隧道渗水涌水分析及其处置技术分析

摘要：针对黄沙岭隧道施工中遇到的局部渗水和富水层涌水问题，通过地质勘察与水文分析、技术方案设计与实施以及实地监测渗水涌水情况，提出并验证了全断面超前帷幕注浆加固技术的效果与应用价值。结果发现，全断面超前帷幕注浆加固技术能够有效形成连续、致密的注浆帷幕，显著降低地下水渗透系数，有效阻断地下水渗出和涌出，为隧道开挖创造了良好的作业条件。

关键词：渗水"涌水"隧道"全断面超前帷幕注浆

Analysis"and"Disposal"Technology"of"Tunnel"Water"Seepage"and"Gushing

JIANG"Guoding

Wenzhou"Traffic"Engineering"Management"Center，"Wenzhou，"Zhejiang"Province，"325000"China

Abstract："In"response"to"the"problems"of"local"water"seepage"and"water-rich"layer"water"gushing"encountered"during"the"construction"of"Huangshaling"Tunnel，"the"effectiveness"and"application"value"of"the"full"section"advanced"curtain"grouting"reinforcement"technology"are"proposed"and"verified"through"geological"exploration"and"hydrological"analysis，"technical"scheme"design"and"implementation，"and"on-site"monitoring"of"water"seepage"and"gushing."The"results"show"that"the"full"section"advanced"curtain"grouting"reinforcement"technology"can"effectively"form"a"continuous"and"dense"grout"curtain，"significantly"reduce"the"groundwater"permeability"coefficient，"effectively"block"groundwater"seepage"and"gushing，"and"create"anbsp;good"working"condition"for"tunnel"excavation.

Key"Words："Water"seepage;"Water"gushing;"Tunnel;"Full"section"advanced"curtain"grouting

隧道工程作为现代交通建设的重要组成部分，其建设质量和安全性直接关系到交通运输的顺畅与人民生命财产的安全。随着国家基础设施建设的不断推进，隧道工程的建设数量和规模日益扩大。然而，隧道渗水、涌水问题作为隧道施工和运营中的一大难题，始终困扰着工程界。隧道渗水、涌水问题不仅影响隧道结构的稳定性和耐久性，还可能导致隧道内设备损坏、路面湿滑，进而危及行车安全。据统计，我国大量隧道存在不同程度的渗水、涌水问题，其中，约70%的隧道存在水害，且水害严重导致状态失格的隧道占比高达30%以上。此外，渗水、涌水还会加速隧道衬砌混凝土的碳化速度，特别是腐蚀性地下水对混凝土结构的破坏更为严重，显著缩短隧道的使用寿命。因此，对隧道渗水、涌水问题进行深入研究，提出有效的处置技术，对于保障隧道工程质量和安全具有重要意义。

1"工程概况

黄沙岭隧道位于陕西省商洛市管辖区域内，是构成商州至洛南二级公路升级改建项目中的关键工程。隧道全长为2"996"m，内部道路的有效宽度达到7"m，净高为5"m。隧道贯穿总计9处地质断层，并且所处的四至五级围岩构成比例超过70%，围岩的稳定性和完整性较差，在施工期间多次出现隧道坍塌和涌水等地质灾害风险。

2"水文地质

通过实地勘测黄沙岭隧道水文地质，发现地下水主要有裂隙水和孔隙水两种类型，平均水流速度为0.3"m/s，最大埋深40"m；水文地质单元以风化砂岩和页岩层为主，渗透系数为10-5～10-3"cm/s；主要水源区是山体裂隙区，补给量有1"500"m3/d；高渗透裂隙区最大裂隙宽度为5"mm，渗透率为20"L/（min·m2）；区域内存在富水风化带，最大涌水量200"L/min。

3"隧道渗水涌水分析

在黄沙岭隧道的施工进程中，隧道前沿达到K11+020位置时，按照原始设计，此区域的围岩被归类为IV级。随着掘进作业的进行，岩面的水分呈现了从局部渗水和滴水逐渐过渡到面状线型出水，并伴随局部突发性涌水现象。待施工至K11+100位置时，围岩破碎愈加严重，同时遭遇大体积涌水问题。

针对隧道渗水、涌水问题，本工程在遵循“经济合理、环境保护、安全至上、技术可靠”基本原则下，采用“以堵为主，辅以排水，防排并举”[1]的综合性的水害治理与施工策略。

针对掌子面及其周边的渗透水问题，采取封堵与引导排放相结合的方法。采用复合喷射混凝土技术对隧道掌子面及其塌方区域执行封闭固化操作，确保混凝土凝固后形成高效的止浆墙，并运用小型注浆管线技术增强塌方区域的结构稳定性[2]。同时，预置引水管道，以便对剩余水分进行有序的引导和排放。

针对洞身段地表环境，实施改沟工程，以减少地表水对隧道施工的不利影响。在线路与水沟交叉处，采用浆砌片石进行加固铺筑[3]，旨在增强地表结构的稳定性，从而减轻洞顶压力，降低施工难度，并显著提升施工过程的安全性。

针对渗水现象，采取全断面超前帷幕注浆加固措施。通过全断面范围内的注浆作业，形成一道有效的止水帷幕，以阻断地下水对隧道开挖面的直接渗透，为隧道施工提供了安全、稳定的施工环境。

4"隧道渗水涌水处置技术方案

4.1"全断面超前帷幕注浆加固技术方案

在K11+100段的隧道上断面构建一道厚度为50"cm的C25混凝土止浆墙，该墙需深入围岩至少50"cm，以确保其稳固性。在止浆墙内部设置了双层φ12钢筋网，网格间距精确控制为20"cm×20"cm，以增强墙体的结构强度。此外，为了进一步提升止浆墙与围岩的整体性，在墙体周边和底部设置了两排Ф42钢管，每根钢管长3"m，环向间距保持为1"m，这些钢管与围岩紧密相连，形成了坚固的整体结构，见图1。止浆墙上布置Φ100"mm的泄水孔，交错布置，便于水能够顺畅排出。

4.2"全断面超前帷幕注浆设计

全断面超前帷幕注浆施工示意图见图2。施工区段是K11+100—K11+130，径向注浆施工范围在开挖轮廓线外5"m，长30"m。施工时，设置4层注浆孔断面，分别距离止浆墙14"m、22"m、30"m和30"m，距离径向开挖轮廓线均为4.5"m。在外部到内部依次布置，目标是封闭末端掌子面前方的潜在裂隙及不稳定区域。

4.3"全断面超前帷幕注浆施工

全断面超前帷幕注浆施工参数如下。注浆孔径：90～108"mm；注浆终压：1.5～2"MPa；注浆速度：10～100"L/min；注浆方式：后退式钻杆注浆；终孔间距：3"m；注浆材料：P.O42.5"普通硅酸盐水泥；水泥浆水灰比：0.5～0.8：1；浆液扩散半径：2"m。

4.3.1"标定孔位

标定孔位是注浆施工第一步，依据上述设计方案进行孔位标定。具体可以使用红色油漆在掌子面上标记出钻机钻孔的位置。

4.3.2""钻机就位

安装并调整钻具以对齐至设计的注浆孔口位置，利用地质罗盘确保钻机的定位与设计的钻孔方向完全一致。

4.3.3"开孔

检查标定位置和钻机钻孔位置是否对齐，确定无误后，打开钻机，使用Φ125"mm直径的钻头以低压力和慢转速的方式缓慢向前钻进。待钻机钻至1.5"m深度时，停止钻进。此时，立即安装长度为1.5"m的孔口管，以稳固孔口并防止浆液泄漏。在开孔深度未达到1"m之前，需预先完成两项关键准备工作：一是在孔口管的法兰盘上按标准焊接Φ6直径的盘条，以增强其连接强度；二是需准备适用于固定孔口管的锚固材料或快速硬化水泥砂浆，以保障孔口管在安装后能够维持高度稳定。在孔口管的选择与制作上，选择降壁厚5"mm、Φ114"mm直径的无缝钢管加工制成长度为1"m的孔口管[4]。同时，为了增强孔口管的密闭性，其外侧应缠绕长40～60"cm的麻丝，并加工形成纺锤形状设计，以便其能通过钻机冲击达到预定深度，并利用锚固剂实现坚固定位。

4.3.4"注浆

在注浆作业中，采取“前后相结合注浆”方案。“前”即前进式注浆，“后”即随钻杆后退式注浆。在进行前进式注浆时，根据地面的具体条件灵活地调整钻孔步距，尤其是在出现如钻孔塌陷、严重卡钻或孔内涌水量高达10m3/h等不利情况下，须及时执行退钻注浆策略。该环节涉及到的计算公示如下：

上两式中：表示注浆量；表示注浆量折减系数；表示固结体积；表示孔隙率；表示注浆的有效扩散半径；表示注浆压力；表示渗透系数；表示注浆时间；表示浆液和水的粘度比。

4.3.5"效果检查

在注浆区域布置4～6个检查孔，组织项目相关利益方一同前往现场，针对检查孔所揭示的地质情况及注浆效果进行详细核对与评判。若经现场核对与评判发现注浆效果未达到设计要求，或存在其他潜在安全隐患，则需立即启动超前补注浆程序[5]。

5"结语

全断面超前帷幕注浆加固能够在早期阶段有效介入，减少或避免水害对隧道工程的影响，保障施工的顺利进行和工程的长期安全。该技术方案不仅适用于新建隧道，同样适用于老旧隧道的维修和加固，具有良好的推广和应用前景。

参考文献

[1]"张付军，胡俊，段宇，朱才辉.某富水断层隧道涌水治理方案优化分析及工程应用[J].现代隧道技术，2022，59（2）：122-131.

[2]"杨洪，田娇，欧阳淋旭，等.富水岩溶地区隧道涌水预测与施工处置技术研究[J].建筑技术，2024，55（9）：1090-1093.

[3]"崔景川，刘开之，彭文波.高寒山区赛里木湖隧道穿越断层涌水带处治技术研究[J].土木工程与管理学报，2022，39（3）：88-92，139.

[4]"黄和江，刘文敏.复杂地质条件下预防隧道涌水突泥关键技术分析[J].价值工程，2022，41（5）：87-89.

[5]"于海东.长大隧道口渗水井水压裂回灌地下水施工技术研究[J].铁道建筑技术，"2023（11）：176-180.