探讨某隧道进口端地下水止水方案要点

陈荣毅

（贵州远航交通工程有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

隧道工程汛期施工或面临不利水文条件工况施工时，进口端涌水治理是隧道工程施工难点，当前常用的止水策略有“排水”“堵水”两种[1]。根据以往工程实践，隧道施工阶段合理采用集中排水法结合帷幕法止水方案，可有效保证隧道防排水效果[2]。基于此，该文以某实体工程为依托，展开隧道进口端地下水止水方案要点研究，具有十分重要的现实意义。

1 工程概况

某隧道工程，左线起讫桩号K110+200～K110+570，长1 370 m，右线起讫桩号K110+245～K110+551，长1 306 m，隧道最大埋深为285.43 m，各围岩衬砌长度见表1。左线洞口开挖至K109+524断面，右线洞开挖至K109+575断面时，隧道进口端发生严重地下水涌水、顶板拱腰淋水问题，拟采用“集中排水法结合帷幕法止水方案”治理。

表1 隧道各类型围岩的衬砌长度范围

2 地下水情况

该隧道进口段分布一条山间溪流，距离隧道洞口约300 m，自西向东流至右洞洞顶。溪流汛期水流量约为90 m3/h，枯水期约为50 m3/h。左线道路K109+428.6右侧12.7 m位置，人工挖设一处蓄水水池，距右线K109+425.1断面中心线约36.2 m；池低高程495.1 m，与左、右洞洞顶高差分别为86.4 m、87.13 m，专供临近村民生活用水。该隧道工程洞口开挖以来，西南侧山间溪流径流不断减小，隧道内水量越来越大。

自开展Ⅳ级围岩开挖施工开始，隧道左右洞掌子面涌水现象从未间断，左、右线隧道内各设置一台65WQ25-15-3型污水泵，采用配套φ40 mm水管抽水，左、右洞每天须抽水约18 h、22 h；Ⅲ级围岩全断面开挖后，右洞涌水量明显增多，将65WQ25-15-3型污水泵更换为80WQ30-30-5.5型污水泵后，每天仍需抽水20 h以上。

3 施工难度

现阶段，隧道涌水量达60 m3/h，给隧道施工安全、施工进度造成极大的影响，具体如下：

（1）影响工地形象：隧道淋水严重影响隧道施工场地作业环境，不利于工地文明施工建设。隧道出渣时，渣土运输车上淋水致使泥水随处洒落，隧道内已施工仰拱、隧道外运输道路上泥渣遍地[3]。

（2）施工环境恶劣：裂隙水不断从顶板向下渗出，隧道内作业环境恶劣，空气湿度过大，一线工人长期在潮湿空气中作业，身体健康状况下降严重，工人感冒现象多发，甚至出现严重的皮肤感染，隧道掘进作业效率低下；且隧道内能见度较差，加剧了现场安全管理风险。

（3）影响开挖进度，工效降低：掌子面每次出渣后，须抽水5 h以上，方具备下道工序作业条件，严重影响施工效率；涌水、渗水较多部位，初期喷射混凝土难以有效敷设在作业面，施工难度大、工效低，材料浪费严重；初期淋水现象较轻时，每天可施作2个循环，当前由于淋水问题严重，其他工序顺利时，可完成一个作业循环，一旦某一环节出现问题，甚至无法完成一个作业循环，人员、设备窝工现象严重。

（4）该隧道进口端原采用导水法施工，先利用抽水设备将洞内积水抽出洞内，再将抽出积水通过裂隙渗入地下溶洞，该方法工艺成本较高，且不符合“以堵为主，限量排放”隧道防水、排水治理原则，其中某月抽水费用统计见表2。随隧道掘进深度增加，隧道内涌水、淋水问题日趋严重，若沿用原导水法治理进口端地下水涌水，至隧道完工仅抽水费用预计达2 667 000元，此外还会因施工难度增加、环境治理等产生严重的成本损失、工期延误损失。

表2 抽水费用统计表（单月）

4 进口端地下水止水治理方案要点

4.1 集中排水法结合帷幕法止水方案（方案1）

4.1.1 施工方法

（1）针对右洞K109+533～K109+575（已开挖）段淋水现象严重的问题，拟采用引水再集中排水法治理；淋水段先施作防水层，将淋水通过防水板集中引至地面集水坑，用水泵抽出洞外。该方法可有效降低淋水对作业环境的不利影响，且淋水集中引入隧道地面集水坑后，便于集中抽出隧道外排放[4]。

（2）右洞掌子面K109+575、左洞K109+524放排水设计遵循“以堵为主，限量排放”原则，隧道掘进施工前，及时处理围岩渗漏水，并采取帷幕法注浆堵水，降低隧道渗水量[5]。

4.1.2 注浆材料及参数

（1）帷幕注浆材料为水泥—水玻璃双液浆，注浆压力为0.5～1 MPa；水泥为P·O 42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.6∶1；水玻璃模数为2.8～3.2，浓度40 Be。

（2）注浆管为φ42×3.5 mm无缝钢管，环向布设间距为0.35 m，长度4 m为宜。施工时向上倾角应在10°～15°之间。两循环搭接不小于1 m长度。按设计图要求开注浆孔。

4.1.3 注浆孔的布置

该工程注浆段位隧道左右洞洞身淋水、涌水部位，注浆孔沿隧道开挖线环向布置；根据以往工程实践及场地勘察情况，浆液扩散半径取1.5～2 m，案例工程全断面注浆孔布置方案见图1。

图1 全断面注浆孔布置横断面示意图

4.1.4 注浆站的建立

注浆站内布设供电线路、供水管路、压风管路等各一道。主要设备及用量为：2TGZ—60/210型双液调速高压注浆泵1台；灰浆搅拌机1台；储水桶、蓄浆桶若干。

4.1.5 施工流程

帷幕法止水方案工艺流程见图2。

图2 帷幕法止水方案工艺流程

4.1.6 主要技术要求

（1）随注浆浆液浓度增加，注浆压力逐级变换增加，保证孔位注浆密实性。

（2）根据洞身涌水、淋水水源点点位、水流方向，先注浆有水孔位，再施作无水孔位[6]。

（3）注浆控制采用“注浆终压”“注入速率”双控，注浆压力达设计终压且注浆速率＜40 L/min时，持压20～30 min，方可终止注浆[7]。

（4）部分涌水、淋水量较大工段，可先适量排放，待涌水、淋水水流稳定再开展注浆作业。帷幕止水每环费用见表3。

表3 帷幕法止水方案成本费统计（每环）

4.2 掘进方法改为出口段独头掘进（方案2）

该隧道工程进口段位反坡施工，施工阶段涌水、淋水易流积于掌子面，且随掌子面掘进推进，后续防排水作业难度随之增加。鉴于上述工况特点，采取出口段独头掘进方式施工，终止进口段开挖初支作业的方式，便于隧道排水。

5 施工质量、安全、环保措施要点

（1）建立健全质量控制体系。设置项目经理为质量控制小组的主要负责人，组建包括总工程师、技术员、现场施工员、施工班组负责人等人员的专业技术团队，合理分工强化职责，及时发现并解决问题，进一步提高技术交底工作的效率。

（2）培养专业质监人员的责任心。质监人员作为施工现场的监测员，应当具备充分的责任意识，按照规范要求进行质量巡检。对于重要的施工工序，需要尽好全程旁站的职责，用自身的专业技术素养指导工作，保障施工质量。若发现质量不合格的情况，应及时上报，在规定期限内做好整改；质监人员在项目建设全过程中，应做好质监能力的日常提升，积极参与履职考核[8]。

（3）为保障监督检查的效果，应由安全生产负责人做好人员的分配工作，在施工现场配备有责任心的专业的安全员，提高安全监督水平，进一步掌握施工现场的具体情况，避免可能存在的安全隐患[9-10]。

6 结论

综上，案例隧道工程隧道进口端地下水止水采用了“集中排水结合帷幕法止水方案”，施工效果显著，达到控制成本、顺利掘进的目的。基于隧道防水、排水对隧道施工安全、施工质量、工期控制的重要作用，隧道工程施工阶段，首先应充分调研施工场地水文地质条件、气候环境，根据场地水文地质作用特点，采取有针对性的防水、排水治理措施，保证隧道防水、排水的有效性，防止施工方案因施工环境、施工技术限制等因素造成防水失效，影响隧道施工质量和施工安全。同时，采取多种施工现场安全管理措施，尽可能降低安全事故发生可能，为隧道施工的有序推进保驾护航，确保工程如期完工。