浅析隧道涌水及其预测防治方法
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摘 要：隧道涌水是现今隧道施工中经常遇见的一种工程灾害，为了能很好的控制并处理这种灾害，我们必须对它有一个清晰的认识。本文介绍了隧道涌水的成因，并对其预测方法和防治措施进行了分析。
关键字：隧道涌水；涌水量预测；防治方法；工程影响
Abstract: The water gushing in tunnel is a kind of engineering disaster that is usually met with. We must have a clear understanding to it in order to do with it well. I introduce the reason of the disaster in this article, and I also analyze the prediction and prevent methods of water gushing in tunnel.
Keywords: tunnel water gushing prediction of inflow method of prevention impact of engineering
中图分类号：U456.3+2文献标识码：A文章编号：
引言
隧道涌水是一种相当普遍且容易造成严重后果的潜在工程灾害,一旦发生灾害性涌水, 不但影响施工进度，增加建设费用，影响隧道稳定和安全，引起地下水位的下降，也会影响隧道建成后的安全运营，对整个工程及周边环境产生极其恶劣的影响。近年来，由于人们环境保护意识的增强，对隧道涌水造成的环境影响已引起了足够的重视。
隧道涌水量预测及其引起的地下水位下降的预测已成为隧道设计、施工和建设的重要部分。结合隧道水岩相互作用剖析隧道施工的水动力场变化、水力劈裂作用及其对岩体平衡的影响, 对于揭示隧道涌水机理, 提高预测的确定性具有重要的现实意义。本文旨在说明隧道涌水的成因及其几种预测方法，介绍针对隧道涌水的施工方法及其所需注意问题，以便我们更好的认识隧道涌水这一工程灾害。
隧道涌水的成因及其对工程的影响
经验指出，经常性涌水地段,一般发生在下列部位：张性断裂破碎带、构造复合部位及其影响带、背斜轴及向斜轴两侧地段、压性断裂破碎带两侧或一侧透水性较强的地段、不整合接触带、古矿井及古坑道地段、古河床松散层地段、地表水系汇合地段、山间河谷、盆地、洼地地段、 岩溶发育地段。上述地段, 当与地表水体或邻近含水层有水力联系时尤为明显。
分析认为，隧道涌水对软弱结构面和软层破碎带浸泡、软化，使其强度降低，同时带走软弱面间的充填物，使岩体迅速解体，促使坍方或使坍方恶化。
根据施工过程，涌水对隧道的影响变现在：（1）在隧道开挖施工中，涌水会使掌子面不稳定，影响锚喷混凝土的施工质量；涌水还会使掌子面出现崩塌流出现象、支护底部围岩劣化而产生支护变异和断面异常；当侧壁有涌水时，喷混凝土会粘附不良或不能施工，造成施工效率大幅度降低。（2）在隧道衬砌施工完以后，因涌水处理不彻底而使衬砌渗漏水，造成隧道侵蚀破坏，侵蚀性的渗漏水对衬砌和隧道附属设备的腐蚀性更严重；寒冷地区反复的冻融循环，造成隧道冻害。
对于TBM施工，突涌水也会对其施工造成不良影响，主要包括：(1)水压作用使工作面发生坍塌，增大刀盘的旋转扭矩，降低TBM掘进效率；(2)涌水使设备不能正常工作，并危及洞内工作人员的生命安全；(3)洞壁坍塌，撑靴反力不足，致使TBM无法正常推进，同时造成管片衬砌安装非常困难，不能及时进行支护作业。
隧道工程涌水量预测的几种方法
下面简要概述下几种隧道涌水量的预测方法，如表1所示。
表1隧道涌水预测方法
涌水处理的原则
根据各种情况,结合“以堵为主，堵排结合，综合治理，保护环境”的原则，做好周密的应急预案,包括材料、人员、机具及技术方法等，同时根据其涌水量的大小和浑浊程度决定是采用开挖前堵水还是开挖后堵水，遵循“浑水不放过、清水看大小、大堵小排、堵排结合”的原则。此外为确保隧道施工安全，在断层破碎富水带开挖时，应按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、衬砌紧跟”的原则。
根据隧道涌水段所处的位置不同，施工中按不同段落分别采用不同的处理方案：岩体完整地段可直接通过；岩体较完整地段其结构性能可保证施工安全，但大面淌水且流量大于控制排水量时，采取先通过后注浆堵水；小段落的岩层破碎带、次断层构造带，大面淌水且流量大于控制排水量时，采取超前管棚支护先通过后注浆堵水；大段落的岩层破碎带、断层构造带，极易产生集中涌水，根据对施工的影响程度不同分别采取不同的超前注浆措施；对于TBM施工，当有突涌水时，主要有引排和封堵两种思路，根据不同的阶段和状况采取不同的防治措施。
此外隧道用水段施工时应注意加强初期支护，通过防水层进行排水，采用防水混凝土并隧道二衬防水施工质量。
针对隧道涌水的几项施工方法及措施
超前地质预报
主要采用TSP—202超前地质预报系统与超前探孔相结合的方法进行地质预报， TSP—202基本原理是人工制造一系列有规则排列的轻微震源, 通过这些震源发生的地震波向掌子面进行传播, 这些地震波遇到地层层面、节理面, 断层破碎带界面、暗河、溶洞, 岩溶陷落柱、淤泥带等不良地质时, 将产生反射波。通过对这些反射波进行分析，判明前方不良地质面的里程及性质。
注浆封堵
目前隧道涌水的处理方法有注浆法、降排水法、冻结法和气压法。当隧道出现涌水后，无论是开挖前堵水还是开挖后堵水，注浆都是必不可少的处理措施。
注浆封堵是处理隧道施工中涌水灾害最常用的手段，它通常适用于水量较大、水压中等、涌水对环境破坏较为严重的情况下，注浆处理涌水的关键是将涌水归流后设立止浆墙并进行顶水注浆，然后根据顶水注浆效果，采用全断面注浆的方式将隧道开挖轮廓面一定范围固结，形成一个隔水体，来保证隧道的正常开挖和安全通过。
引排
对于顺坡隧道来说，涌水可以自行沿隧底流出，此时引排水就是要根据涌水量的大小和采用的引排水管径确定引排水的位置和排水管的数量。而对于反坡隧道来说，安设有足够能力的排水设备就显得特别重要了，根据涌水情况需要在涌水附近一定距离设置一定数量和容
积的临时集水仓，并架设排水泵和排水管。根据隧道涌水部位、方向以及水量大小采用引水管将涌水处的水集中通过钢管逐渐引排，一般选用108mm,146mm,159mm等不同直径的无缝钢管或有缝钢管作为排水管。排水管的管径大小、数量和位置视突水量和突水点的状况而定，要求所有的涌水都能顺利排出，管中水压力不能太大，以免给周围裂隙、缝隙的封堵造成困难。
4．远排近灌迂回绕行
适用于涌水及水压特别大、正面注浆堵水处理困难、工期较紧等情况，主要根据涌水段地质情况确定涌水段不良地质体的范围，通过在不良地质体外打设迂回导洞，先通过涌水段然后从两边夹击对涌水段进行处理。在预测开挖前方存在断层破碎带及突涌水带时，与距开挖面纵向距离30~50m的主洞侧壁开挖断面10~12m2、与主洞平行、距主洞横向距离25~30 m的排水超前迂回导洞。导洞支护可采用中空注浆锚杆、挂网、喷射钢纤维混凝土。导洞加固后，在导洞与主洞之间的范围内钻排水孔，排除主洞围岩范围内的地下水，以减小主洞开挖时水的压力。
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