黄 晶，吕 锋

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳，550002)

在深埋长隧洞施工过程中，水文地质环境复杂，常面临涌水等事故困扰。文章综合夹岩工程水打桥隧洞施工过程中出现的涌水，以4#支洞下游主洞桩号11+930段涌水为典型，分析涌水原因，结合超前地质预报结果提出处理方案。现场施工效果表明，该方案能有效控制隧洞涌水的进一步发展，可为隧洞工程涌水处理提供施工经验。

1 概 况

1.1 工程概况

夹岩工程水打桥隧洞总长20.36km，为无压隧洞，纵坡为1/3300，设计流量Q=31m3/s，加大流量Q=34.61m3/s，断面型式采用圆形，净空半径r=2.7m，设计水深h=3.998m，加大水深h=4.356m。Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩全断面C25钢筋混凝土衬砌，厚度分别为0.4m、0.4m、0.5m，特殊洞段厚度为0.6m。隧洞施工过程中设置6条支洞。

1.2 地形地貌

隧洞总体走向近东西向，沿六冲河左岸斜坡布置，穿越区地貌为峰丛洼地岩溶地貌，地表海拔高程在1400-1850m，隧洞埋深50-445m。

1.3 地层岩性

隧洞沿线出露地层除进口段有1.6km的二叠系煤系地层外，其余均为三迭系下统飞仙关组(T1f)和永宁镇组(T1yn)地层，飞仙关组(T1f)地层在落脚河向斜东翼T1f1灰岩成份增多，相变为T1y2灰岩。

1.4 地质构造

隧洞横穿落脚河向斜和大方背斜，两褶皱总体走向北东向，延伸长度20-35km，北部宽缓，南部紧密，交于东西向的马场断裂带上。隧洞线在南部横跨两褶皱，交角70-85°。隧洞线穿越的断裂构造主要有F103、F104、F105、F106、F110、F111，其中F103、F104、F105、F110、F111断层走向北东向，以F103为主断层，迭瓦式地垒抬升，断层北端撒开，南端交于马场东西向断裂构造带上。

1.5 水文地质条件

整个隧洞可溶性碳酸盐岩分布段较长，约占隧洞总长50%。隧洞大部份位于地下水位以下，存在岩溶涌水问题。水打桥隧洞洞身段沿线需穿越小田坝地下暗河、水落洞地下暗河，出口段在以那田坝暗河和鼠场暗河之间穿行，对隧洞影响大。

1.6 涌水洞段概况

文章阐述的涌水洞段为隧洞桩号11+930处，位于4#支洞下游主洞段，该洞段埋深230m左右，揭露围岩为T1yn中到厚层灰岩，该洞段为岩溶涌水高风险段，预测方法为物探探测的基础上，结合超前水平钻孔、加深炮孔和地质分析进行预报。

2 隧洞涌水概述

2016年8月19日，4#支洞承担下游主洞段掌子面施工至桩号11+930，掌子面加深炮孔超前探孔钻孔时，①②③探孔施工至1.8m深度遇空腔，孔内涌水喷出距离0-20m不等，水质浑浊，涌水量约5000m3/d，水压约0.4MPa；③探孔旁增设的④探孔涌水喷出距离约5m，水压较大，涌水量增加至8000m3/d；4个探孔水量及水压基本保持不变直至8月27日早上除②④探孔未堵塞外，其余孔均被砂石堵塞，④探孔涌水喷出距离约5m，②探孔涌水喷出距离约2m，水量及水压长期保持不变，见图1和图2。

图1 加深炮孔超前探孔布置及涌水情况

图2 ③、④探孔涌水情况

3 超前地质预报

首先采用长距离预报(TSP203探测)，针对长距离探测出的异常带，采用探测精度相对较高的短距离预报(地质雷达)，再结合超前水平探孔对涌水进行较为精准的预测。

3.1 TSP203探测

2016年8月28日施作的TSP203探测结果显示，该隧洞桩号11+930-11+954段岩体较完整，局部节理裂隙较发育，地下水发育强烈，岩溶发育；桩号11+954-11+989段及桩号12+029-12+070段裂隙减少，局部节理裂隙较发育，地下水较发育。

3.2 地质雷达探测

2016年9月9日施作的地质雷达探测结果显示，该隧洞桩号桩号11+930-11+933段岩体较破碎，裂隙发育；桩号11+933-11+945段岩体破碎，裂隙较发育。

图3 地质雷达时间剖面图

3.3 超前水平探孔

根据TSP203探测和地质雷达探测结果，结合超前水平探孔进一步探明前方的地质情况。由于保护岩体仅有1.8米厚，为了保证施工安全，在掌子面浇筑2m厚C25混凝土防渗墙，兼做后期灌浆止浆墙。

随后在防渗墙上进行3孔40m的超前水平探孔，在探孔实施过程中，上部⑤探孔、中部⑥探孔和下部⑦探孔分别在桩号11+938m、11+942m、11+945m出现涌水现象，水压约0.5MPa。

超前水平探孔布置及涌水情况如图4所示。

图4 超前水平探孔布置及涌水情况

4 涌水处理

4.1 原因分析

该洞段围岩节理裂隙较发育，为强岩溶透水层，掌子面开挖时对岩体扰动较大，受裂隙切割影响，破碎带作为通道与水量充足的水体(地表水或溶洞暗河水)连通，因而发生流量较大、周期较长的涌水现象。

4.2 探孔封堵

对已实施的7个探孔除⑥探孔外均进行灌浆封堵，在掌子面中心⑥探孔闸阀前安装压力表以监测水压变化情况。

4.3 超前帷幕灌浆

4.3.1 灌浆材料

富水地层灌浆止水加固，灌浆材料需具备良好可灌性、耐久性，具有早强、凝结时间可控等特性，主要材料如下：①水泥采用42.5普通硅酸盐水泥；②开灌水灰比采用1∶1、0.5∶1两个比级，并遵照浆液由稀变浓逐级变换的原则；③采用水泥-水玻璃双浆液灌浆方式，掺加了水玻璃16°Be＇。

4.3.2 灌浆施工

1)灌浆施工顺序：施工准备→1段钻孔→1段灌浆→2段钻孔→2段灌浆→3段钻孔→3段灌浆→4段钻孔→4段灌浆→闭浆封孔。

2)灌浆方式：采用纯压式灌浆。

3)灌浆压力：灌浆压力初定为单个灌浆孔测得的地下水压力值加0.1MPa。根据现场测得的涌水压力为0.2-0.8MPa，拟定I序孔初始灌浆压力灌浆压力为0.5MPa，终孔压力1.1MPa；Ⅱ序孔初始灌浆压力0.7MPa，终孔压力为1.3MPa；Ⅲ序孔初始灌浆压力为0.5MPa，终孔压力为1.1MPa。

4)灌浆孔布置：桩号11+930-11+945段隧洞进行灌浆以封堵渗水。灌浆孔沿洞壁周边环向单排布置，共计24个孔，灌浆分Ⅲ序施工，钻孔直径φ90mm，孔距0.76m，钻孔向外倾斜12°，孔深15.4m，注浆过程中加固最外围为开挖轮廓线以外3m，见图5和图6。

灌浆结束7d后，打开⑥探孔闸阀观测渗水量，若水量明显减少并具备隧洞开挖施工条件，进行9m段开挖施工；开挖过程中结合超前地质预报成果确定超前帷幕灌浆实施循环次数，实施多循环灌浆时，预留6m保护岩盘，灌浆与前一轮搭接1m[1]。

5)灌浆结束标准：在规定压力下，当灌浆流量<1L/min时，持续灌注30min结束该段灌浆。

5 处理效果

Ⅰ序孔单位注入量为2201kg/m，Ⅱ序孔单位注入量为1543kg/m，III序孔单位注入量为1040kg/m。随着灌浆次序的增加注入量明显减小，符合各次序灌浆耗灰量变化规律。结合地质情况分析，该洞段岩溶发育，受到压力水冲洗，岩溶裂隙发育，在灌浆过程中，由于浆液灌入量大，部分灌浆孔采取了间歇灌浆的方式，整体浆液灌入量较大，与地质条件基本一致。

隧洞桩号11+930灌浆后通过预留的观察孔验证灌浆效果，超前帷幕灌浆有效的封堵了隧洞岩溶裂隙，开挖达到了无渗水状态。

图5 超前帷幕灌浆孔布置图

图6 超前帷幕灌浆纵向示意图

6 结 论

夹岩工程水打桥隧洞地质条件复杂，节理裂隙发育，局部洞段破碎且富水，桩号11+930洞段为典型代表。该洞段涌水处理方案效果明显，可为今后的类似工程提供施工经验。

1)根据隧洞地质条件，重点辨识隧洞较高及以上风险洞段，结合超前地质预报技术(包括物探探测、超前水平钻孔和加深炮孔等)，可以较准确的探明隧洞前方地质条件，针对可能发生的涌水洞段采取有效的处理措施。

2)超前帷幕灌浆对断层破碎带、岩体破碎带、岩溶裂隙发育等不良地质处理效果明显，能有效保证施工安全及工程的顺利推进。