马俊

摘 要：突水突泥是岩溶地区高速公路隧道施工期间最严重、最常见的工程灾害，不但危及隧道施工安全，同时对修建完毕的隧道结构产生重大破坏。本文针对某在建隧道施工期间突水突泥发生后出现隧道仰拱起鼓开裂问题，通过现场实测调研分析，分析隧道仰拱起鼓开裂原因，提出相应的防治技术，对于类似工程条件下的灾害防治具有一定的参考价值。

关键词：公路隧道;突水突泥;仰拱开裂

0 前言

隧道水害引发的仰拱填充、轨道等起鼓或衬砌结构开裂是非常难以处理且危害较大的工程灾害之一，其主要发生在岩溶发育、岩溶管道联通性较好地区，也有部分发生在与地表联通性较强的断层破碎带或塌方冒顶区域。近年来，随着中国高铁的飞速发展、高铁隧道的增多，其引发的危害正逐步突显，具有突发、后果严重、整治困难等特性。根据目前出现的隧道水害情况，其破坏形式可分为：①高压水引发隧道结构破坏;②高压水引发仰拱填充层上鼓，造成其上的轨道结构上鼓;③高压水直接引发轨道板上鼓;④地下水重分布引发膨胀类岩土膨胀，造成结构破坏。对于水害分类，按地下水来源可分为岩溶区和非岩溶区水害两种;按发生时间可分为开通行车后和开通行车前水害两种。发生在开通行车后的水害所造成的社会影响极大且整治难度最大。

本文通过对在建在建高速隧道施工期间突水突泥发生后出现隧道仰拱起鼓开裂问题，通过现场实测调研分析，分析隧道仰拱起鼓开裂原因，提出相应的防治技术措施及建议。

1 工程概况

杨林隧道为双向六车道分离式隧道，长度为2 950 m。隧道正洞净宽14 m，净高5 m，紧急停车带净宽16.75 m，净高5 m，设计参数主要为C25喷射混凝土厚度29 cm，Φ8双层钢筋网15 cm×15 cm，I22b钢拱架，间距60 cm，预留变形量15 cm，400 g/m2土工布及PVC防水板，全环防水，C35防水气密性钢筋混凝土衬砌厚70 cm。2017年11月26日突水发生后，设计院将K19+879～K19+921段落衬砌设计调整为SFts类型，与SF5w衬砌类型的主要设计区别为仰拱拱圈由C35防水气密性钢筋混凝土厚70 cm调整为100 cm厚，二衬钢筋環向主筋纵向间距由20 cm调整为10 cm，增加全环2 m×2 m梅花型布置长6 m全环径向注浆，注浆压力0.5 MPa～2 MPa。

2 仰拱填充开裂情况

2017年11月26日晚，杨林隧道右幅出口掌子面施工至K19+903处，在隧道掌子面右侧拱脚外侧发生突水灾害事故，10分钟内突水约120 000 m3，后经专家组调查确定为地下暗河突水。

2018年8月1号到8月6号，宜良县龙兴村周边连降暴雨，地表水渗入到暗河，河道水暴涨，造成地下暗河来水量剧增，K19+903突水口处突水在8月6日达到顶峰，突水量达到7 000 m3/h，突水水头喷射13 m远，该处隧道初支变形开裂，拱顶多处出现股状出水。K19+950～K19+770段仰拱填充出现不同程度的开裂，且部分地段出现错台及隆起。开裂段仰拱施工段落及时间：

①施工里程：K19+960～K19+921;施工时间：2017.11.25 -2018.3.27;

②施工里程：K19+921～K19+879;施工时间：2018.6.1- 2018.6.18;

③施工里程：K19+879～K19+770;施工时间：2018.4.14 -2018.5.24。

3 仰拱开裂原因分析

根据现场地质调查，结合前期勘察资料、设计资料、施工情况及水量监测情况进行分析，造成本次仰拱填充起拱变形的原因如下：

隧道开挖暴露岩质大部分为灰质白云岩、白云质灰岩、紫红色钙质泥岩和轻微变质的浅绿色泥岩，较坚硬，但水浸泡稍软，为较软质岩，围岩级别判断为V1级，设计衬砌类型为SF5w，设计为C35防水钢筋混凝土厚70 cm，二衬可以承受0.1 MPa的静水压力。区域内急降暴雨使大量降水通过附近地表几个塌陷坑迅速渗入地下暗河，造成山体内地下暗河来水剧增，隧道周边山体饱水，隧道内突水口涌水量成倍增加。该段为瓦斯隧道设防段，全环防水设计，横向无排水管，且仰拱底部无泄水设计。隧道周边围岩破碎富水，短时内地下水位急剧上涨，水压剧增，来水方向洞内右边墙山体挤压力较大，地下仰拱部位排水不畅，地下水位上涨导致仰拱被水抬起，开裂。

4 仰拱开裂处治方案

4.1 施工顺序

第一步，先行施工止水帷幕;第二步，处治上游开裂段;第三步，按设计方案处治涌水;第四步，按设计方案处治涌水段及下游段仰拱问题。见图1。

根据原施工情况，为确保安全，以仰拱开裂最末端的二衬延伸一板为开裂处治起止点，即开裂处治里程为K19+740～K19+879，自K19+740里程开始，向K19+879方向处治。本次仰拱开裂处置长度139 m，共计12板二衬，每板二衬范围内分三节次开挖，每节次开挖长度2 m～6 m不等（视每板二衬长度而定），共开挖24节次，跳挖施工，以策安全。施工时，现场设置两名专职安全员进行全程监督旁站，当隧道二衬出现危险性变形或仰拱出现突涌水征兆时，安全员组织施工人员快速的从小里程方向和K19+905车行通道处疏散、撤离。

根据二衬长度划分施工段落，并以K19+740-K19+752段12 m长二衬中间段K19+743-K19+749共6 m为第一施工开挖节，且作为仰拱返工试验段。施工程序如下：使用大型混凝土切割机切割施工分界线→破碎机凿除原施工填充砼→清理混凝土块→破除仰拱混凝土并人工切割仰拱内钢筋→拆除变形钢拱架→清理基底（抽水）→安设钢拱架→喷射混凝土→铺设防水板→绑扎仰拱钢筋→支立仰拱模板→浇筑仰拱混凝土→支立仰拱填充模板→浇筑仰拱填充混凝土→跳至下一板二衬中心段施工。

4.2 防水板搭接施工

仰拱钢架、喷混凝土初支完成后，铺设防水板，防水板纵向与原二衬背后防水板焊接，搭接宽度25 cm，环向与上一版仰拱背后防水板搭接，搭接宽度25 cm。凿除仰拱混凝土时，要保护预留的防水板接头，防止破损。

4.3 仰拱混凝土与原二衬砼连接施工

新浇筑的仰拱混凝土，与原二衬砼设置高30 cm纵向连接后浇带，支立模板20 cm，留灌注口10 cm，采用斜槽灌注C50微膨胀砼，采用小直径振捣棒振捣密实。

4.4 仰拱注浆施工

为保证本次仰拱开裂处治的施工质量，首先在杨林隧道右幅K19+879～K19+921段对仰拱进行注浆加固，形成止浆墙。注浆设计如下：

注浆孔按浆液扩散半径1.5 m布设（见图2、图3），注浆孔按梅花型布置，注浆孔径50 mm，孔深6 m。孔口管采用Φ42 mm壁厚4 mm的热轧无缝钢管，钢管长0.5 m。孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。注浆钻孔原则上沿径向设置，并适当考虑与岩层层面的关系。注浆量Q=π×R2×l×n（R为浆液扩散半径，本隧道取值为1.5 m;l为钻孔深度，本段落取6 m;n为围岩填充率，本段落取值为5%），本注浆量为初拟，注浆填充率及注浆扩散半径应进行现场注浆试验确定，注浆完毕后应进行注浆效果检查，原则上注浆完后围岩渗透系数应小于10-7m/s。施工中，注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时，可结束注浆。

注浆采用水泥浆液，注浆参数如下：水泥浆液水灰比 0.5：1～0.8：1（重量比）;注浆压力：0.5 MPa～2.0 MPa。

待仰拱初支完成混凝土终凝后，在初支面上按设计要求采用手持式风钻打设注浆孔，打设顺序自两侧向中间打设，打设完毕后，安设孔口管，注浆阀，并注浆。注浆孔跳钻施工，避免施工干扰，同时保证围岩注浆饱满。注浆施工完毕后，可随即开展仰拱施工。

4.5 仰拱处治过程中变形监测

在K19+879～K19+752二衬段每板布置3个观测点，拱顶沉降观测点及净空位移观测点，布点采用反射片，利用全站仪对准反射片十字中心，测读隧道周边某两点相应位置的变化。仰拱根据裂缝走向，每5 m左右布置一组裂缝观测点，布点采用钢筋头，顶部割十字叉。利用全站仪观测每组裂缝监测点，测读仰拱高程有无变化，利用游标卡尺量测两钢筋头顶部距离，测读裂缝宽度有无继续发展。

5 结论

对突水突泥水害引起的隧道结构病害治理进行整治，首先要对结构裂损原因进行分析，综合采取恰当的应急处理与永久处理措施。通过对隧道水害的情况进行分析，提出的防治措施可以对类似工程起到积极的指导作用。

参考文献：

[1]何忠明，彭振武，陈乐求，等.运营隧道水害整治施工技术[J].勘察科学技术，2005（5）：41-43.

[2]肖广智，薛斌.向莆铁路隧道道床积水、轨道隆起病害整治技术[J].现代隧道技术，2015，52（3）：200-204.

[3]李显伟.隧道水害與地质灾害相互作用及综合防治研究[D].成都：西南交通大学，2007.

[4]张彦龙，李清，田卿燕.岩溶区运营公路隧道水害分析及处治[J].广东公路交通，2014（4）：55-58.