头，根据透水情况打4m深3至5个水平超前孔，将岩体内裂隙水或地下水卸荷排出，便于钻爆孔施工。由于该断面是圆形断面直径2,5m，钻孔深度2.0m每次进尺控制在1.8m。（4）涌水情况：在景观水位调节洞室桩号K0+085开挖过程中，60型挖掘机将地下裂隙断层挖开，瞬间压力涌水倾泻而出，2小时地下水填满整个隧洞。（5）涌水处理措施：对于洞室内积水采用大功率水泵强排水措施，将洞室内积水排干净后，在涌水出口根据出水情况架设两台7.5KW水泵将地下水抽排至洞口集水井，再由集水井排放到地方水系排出。在洞室内出水口两侧开挖500*500排水沟，将洞室内积水引排至洞口集水井，水泵排放到地方水系排出。调节隧洞采用进出口同时开挖施工，待洞室全线贯通后，所有积水采用水泵强排至出水口集水井，再由集水井引排至地方水系排出。（6）涌水封堵措施：由于地下水挖开后水位降低卸荷后水压力减小，用挖掘机将涌水口挖开，根据地下裂隙水坑道的大小选用洞室开挖石料，本工程采用装载机将50cm~80cm块石填满坑道，在涌水裂隙口扩挖2m左右用C25混凝土进行封堵，留1m*1m集水坑水泵强排水。（7）涌水封堵墙措施：景观水位调节隧洞全断面30cm厚C25钢筋混凝土衬砌。其他洞身段衬砌施工时采用水泵将涌水通过引水管引排至出水口集水井，涌水口作为最后一仓混凝土浇筑。衬砌前将1m*1m涌水口集水井用C25混凝土覆盖封堵只留50cm金属水泵管漏外面，待混凝土强度达到75%以上时，采用湿布条或棉纱将其堵死不漏水即可。然后对该涌水口段进行混凝土衬砌工作，至此涌水处理工作完成。

4涌水隧道段施工技术措施要点

（1）防。针对IV、V级较为破碎的围岩，通常存在较大的涌水量，通过预计隧道的开挖工作面前方存在承压水情况下，主要经由围岩破碎地段，通常伴随出现流沙、涌水等情况发生，在具体的施工过程中需要以实际工作为主因地制宜，构建地表沟槽导排系统，实施防渗透仰坡的地表处理，有效预防降雨及地表水渗透。（2）截。基于正洞外侧水源借助深井降水后，借助深井抽水排出储藏较为丰富的裂隙水，从而对正洞产生的动水和静水压力有效缓解，同时还有效拦截了地下水资源。（3）排。针对具备一定条件可以考虑的隧道，基于正洞水源下游侧方部位，完成一条洞底于正洞仰拱较低泄水洞的开挖，从而对正洞的地下水有效降排，或者借助水平超前钻孔的真空负压抽水法，将正洞地下水资源有效排除。（4）堵。施工前借助地质超前预报技术，将前方出现的水文地质情况有效探明，之后完成水的竖排或注浆，完成对前侧方工作面的具体水质情况及工程情况准确预报，以便完成对具体施工方案及注浆参数的准确制定提供相应的判断依据。借助钻研排渣取样法加以分析，准确记录水质水量及钻速的相应变化情况，观察开挖之后的岩面素描情况，从而对预报前方的地质及水文条件加以综合判断；挡墙施工程序坚持“先低后高、先主后次”的施工原则。具体到某一项待浇筑混凝土施工部位，按照图1混凝土施工程序进行。（5）注浆范围。通过对加固区域的范围大小确定，即对围岩涌水塑性破坏区域大小加以确定。通过以岩体力学及弹性理论，实现围岩在开挖通道之后的具体压力和重力具体分布结果加以确定，并且对塑性破坏区域的大小情况加以确定，即确定了最终应当加固区域的范围。（6）注浆数量及选择注浆材料。具体的注浆数量需要以加固区域所应当填充的地层孔隙数量加以确定，通常情况下不可能充分填实渗透的孔隙，即可达到相应的加围及堵水目的。在具体工程中实现对注浆总量的控制及估算，通常采用充填率加以确定。填充率=注浆体积孔隙总体积，因此注浆总量的具体公式为：Q=n•a•A式中，注浆总数量表示Q，被加固围岩的孔隙率及体积分别表示n、A，过去实践所证实的充填率为a。

5结语

针对涌水隧道的具体施工处理，通过在本次研究中提出“防、截、排、堵”彼此相互结合的涌水隧道的施工治理措施，同时运用辅助导坑引排涌水。针对涌水地段较为集中的情况，通过以围岩及用水量的具体情况，借助超前辅助导坑引排涌水，有效保障了隧道的施工安全。经过本次研究笔者认为需要基于如下几方面加以注意：施工阶段需要以先固结后开挖的施工原则逐一推进；施工中应当充分结合排堵防三项举措；针对其中的关键施工环节需要严格控制质量，从而有效控制整个工程的施工质量。

参考文献

[1]皮乾勇.关于隧道注浆涌水处理方案的研究——以天目山隧道为例[J].建筑工程技术与设计,2017(30).

[2]宁子涵.强涌水条件下碎裂岩体隧道快速施工技术探讨[J].中国高新科技,2018(10).66

作者:柴为民 单位:中国葛洲坝集团基础工程有限公司