梅大高速公路圣人山泄水隧道施工技术方案探讨

谢海光

摘 要：本文结合梅大高速公路圣人山泄水隧道工程实例，根据本人自身实践，探讨涌水隧道的施工技术控制方法，提出应采取截、堵、排、导结合的方式处理，以“导”、“排”为主，以“截”、“堵”为辅，综合治理的原则，同时运用辅助导坑引排涌水及超前注浆方式预支护，可供类似工程施工参考。

关键词：涌水隧道;超前支护;超前地质预报;施工技术

1 工程概况

梅州—大埔高速公路梅县三角至大埔三河段圣人山右线隧道自通车运营以来，RK5+875～RK5+935段每当暴雨来临、山洪暴发时，常出现大规模渗水情况，严重影响高速公路的运营安全，严重时甚至需要中断交通。根据一系列地质调绘，隧道渗水与隧道右侧山塘2蓄水有直接关系。经查，隧道右侧上方有一山塘名为两眼桥山塘，库容约9万立方，该山塘原为上游盘湖水库的泄洪通道，当地未经许可在泄洪道上修建了拦水坝，使其蓄水成为山塘。业主与山塘所属方沟通未果以及采用对山塘铺底防渗的技术处理方案投资大，效果差，不能从根本上解决问题。因此，本次在圣人山隧道内采用泄水隧道的技术方案以增强圣人山隧道洞内的排水能力。

为了保证隧道行车安全，本次施工通过在原圣人山隧道右侧约15 m（隧道间净距）的位置修筑一条泄水隧道，截流由山塘2方向渗漏至主线隧道的地下水，以保证主线隧道在山洪暴发时能正常运营不受影响。泄水隧道长150 m，里程范围为K0-080～K0+070，对应原圣人山右线隧道主线里RK5+841.428～RK5+992.503，并在K0+000（RK5+922）设置一横向引水隧道（下称泄水隧道A区），把泄水隧道（下称泄水隧道B区）截流的地下水截排至主线隧道，通过主线隧道两侧排水沟引排至洞外。泄水隧道设计高程两端高中间低，最低设置在K0+000，设计高程分布为125.249（K0-080）→122.849（K0-000）→124.249（K0-070）。

2 建设规模

圣人山泄水隧道工程A区横洞长15.925 m，B区纵向引水洞长150 m。隧道洞身成洞净断面尺寸为：A区净宽2.5 m，洞高3.1 m;B区净宽3.5 m，净高4.95 m。采用直墙圆弧拱形断面。

3 工程特点

工作面小：最小开挖断面宽度3.22 m，高度3.61 m，面积10.25 m2。施工组织难度大：在A区10.25 m2和B区21.7 m2的隧道内进行开挖、运输、支护、通风、衬砌等作业，难以使用大型设备，各工序相互干扰很大，同时在已经开通的高速公路隧道侧墙开洞，与路政、交警的协调难度大。

4 工程地质条件

（1）横向引水洞A区：长15.925 m，围岩为强风化变质砂岩、千枚状变质砂岩组成;节理裂隙较发育，受断层影响，岩体较破碎，围岩级别为Ⅳ级。（2）纵向泄水洞B区：围岩为强、中风化变质砂岩，节理裂隙密集，受断层带的影响，岩体较破碎，局部较硬，但有渗水。围岩级别为：20%的Ⅲ级。80%的Ⅳ级。（3）隧址区存在的不良地质问题：隧道山顶有一山塘，根据相关地质资料，可能存在涌水现象。另外，隧道所处山体坡面无冲蚀迹象，自然边坡稳定。

5 涌水隧道施工技术措施要点

5.1 施工测量

施工测量直接应用原圣人山隧道施工用坐标，对泄水隧道进行施工放样，其施工测量包括开挖轮廓线放样测量、衬砌施工放样测量。开挖、衬砌施工测量采用全站仪准确测量，以确保其准确性。

5.2 超前地质预报方法

5.2.1 超前深孔地质钻孔地质预报

本隧道因涌水可能性较大，故需加强超前预报工作，可采用地质钻孔探测或TSP-203地質预报方法进行地质预报。当采用XY-2地质钻机钻孔预报时，每10 m～15 m钻探测一次。工作原理：采用水平钻机对未开挖岩体进行钻探，通过岩芯来判断开挖岩石的信息，通过钻速、钻进压力、扭矩等判断前方岩体的特性，充分掌握前方地质体的特点和地质信息参数，通过调整施工方法，达到施工安全。

5.2.2 TSP-203超前地质预报

TSP-203地质超前预报方法为地质预报的中期方法，预报距离为50 m～80 m。其预报方法是利用波的反射原理进行地质预报。通过爆破产生地震波，在隧道周围的岩体内传播，当遇到一地震界面时，如断层、破碎带、溶洞、裂大的节理面等，一部分地震波被反射回来，到达传感器被记录仪接收，经专门的分析软件进行处理，就得到清晰的反射波图像。通过对反射波特征的分析，如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波与横波的比率等就可以确定隧道前方及周围区域地质构造的位置和特性。

5.2.3 正确处理地质预报与施工的关系

根据地质超前预报的情况，及时调整施工工艺方法，当发现地址情况异常时，及时与监理沟通上报相关情况，做出安全可靠的施工方法和措施，为隧道施工安全、确保工程质量和进度提供可靠保障。

5.3 进洞口施工方法

先在原隧道二衬上采用测量方法标出洞口轮廓线，再采用混凝土切割机沿轮廓线切除分界缝。然后用破碎机将原二衬砼进行破除，清理废砼完毕后及时施作加强环（圈梁），并在拱部打设一环超前锚杆（环向间距40 cm单根长4.5 m），待加强环达到设计强度的80%后开始进行原隧道除初支破除。

5.4 洞身开挖

5.4.1 开挖方法

本项目隧道围岩涉及Ⅲ、Ⅳ二种级别，以Ⅳ级围岩为主。由于断面很小，故采用全断面法开挖。当采用爆破施工时，严格控制药量，短掘短护，防止隧道坍塌事故的发生。施工顺序：地质超前预报→全断面开挖→架设钢架（设计有处）（或挂钢筋网）→喷射混凝土。

施工方法：围岩特别软弱地段采用人工用风镐开挖，开挖进尺控制在1.5 m左右，开挖完成后及时施工作初期支护。围岩较好地段采用人工手持YT-28型风钻钻眼，用乳胶炸药配合非电毫秒雷管进行光面爆破施工，每循环进尺控制在1.5 m～2 m。

5.4.2 钻爆施工方法

本隧道按断面尺寸进行钻爆设计：对于A区断面，斜眼掏槽，炮眼深度2.5 m，循环进尺1.5 m～2 m。爆破设计主要参数：炮眼孔径φ42，掏槽眼2排，左右眼夹角30°，排距0.60 m;周边眼间距0.50 m;底板眼间距0.8 m～0.9 m。对于B区断面，斜眼掏槽，炮眼深度2.5 m，循环进尺2 m～2.2 m。爆破设计主要参数：炮眼孔径φ42，掏槽眼2排，左右眼夹角30°，排距0.60 m;辅助眼两排，左右眼夹角57°，排距0.60 m;周边眼间距0.50 m;底板眼间距0.8 m～0.9 m爆破器材选择：炸药采用乳胶炸药，孔内雷管采用非电毫秒雷管，起爆采用电雷管。

5.5 弃渣及排放

出渣采用60挖掘机扒松以后，采用30装岩机装渣，小型农用自卸车运渣至洞外指定的弃渣场。由于隧道断面小，不能错车，为加快出渣速度，洞内错车一律在A区与B区交汇处进行，但需加强施工协调与管理，确保交叉作业的施工安全。

5.6 支护施工

该隧道大部分为IV围岩，局部为Ⅲ级围岩，故除A区与B区交汇处采用I12型钢钢架支护外，其余部位均为素喷C20喷砼。例如A区IV级围岩为开挖后，施作Φ22径向药卷锚杆长（1.5 m）+φ6钢筋网+8 cm的C20喷射砼;B区IV级围岩为开挖后，施作Φ22径向药卷锚杆（长2 m）+φ6钢筋网+10 cm的C20喷射砼。

5.6.1 药卷锚杆

药卷：常规锚固剂;杆体：φ22螺纹钢锚杆;钻眼前根据岩面情况和设计要求布置孔位，采用YT28风钻钻眼，钻孔与岩面垂直，锚杆眼钻好后，将锚固剂放入水中浸泡30 s～40 s，推入锚杆孔中挤紧，通过杆体搅破锚固剂卷，凝固粘结于岩孔及杆体，及时在孔口将杆体楔住，上好垫片，拧紧螺帽即可。

5.6.2 钢筋网

采用φ6钢筋网铺设，在锚杆安装后进行。铺设质量要求：钢筋网使用前清除锈蚀;钢筋网随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙为3 cm。钢筋网的喷砼保护层厚度不得小于2 cm;钢筋网与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射砼时钢筋不得晃动。

5.6.3 喷射砼

为确保喷射砼质量，减少回弹，降低粉尘，提高喷砼工效，喷砼全部采用湿喷技术，喷射采用湿喷机，砼搅拌采用强制式搅拌机，集料计量采用配料机自动计量，砼采用2T东风小霸王自卸车运输。

施工程序：检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，准备材料→检查开挖断面净空尺寸→清理危石，冲洗受喷面，妥善处理受喷面渗漏水→设置标志以掌握喷层厚度→喷砼作业，完成后清洗喷射机械→养护。

施工注意事项：喷射作业分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不大于6 m;本隧道设计喷射厚度有：8 cm和10 cm两种，因此一次性喷够设计厚度;喷射中如有脱落的石块或砼块被钢筋网卡住时，及时清除;喷砼紧跟开挖时，下次爆破距噴砼完成时间的间隔不得小于4 h;喷射完毕或因故不能继续操作时，喷射机和输料管内的积料及时清除干净;喷头垂直于受喷面，距离与风压必须协调，以0.8 m～

1.2 m最佳，喷头不停地缓慢作横向或环形移动，使喷层厚度均匀;喷射砼配合比及拌合均匀性每班至少检查两次;喷射作业中，加强通风、照明、采取防尘措施降低粉尘浓度以及其它防护措施。

5.7 排水、泄水管施工

本隧道拱部及边墙设计有深孔排水孔及穿墙泄水孔，深孔排水孔在A区与B区交汇处40 m范围设计为每5 m一环，其余地段为每10 m一环，全洞共19环。每环5根分别为：左侧边墙13 m一根，左侧上部及拱顶25 m各一根，右侧拱顶及上部分别为20 m和15 m各一根，因隧道断面小，施工干扰大，且容易造成PVC管损坏，故该排水管和泄水管均计划在开挖完成后再施工;施工时采用自制简易施工钢架平台，在平台采用潜孔钻按要求钻91 mm的孔，达到深度要求后用钻头清理孔内虚渣，然后用无纺布将裹好的打孔PVC花管装入孔内固定好即可。另外泄水孔在二衬施作前先固定好后，简易台车对位检查无倾斜、歪扭且固定牢固再进行砼浇筑。

6 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，通过以围岩及涌水量的具体情况，借助超前辅助导坑引排涌水，有效保障了隧道的营运安全。

参考文献：

[1]JTGF60-2009，公路隧道施工技术规范[S].

[2]JTGF90-2015，公路工程施工安全技术规范[S].

[3]杜风华.软弱围岩及富水隧道施工技术分析[J].建筑安全，2019，34（5）：39-42.