华蓥山隧道涌水治理实例

广东交通职业技术学院学报

JOURNALOFGUANGDONGCOMMUNICATIONPOLYTECHNICVol.18No.1March2019

文章编号：1671-8496-(2019)-01-0014-04

华蓥山隧道涌水治理实例

唐勇

（四川路桥公路隧道分公司，四川成都610200）

摘

要：岩溶区修建隧道，易出现涌水现象，危害较大。针对华蓥山隧道左洞左侧拱腰涌水情况，采取注浆

堵水的方法，遵循“先无水后有水，先小水后大水”的原则。采取主要步骤为：打孔引排、封闭涌水点、径向注浆加固扩大防渗圈。对靠近溶洞的拱腰位置，将防渗圈范围扩大。通过科学的注浆设计，合理的注浆材料选择，顺利地封堵了该涌水点。该工程治理实例对类似工程问题的解决具有一定的借鉴和参考价值。关键词：隧道；涌水治理；径向注浆中图分类号：U457.2

文献标识码：A

AnExampleofWaterInrushControlinHuayingMountainTunnel

TANGYong

(SichuanLuqiaoHighwayTunnelBranch,Chengdu610200,China)

Abstract：Theconstructionoftunnelsinkarstsareasispronetowaterinrush,whichisharmful.Inviewofthewa-tergushingfromtheleftarchwaistofHuayingMountainTunnel,thegroutingmethodisadopted,followingtheprin-cipleof\"nowaterbeforewater,smallwaterbeforebigwater\andthemainstepsareasfollows:drillinganddrain-age,closingthewatergushingpoint,radialgroutingreinforcementandenlargingtheanti-seepagering.Forthearchwaistpositionnearthekarstscave,thescopeoftheimperviouscirclewillbeexpanded.Throughscientificgroutingdesignandreasonablegroutingmaterialselection,thewaterinflowpointwassmoothlyblocked.Thisprojectgover-nanceexamplehascertainreferencevalueforsolvingsimilarengineeringproblems.Keywords:tunnel;waterinrushcontrol;radialgrouting

1引言

随着我国高速公路的发展，隧道的数量和长度不断地增加，不可避免的遇到岩溶区。在岩溶地区修建隧道，涌水问题经常发生。隧道的涌突水会导致施工环境的恶化，甚至还会造成一些工程事故，如冲毁施工机具，造成人员伤亡。目前所有岩溶隧道突水防治对策中，注浆堵水是运用最广泛的方案[1]。注浆措施兼备堵水和对围岩加固的双重作用，对于隧道施工环境和施工安全有很好的改善作用。宜万铁路别岩槽隧道F3断层

突发性涌水治理采取的措施为注浆堵水加固[2]。中梁山隧道侧壁涌水，水压达到2MPa，主要治理措施为浅部加固注浆及深部帷幕注浆[3]。

为了降低对生态环境的影响，减少地下水排放，本文结合华蓥山隧道中ZK107+672~ZK107+684段左侧拱腰位置涌水情况，详细介绍了治理过程，为今后同类工程问题的解决提供参考和借鉴。

2工程概况

华蓥山隧道位于四川省华蓥山脉中段，是国道主干线成都到上海高速公路广安至邻水段的关

收稿日期：2018-12-05作者简介：唐勇(1971-)，男，高级工程师研究方向：公路工程施工项目管理第1期唐勇：华蓥山隧道涌水治理实例15

键控制工程（南充—大竹—梁平（川渝界）高速公路重难点控制性工程）。华蓥山隧道左、右线长度分别为8151m、8168m，线间距40m，设计为双洞单向行车隧道，最大埋深770m。如图1所示，隧道主要穿越华蓥山背斜、区域断层（F1）和各种次级褶皱、节理裂隙。存在断层破碎带、岩溶及岩溶水、石膏及盐溶角砾岩、软弱围岩、煤层瓦斯、采空区、有害气体等不良地质和特殊地质。隧道洞身段主要穿越T2l、T1j碳酸盐岩地层，地下水以碳酸盐岩类裂隙溶洞水为主，径流方式以水平径流为主。地下水丰富，施工过程中隧道多处出现股状涌水。至2013年6月29日出现较大涌水以来，隧道进口端总涌水量稳定在110000m³/d左右。

图例：J1-2z-泥岩夹泥灰岩；J1z-泥岩、粉砂岩；T3xj-页岩夹煤层；T2l-白云质灰岩、盐溶角砾岩；

T1j-盐溶角砾岩、灰岩、生物灰岩

图1隧道纵断面地质剖面

3涌水情况

3.1围岩情况

围岩以泥岩、泥灰岩为主，伴生石膏。岩体属于较软岩，层间结合差，节理裂隙发育，地下水发育，岩体质量较差，围岩完整性较差，地下水的水力连通性较强。

该涌水区段上方存在一个大型溶洞，离隧道距离较远，对围岩稳定性没有影响，但在重力作用下，岩溶水会补充围岩周围的地下水。

受前方200m的F1断层破碎带影响，该区段围岩受挤压产生褶皱，破碎带内的积水也是该区段的水源之一。3.2涌水情况

2013年10月份左线隧道掘进施工ZK107+670至ZK107+680，出现透水现象，涌水量非常巨大，整个隧道出水量增加达到40000m³/d以上，透水同时有掉块现象。在该段出现大量渗水，大大增加了堵水施工的难度。该段落属于隧道加宽带，堵水施工断面加长。

拱腰处涌水量（图2所示）稳定在超过30000m3/d，初支背后因水流的冲刷形成了较大的空腔，对围岩的稳定性造成了一定的影响。

图2左侧拱腰涌水

4涌水治理

4.1基本思路

该涌水点涌水量已达到30000m3/d，属于大流量地下水范畴。针对该类型地下水治理的基本思路，步骤为：“系统加固、归流导排、分流引排、可控排放、收口封堵、局部加强”。4.1.1系统加固

区域内如有大出水点，则出水点附近肯定存在围岩条件差的部位或洞段，在大出水点封堵后，这些围岩条件差的部位或洞段可能因岩体劈裂形成新的集中出水点。所以在大出水点封堵前首先应检查、分析出水点上、下游甚至相邻洞段的围岩条件，并对相对差的围岩进行系统加固。4.1.2归流导排

在施工前和施工中对区域内出水进行系统排水布置，创造相对良好的施工环境和为各工序创造施工条件。

16广东交通职业技术学院学报第18卷

4.1.3分流引排

在对出水部位进行封堵过程中，需布置大量的分流引排孔，将其出水部位的地下富水进行分流引排，使其不规则出水变为规则通道出水，从而减小最后原始出水部位的封堵处理难度。4.1.4可控排放

分流引排及原出水部位封堵后，对分流减压排水孔进行灌浆，根据工程要求可预留部分孔作为临时排水孔（观测孔）或永久排水孔。安装高压阀门实现可控制的排放。4.1.5收口封堵

根据要求利用最后批次的排水孔对整个地下水进行最终封堵。4.1.6局部加强

对于钻灌过程中发现的地质条件较差的部位，将采用增设加密孔的方式进行水泥灌浆加强。4.2处治措施

因为涌水量及水压较大，水的冲刷作用还造成了初支背后空洞的出现，所以需先对涌水点采取降压措施，创造处治条件，然后再进行注浆堵水加固。对于该涌水点，结合基本思路，总体处治顺序为：打孔引排→封闭涌水点→径向注浆加固→深孔封堵。4.2.1打孔引排

在对涌水点进行处治之前，需要降低涌水点的水压，过大的水压将会影响注浆的处治效果。

现场通过对涌水点来水方向进行判断，确定在涌水点前方15~20m的位置设置14个18~30m深的降压引水孔，在涌水点后方15m位置设置5个引水孔对涌水进行引排，如图3所示。

采用φ130~1孔径开孔，预埋φ110~148孔口管。引水孔深度不定，以打出大水为宜，对未打出大水或少量出水的孔，若钻进过程中岩石破碎或遇溶腔等异常钻孔，该类孔作为注浆加固灌浆孔及时灌注。

图3打孔引排情况

引水措施施做完成后，原涌水点的水量减少了90%，为后期处治创造了可行的施工条件。4.2.2封闭涌水点

引水成功后，对初支背后空洞进行充填注浆，封堵涌水点，采取自进式锚杆和喷射混凝土对空洞部位进行了回填加固和封闭，如图4。

图4封闭涌水点

4.2.3径向注浆堵水加固

在涌水点封闭后，需要对该区段围岩一定范围进行注浆，以起到加固围岩和堵水作用。

径向加固注浆采用先浅后深的顺序进行，在对初支背后的空洞进行浅部回填式注浆施工后，再对涌水段初支背后进行注浆。因为左侧拱腰部位靠近溶洞，该部位水压较大，故在拱腰部位的初支背后注浆深度为10m，其余部位注浆深度为5m。

(1)注浆参数①钻孔参数

隧道中线左侧90°和右侧35°的拱部范围注浆钻孔深10m，钻孔孔径为φ75，孔口环向间距1.2m，纵向间距为2.5m，每个孔口埋设2m长φ108钢管（壁厚5mm）作为孔口管；其余拱墙注浆钻孔深5m，注浆采用φ42钢花管（壁厚3.5mm）进行，孔口环、纵向间距分别为1.2m、2.5m；仰拱注浆钻孔以伸入开挖轮廓线外5m为准，临时中心沟顶面至仰拱底部开挖轮廓范围埋设φ75PVC管（壁厚5.6mm）作为孔口管，孔口环向间距1m，纵向间距为2.5m。钻孔呈梅花型布置，如图5所示。径向注浆示意如图6。

②注浆压力

注浆孔浆液按2m扩散半径考虑，注浆初压0.5~1MPa，终压1.5MPa。

(2)注浆材料

采用水泥浆并加入2%~3%的氯化钙速凝剂，水泥浆水灰比为0.8~1。

第1期唐勇：华蓥山隧道涌水治理实例17

图5注浆孔位布置示意

图6径向注浆

①特种堵水砂浆材料：含有聚乙烯醇纤维，抗分散剂以及速凝剂等材料改性的砂浆。

②低热沥青堵水材料：用于动水堵漏灌浆。③速凝膏浆堵漏材料：在普通水泥膏浆的基础上加入一定量的铝酸盐水泥（作为速凝剂）及增稠剂等配制而成的快凝结浆材，与普通膏浆相比凝结时间可调。通过铝酸盐水泥调节水泥膏浆的凝结时间，可以解决普通水泥膏浆在水下凝结时间长、不利于动水下堵漏施工的问题。同时，根据动水条件调整和控制浆液的凝结时间和流动性，可以减少浆液的浪费，节省灌浆材料和时间。

④水泥浆：水灰比0.5∶1，根据现场情况可加入2%~3%的氯化钙速凝剂调节浆液的凝胶时间，控制浆液的扩散范围。

前两种材料为协作单位针对大涌水封堵自主研发的特种灌浆材料，主要用于大涌水点封堵及引水孔灌浆。4.3注浆效果

注浆治理后，注浆结束时进浆量小20L/min；所有注浆孔均无漏注现象；浆液有效注入范围大于设计值；注浆加固体渗透系数≤2×10-6cm/s；对检查孔进行压水试验，在1MPa压力

下，进水量小于2L/min；检查孔涌水量小于0.2L/minm，且某一处漏水小于10L/min；注浆后预测涌水量小于2.5m3/md。

注浆治理后，拱腰原涌水位置停止了涌水，周围无新的涌水点出现，达到了预期效果，如图7和图8所示。

图7浆液防水效果

图8拱腰涌水处治理后情况

5结语

本文介绍了华蓥山隧道中ZK107+672~ZK107+684段左侧拱腰位置涌水情况，采取注浆止水的方法，设计了注浆的方案，确定了注浆参数及材料，遵循“先无水后有水，先小水后大水”的原则，成功的封闭了涌水点，解决了隧道左侧拱腰的涌突水问题，为今后相似隧道涌突水现象提供了治理参考。

参考文献：

[1]郭佳奇，李宏飞，徐子龙．岩溶地区隧道突水灾害防治原则及治理对策[J]．中国地质灾害与防治学报，2014，25（3）：56-62．

[2]张民庆，殷怀连．宜万铁路别岩槽隧道F3断层突发性涌水治理[J]．铁道工程学报，2006，（1）：67-78．[3]章方政．中梁山隧道涌水综合治理技术[J]．隧道建设，2013，（10）：883-8．