浅谈隧道施工阶段地下水的处理对策

刘振阳

摘 要：随着国民经济的发展，隧道建设取得了长足的进步，隧道数量与隧道长度都出现了较高的增长。与之相伴随的另一个问题是：在隧道施工中，经常发生渗漏、突水、涌水等水害，不仅影响施工，威胁隧道稳定，而且还会导致地下水位下降，对隧道周边居民用水造成不利影响。因此，必须认真研究隧道施工阶段地下水的处理对策。本文将就此展开阐述。

关键词：隧道施工;地下水处理;对策

中图分类号：U457.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0130-02

在交通运输业蓬勃发展的大背景下，国内隧道建设也在不断提速。据交通运输部统计，截止二〇一七年，全国公路隧道已达16229座，长度达1528.51万米，其中特长隧道902座（总长401.32万米），长隧道3841座（总长659.93万米）;全国铁路运营隧道超过14100座，长度超过1412万米;其中长度超过10公里的特长隧道有102座（总长141.1万米）。

而隧道水害的问题也显得更加突出：许多隧道出现渗漏，还有一些隧道发生突水、涌水。为保障隧道施工质量，有必要认真研究地下水处理对策。

1 地下水

地下水指的是埋藏于地表以下各种形式的重力水。

根据地下水埋藏条件、含水裂隙特点，可以将地下水分为不同的种类;其中对于隧道施工影响较大的几类地下水，分别是：

1.1 上层滞水

上层滞水在于地下包气带内部。它是降雨或地表水渗透进地下后，因包气带内部隔水层的阻隔聚集而成。上层滞水埋藏较浅，具有自由水面，水量较小，受季节影响较大。若隧道施工深入包气带，上层滞水便会以突水形式涌入隧道，影响施工安全[1]。

1.2 潜水

潜水多埋藏于第四系沉积岩中，在裂缝、溶岩中也有潜水的分布。潜水具有自由流动性，在地下形成径流，常被居民用作饮用水源。在隧道施工中遇到潜水，容易发生涌水。

1.3 承压水

承压水位于两个隔水层之间，受到自身重力及压力的作用，因而得名。承压水没有自由水面，不受季节变化的影响，水位稳定，常被居民用于日常生活及农田灌溉。承压水若涌入隧道，可破坏隧道的稳定性。

1.4 成岩裂隙水

多分布于岩浆岩的裂隙之中，分布面积较小，但水量较大。在隧道施工中发生的岩体失稳破坏，多与岩裂隙水活动有关。

1.5 构造裂隙水

页岩、泥岩、沉积岩等岩石受构造运动应力作用，形成构造裂隙。位于其中的地下水即为构造裂隙水。构造裂隙水通常有导水通道，在隧道施工中可引发较大涌水事故。

1.6 岩溶水

岩溶水位于岩溶裂隙中，有统一的潜水面。岩溶水分布不均匀，可接受地表水补给。岩溶水水量大，流速快，若发生涌水，可直接淹没整条施工中的隧道。

2 地下水对隧道造成的危害

地下水可导致岩体产生剪切运动，改变岩体内充填物的物理性质，将其从固态转化成液态。地下水的酸性较强，具有很强的侵蚀作用，可溶蚀隧道岩层中的石灰岩、石膏等成分，形成裂隙、空隙;还可腐蚀钢筋混凝土。

有统计表明：目前，国内大约70%的铁路运营隧道存在不同程度的水害，其中一千五百多座隧道因渗漏严重，影响铁路运营。在隧道开掘中，经常出现涌水，不仅危害施工安全，而且会造成地下水位迅速下降，影响周边居民正常生活用水与农业用水。因此，在隧道施工中，必须认真做好地下水防水、排水。

3 隧道施工中的地下水处理对策

3.1 运用先进技术，进行地质预报

隧道工程施工现场地质条件复杂，工期往往较为紧张，因此，施工单位需组建地质预测预报的专门班子，采集施工地段的水文、地质、变形、应变等方面信息，在整个施工过程中随时进行超前地质预测预报。

工欲善其事必先利其器。开展地质超前预报，须运用各种先进技术设备。施工单位可运用法国LUTZ超前地质预报系统，该系统操作方便，可随深度与时间的变化进行测量，实时传递数据，在电脑屏幕上直观呈现隧道开挖前方200米内岩层的裂隙、破碎、涌水、岩层软硬、空洞、腔体、涌泥、涌砂等情况。在LUTZ超前地质预报系统发现异常点后，技术人员可使用YL-GPR无线一体式探地雷达，通过逐点测量采集前方30米内的地质信息，查明岩体中是否存在岩溶、塌陷、破碎带。技术人员还可使用HW-306便携式红外探水仪，探测30米范围内是否存在含水断层、含水溶洞、地下暗河[2]。

施工单位在查明地下水埋藏、径流、补给、排泄、发育情况、水位动态及导水通道情况后，须向设计单位与建设单位提交超前预测预报报告。设计单位须仔细研究该报告，若无异常则允许施工单位继续开挖掘进，若发现异常则应要求施工单位进行超前钻孔探测。

3.2 做好洞外防排水

在隧道左右两端，须挖掘排水沟，并设置急流槽，对地下水进行引流。若隧道工程是明洞衬砌，在其纵向方向上于砖墙角布置双壁打孔波纹管与砂砾盲沟，沿隧道纵坡布置纵向排水管，尔后在明洞衬砌外部垫上土工布-防水板-土工布，最后覆盖水泥砂浆。回填土顶面须用粘土设置隔水层，隔水层须深入边坡、仰坡。隧道仰拱上方也须设置排水沟。

3.3 做好结构防水及结构排水

在明洞衬砌背后，用双壁打孔波纹管设置环向盲沟;在明洞衬砌左右两边墙角外侧，用双壁打孔波纹管设置纵向盲沟;左右两侧检修道下须设排水沟，左右两侧路缘带须设路缘边沟，洞口500米范围内用双层盖板设置保温水沟，雙层盖板中间须设置聚氨酯保温复合板，隧道两侧侧沟墙上须布置钢筋。使用P8级别以上的防水混凝土修建衬砌，在进行环向施工、纵向施工时须设止水带。墙脚纵向、拱墙环向上须布置排水盲管。明洞外须覆盖外贴式防水层，衬砌外须布置防水板，以组成一个完整的排水系统。

3.4 突水施工

随着隧道不断向前掘进，必定会遇到一些含有较多地下水的岩段。施工单位须对这些岩段进行超前预测，并使用钻眼台车开挖探水孔，验证这些岩段是否存在地下水异常点。探水孔开挖后，须详细记录出水点位置、出水量、水压等。而后，根据探水孔出水量设计方案，进行处治。

若异常点周边围岩比较稳定，可以通过小导管注入浆液进行堵水。其具体流程为：根据地质调查结果，选择浆液（可选择水泥-水玻璃双液浆），进行配比试验，确定注浆参数，而后进行现场注浆试验，并检查试验效果。若效果达标，则准备各种设备、机具、材料、并加工管材，投入正式施工。第一步，喷混凝土封闭礃子面;第二步，钻孔，打入超前小导管（小导管可采用φ42×4毫米无缝钢管，每根小导管长3.0米，小导管之间环向间距200毫米，纵向间距600毫米）;第三步，安孔口止浆塞;第四步，连接注浆管;第五步，注浆。施工结束后，检查堵水效果，若效果达标，继续向前开挖掘进。

3.5 主动排水

隧道施工接近含水层时，应主动进行超前探水、钻孔排水。具体步骤为：第一步，开挖接近含水层时，在礃子面上打一个超前探孔，若该探孔未出水，则向前继续开挖10米，继续进行探水。若该探孔出现流水，但流速缓慢，水压较低，则在礃子面上再钻出三个超前探孔。若这三个探孔出水状况与第一个探孔相同，则再向前开挖10米，再次进行探水。此时，若发现某一个探孔出水量加大，水压加大，则停止开挖，检测水压、流量，分析水质。详细掌握出水情况后，在礃子面前打7个直径108毫米的排水孔，自上而下依序排放含水层中的积水[3]。7个排水孔切不可同时排水。待含水层中的积水彻底排尽后，方可继续进行隧道施工。

3.6 处治溶洞

隧道施工可能遇到一些发育规模不同的溶洞，溶洞内含有积水，并为地下水提供岩溶通道。因此，施工单位须通过超前地质预报系统与探地雷达进行超前探测预报，发现异常点，再通过钻孔进行超前探测，采集礃子面前方的岩溶发育、围岩富水、岩性等信息，而后根据溶洞的发育规模、岩层稳定性、地下水等实际情况，采取不同的处治措施。

3.6.1 处治规模较小的溶洞

若溶洞深度不足3米，由于隧道施工暴露出来，可直接进行回填。位于起拱线上方的溶洞，须首先清理溶洞中的充填物，然后在洞中布置锚喷网支护架构，再浇注二次衬砌，回填C15混凝土。位于起拱线下方，隧道边墙上的溶洞，同样须首先清理充填物，再填入C15混凝土，回填厚度应达1.5米。基底下方的溶洞可采取同样措施处治。

3.6.2 处治规模较大的溶洞

若溶洞深度在3米以上，則须采取以下措施：

位于起拱线上方的溶洞，首先清理内部充填物，在其内部布置锚喷网支护，而后沿溶洞洞壁环向布置钢筋拱，再修建二次衬砌，最后向洞入浇筑C14混凝土。

位于起拱线上方的溶洞，若内部充填物难以清理，则采用超前小导管进行注浆预支护，而后布置工字钢，制作锁脚锚杆，确保基础稳定，最后布置钢筋网，喷射C14混凝土。

位于起拱线下方的溶洞，可综合采用回填、嵌补、注浆、支顶、扩大桩基础跨越等措施处治。

3.6.3 处治溶洞水

若溶洞水未获得地表水或其它径流补充，应尽快进行排水作业，排尽溶洞中的地下水，再处理溶洞。若溶洞与地表相连，溶洞水源源不断地获得地表水补充，则首先须采取措施堵水，再进行排水。

处治溶洞水时，应尽可能保持原有岩溶管道系统的完整稳定，尽量利用原有的岩溶管道，尽可能使原有的地下水补给、径流保持正常。若隧道与岩溶管道相交，应在隧道底部埋设管道，连接被截断的岩溶管道。

4 结语

如何处理地下水，是隧道施工中最棘手的问题之一。因此，我们需要认真总结施工中的经验，积极思考各种处理对策，应用各种先进技术设备，主动采取排水、防水措施，把隧道地下水问题解决好。

参考文献

[1] 徐明飞，张国珍，张洪伟，崔圣达.隧道涌水预测方法及防治对策研究[J].地下水，2018， 40（01）：6-9.

[2] 曹军辉，李克建，刘迎松.地下水对通过含水砂层段暗挖隧道施工的影响及控制方案研究[J].西部探矿工程，2018，30（01）：184-186+190.

[3] 石磊.隧道地下水处治的设计理论及方法研究[J].江西建材，2017（18）：150-151.