浅谈湖山隧道凝灰岩突水及处治措施

赵小荣

（中铁十二局集团一公司，山西 临汾 041000）

1 工程概况

湖山隧道是漳州南联络线南靖至龙海高速公路唯一的一条特长隧道，左线起讫桩号ZK22+356.53～ZK25+620，全长3263.47米，全隧道纵向设单向坡+2.275%，进出口高差达74米。我标段承建任务是出口ZK24+402～ZK24+620段共2218米，总高差50米，为反坡排水隧道。全隧道主要以Ⅲ、Ⅳ级花岗岩和凝灰岩为主，岩质坚硬、节理裂隙发育。

2 地质特征

隧道区域属侵蚀低山～丘陵地貌区，隧道区域地层自上而下主要为第四系全新统残坡积粉质粘土、黏性土、碎石土和燕山晚期花岗岩及侏罗系上统南园组凝灰岩其风化层组成。隧道区上覆盖层为第四系全新统地层，下伏地层为燕山晚期花岗岩及侏罗系上统南园组凝灰岩，两套底层之间呈不整合接触。地区特殊性岩土主要为花岗岩残积土，该土的水理性质差，强度和稳定性与黏粒含量大小关系十分密切，在水的浸泡、冲刷、侵蚀等作用下，土的工程力学性质急剧下降。

3 水文特征

项目所在地属福建亚热带季风气候，地表植被茂密，受台风影响降雨量大，雨季时间较长。地下水环境复杂,受季节影响较大，主要赋存于山间凹地、冲沟、虾池、鱼塘之中。根据钻孔水文地质观测，道路沿线地下水主要有：松散堆积物孔隙水、基岩裂隙水两大类型，地下水较发育。

4 发生突水的原因

2012年9月13日，湖山隧道出口右线施工至掌子面K24+445发生突水，突水量达120m3/h。如图1所示。本段原设计为完整坚硬的微风化凝灰岩，地下水出水状态以点滴状为主，围岩级别为Ⅲ级，支护参数为S3。现掌子面实际围岩以中风化凝灰岩为主，节理裂隙十分发育，围岩整体较破碎，左侧拱肩处钻孔内有一股高压喷射状水柱，掌子面其他部位多呈股状出水。为确保安全项目部及时暂停掌子面开挖，一方面加大措施对突水进行抽排防止淹没掌子面，另一方面及时通知监理、业主及设计单位，对现场进行地质地形调查并制定出处治方案。

图1 湖山隧道右线K24+445掌子面突水照片

湖山隧道路线区植被特发育，通视条件差，为找出水源，项目部多次组织人员进行现场勘查。湖山隧道突水主要来源为地下水，而龙海雨季集中在三至六月，每年六至九月常有台风袭来，台风带来暴雨或大暴雨，造成洪涝灾害。雨季时间长，雨水不断的补给地下水，地下水充裕，同时湖山隧道埋深大，水位处于高压状态，隧道节理裂隙极其发育透水性强。“高压、富水、不良地质”三者不利最终导致发生突水。

5 治理突水的技术方案

本着“一次根治、不留后患”的原则，结合现场施工条件以及业主对工期的要求，综合考虑经济及社会效益，最终决定，将湖山隧道出口右线K24+445～K24+410段共35米支护形式由原设计S3变更为突水加强型参数施工。对突水采用排堵结合的施工方案，尽量不破坏山体的地下水循环。对掌子面左侧拱肩处高压股状水采取引排为主，对其它部位压力小呈线状、股状水采用超前小导管注浆与径向注浆相结合封堵的方式，同时在衬砌与围岩之间做严密的隔水层等工程措施，将漏水处理在初期支护隔水层确保二衬安全。同时加大排水力度，由专人24小时专门对突水进行抽排，确保隧道正常施工。

5.1 加强型初期支护

考虑到突水水压对支护的破坏及初支隔水层的施工，围岩虽然为III级但突水段采用加强型复合式衬砌，初期支护由3.5m中空锚杆、单层Φ8钢筋网、26cm厚C20喷射混凝土、I18工字钢钢拱架组成，并配以Φ42超前小导管形成拱圈堵水帷幕，C25模筑混凝土作为二次衬砌抗渗要求不小于S8。初期支护与二次衬砌之间铺设复合防水层，并加密排水盲管的间距。突水加强型衬砌参数如图2所示。

图2 突水加强型衬砌支护图

Φ42超前小导管前端呈尖锥状，管壁四周钻6mm压浆孔，尾部1.0m不设压浆孔，超前小导管保持至少1m的搭接长度。小导管内注水泥、水玻璃双液注浆，注浆参数如下：(1)水泥浆水灰比1：1（2）水玻璃掺量为水泥用量的5%（质量比），水玻璃浓度35玻美度，模数2.4。（3）注浆压力控制在0.5～1.0Mpa。小导管从工字钢腹板穿过尾部焊接于钢架上。

5.2 径向小导管后注浆堵水

初期支护施作完成后，为了充填初期支护后面因涌水冲蚀喷混凝土形成的空洞，并加固围岩提高堵水能力，对初支表面有淋雨状、线状出水的地段，以隧道开挖外轮廓线以外5m范围进行径向注浆堵水，如图3。对于围岩裂隙雨淋状出水，点较集中处采用第一种注浆方法，如图4所示，对于单个裂隙雨淋状出水点，径向注浆采用第二种方法，如图5所示。注浆结束最终压力为净水压力的2～3倍。注浆材料采用采用425水泥浆液，水泥为普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=0.6～1.1。注浆效果不好时，采用水泥、水玻璃双液注浆。

图3 径向注浆堵水示意图

5.3 防排水系统

突水段防排水系统如图6所示。对于大股集中出水在初期支护时应通过Φ10cmHDPE波纹管直接引进隧道Φ40cm侧边沟。防水层设于初期支护与二次衬砌之间，二次衬砌外水流直接通过EVA防排水板汇至衬砌墙趾处的Φ10双壁打孔波纹管（纵向排水管）通过Φ40cm侧式透水管引排至洞外。纵横向排水管采用三通连接，HDPE管打孔大小Φ3@30mm，环向范围270度，采用机械打孔及外裹无纺土工布，以防淤塞，施工时保证纵、横向排水管不被压碎和堵塞，以确保排水系统畅通。初支时在渗漏水较集中处铺设Ω型弹簧排水管。路面基层下采用Φ10cmHDPE双壁打孔波纹管，间距10m设置防止地面冒水，有仰拱段设于施工缝、变形缝处，将路面基底渗水引入路基排水沟。环向排水管采用Φ5cmHDP打孔波纹管，按5m的纵向间距设置。其安设在防水层前进行，Φ5cmHDP打孔波纹管与预埋在边墙内的纵向Φ10cmHDP打孔波纹管连接。

图6 突水加强段衬砌防、排水布置图

7 结束语

突水是隧道工程施工中经常遇到的一种人为激发的严重的地质灾害,实际工程中,突水灾害往往给国家造成严重的经济损失和工期的延误，更有甚者可能会造成较大的人员伤亡和环境影响，突水灾害是毁灭性的。因此，在隧道发生突水灾害时，采取积极有效的应急措施以及正确的治理方案，不仅能够有效的阻止灾害进一步的扩大，保证施工安全，还能确保工程质量不受影响。

[1]张梅高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心2010.2

[2]林作雷厦门翔安海底隧道施工关键技术要点福建科学技术出版社2010.4