高岭隧道涌水原因及处治措施研究

杨欣　卢浩　刘斯坦

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-5811（2013）03-0200-01

摘要：目前在隧道施工过程中遇到的地质灾害问题日趋突出，其中涌水问题已成为公路、铁路等一系列交通基础设施建设工程中一个非常严重的地质灾害问题。本文结合高岭隧道涌水塌方地段地质调查，前期勘察及开挖资料，就高岭隧道施工中的地下涌水问题，提出了“以堵为主，排堵结合”的处理方案，根据本隧道的涌水特征进行了水泥-水玻璃双注浆的方案设计，依据注浆处理前后隧道排水量的对比，对注浆的效果进行了评价。

关键词：隧道 涌水 水泥 水玻璃双注浆

1.概述

高岭隧道进口位于张家河村北，结张家河大桥，隧道全长6333.45米，最大埋深376米，属深埋石质特长隧道。在隧道勘察区内，不良地质现象主要有泥石流与断层破碎带等，根据隧道工程地质调绘及钻孔揭露，隧道南北进出口位于基岩山坡上，坡形较完整，洞口段未发现滑坡等不良地质现象，依据隧道围岩体基本特征，及其围岩级别划分依据，隧道围岩可划分为Ⅲ-Ⅵ级，分别占隧道长度的22.26%、31.42%、43.79与2.53%。

隧址区地表水较发育，勘察期间多见泉点出露，。地下水以第四系松散层空隙性潜水和基岩裂隙水为主，呈不连续状，水位线不连续，富水性差异较大，水位动态变化较大，总体而言，三级与四级围岩段地下水不发育，五级围岩段，局部会出现线流情况，水文地质条件相对简单。在六级围岩段，岩体破碎，洞室可能会出现涌水现象，该段地下水具有一定的承压性，断层部位可能会出现涌水，甚至突水。

2.高岭隧道涌水原因用[1]-[3]

高岭隧道在经过断层后，掌子面涌水量突然猛增至7000m3/d左右，有时甚至达到8000m3/d，涌水长发生在掌子面靠近拱腰处，出现突然，涌水量大，持续时间长，常带动散碎围岩倾泻而出，形成泥石流。

隧道断层带涌水与隧道开挖区的水文地质环境有密切的关系，经分析，高岭隧道断层带发生涌水的原因主要有以下三点：

（1）补给水源

高岭隧道周边无小溪、河流、湖泊、池沼等水源，地下也无暗河存在，地下水的来源主要是大气降水，隧道所在区域虽然其后干燥、降水较少，年平均降水量仅为400mm左右，但是，涌水塌方段刚好位于山体低洼地带，形成很大的汇水区，降雨及远山地表水可汇聚于此。

（2）储存条件

断层段岩体受反复地质运动的影响，地质构造极为复杂，受两边岩体挤压和多次竖向拉伸作用的影响，岩石破碎，透水能力强，裂隙空隙大，地下水在该区域运移通畅，储存空间广泛。隧址区地下水主要为基岩裂隙水、第四空隙性潜水。基岩裂隙水分布于隧址区基岩裂隙及构造破碎带中，主要是变质岩的构造裂隙中，接受冲沟地表水、大气降水的补给，径流滞缓，排泄于沟谷及地势较低的第四系堆积物中。第四系空隙性潜水主要储存于第四系沙卵砾石层中，主要接受山区基岩裂隙水、大气降水补给，向下游排泄，水位埋置较深，含水层较厚。

（3）连通条件

隧道涌水段山体中断层带及其影响带内劈理、揉皱等次级构造较发育，透水性强，且山体内这些断层、相互交接，部分互通向上延伸于地表，向地下延伸极远，深于隧道所在部位，形成隧道与地表水之间连通的通道，使地下涌水得到源源不断的补充。

高岭隧道断层段围岩为压碎岩。角砾岩和断层泥，均为松散、破碎体，自身钙质胶结性差，围岩透水性强，连通条件好，断层裂隙发育，断层水静储量大。在隧道掘进过程中，通过断层破碎带时，就会切断地下水的正常运移路径，当该破碎带的松散岩体中富含大量地下水且水头密集，则隧道周边围岩中，处于一定水头差的地下水就会沿着断层中的裂隙间涌入临空面，如果这个水头差值很大，那么就会形成涌水，当周边地表水或地下暗河等水源补给充足时，就会造成联系涌水。

3.高岭隧道涌水处治措施

目前国内外隧洞施工中，涌水处理的方法大体分为两大类，即排除涌水的方法（排水法）和阻止涌水的方法（止水法）。由高岭隧道涌水原因分析可知，高岭隧道断层水存储丰富，地表水补给充足，连通条件好，开挖后地下水能得到源源不断的补偿，如果采用排水法，由于地下水补给充分，势必导致水害治理工作进行的不彻底，给工程带来各种水害影响，产生不良后果，同时涌水会把围岩裂隙中的填充物质一并带走，使得地下水运移更加畅通，增强了地表降水的补给速度。所以高岭隧道涌水处理不能采用排水法，只能用止水法。高岭隧道采用超前帷幕预注浆处理措施。

隧道围岩超前注浆，就是在施工掌子面发射状布设超前注浆孔，用高压把浆液充填到岩体裂隙中，通过浆液的凝固结石，从而减少裂隙的宽度，增加裂隙的粗糙度，并且裂隙面受到注浆压力作用而被压紧，变为闭合状态，起到减少围岩渗透系数，降低围岩渗透性的作用，固结堵水后再开挖掌子面。隧道超前注浆堵水所用材料以水泥砂浆和水泥化学浆液（主要水泥-水玻璃浆液）。注浆处理采用前进式和全孔一次压入式两种注浆方式。如果钻孔过程非常顺利，未遇到泥夹层或涌水突泥，那么就一次钻孔到设计位置，此采用全孔一次压入式注浆，当钻孔过程中遇到泥夹层或涌水，应该立即停钻，采用灌一段钻一段的分段前进式注浆，直到完成注浆，如注浆压力长时间不上升或上升缓慢，则采取间歇式注浆。

4.结论

（1）对本隧道涌水选用水泥-水玻璃双液帷幕注浆处理后，效果良好，在掌子面前方一定范围一定范围内形成了固化区，围岩的密实度和紧密度得到显著增强，隧道的涌水量明显减少。

（2）通过注浆处理有效的减少了地表水的流失，未造成地表水源干枯，泉水减流，周围居民、学校及单位生活与生产正常运行。

参考文献：

[1]沈春林.1998.防水工程手册[M].中国建筑工业出版社，1998-06.

[2]王晓琼.隧道防水体系施工技术[M].山东交通科技，2009（06）.

[3]王建秀，等.隧道涌水量的预测及工程应用[N].岩石力学与工程学报，2004，23（7）.