秦岭隧洞下穿椒溪河段涌水处理措施探讨

秦涛

（西安航空城建设发展(集团)有限公司，陕西西安710089）

秦岭隧洞下穿椒溪河段涌水处理措施探讨

秦涛

（西安航空城建设发展(集团)有限公司，陕西西安710089）

涌水是秦岭隧洞施工中常见的地质灾害。根据引汉济渭工程秦岭隧洞下穿椒溪河段工程设计地质情况，通过对两次较大的涌水，采取确保排水能力、止浆墙封堵、帷幕灌浆处理、超前地质钻孔探水、超前小导管注浆等对策及措施,制定下一步施工的具体方案和措施，有效的预防了椒溪河隧洞施工涌水，保证了施工安全和工程的正常开展，可为秦岭隧洞施工工程涌水预防处理提供参考。

秦岭隧洞；涌水；灌浆

引汉济渭工程椒溪河勘探试验洞工程主洞长度6592 m，支洞长324 m，支洞与主洞交汇里程k2+575，进口方向2529 m，出口方向4063 m，主洞坡降为1/2527，马蹄形断面，断面尺寸为6.76 m×6.76 m（宽×高）。主洞位于秦岭岭南中低山区，地形起伏，高程范围750 m~1150 m，洞室最大埋深610 m，最小埋深15.41 m（椒溪河段实测）。隧洞K2+688~K3+080处为穿椒溪河段，是F3、F2断层及其影响带，岩溶发育，隧道与断层夹角约75°~80°，断层带附近为三叠系下统大冶组地层，有揉皱发育，局部岩性直立，为压扭性断层，透水性较好，易形成岩溶通道，将二叠系含水层的地下水引人隧洞，造成较大规模的突水突泥。此外，在K2+688~K2+692.5段发育二迭系地层，处于隧道顶部，隧道穿越F3断层破碎带时有大量水涌入的可能，需采取预控措施防止大量涌水才能保证工程的正常进展。

1 下穿椒溪河段两次涌水处理及对策

1.1 第一次涌水处理及对策

1.1.1 第一次涌水情况

2013年2月20日，秦岭隧洞下穿椒溪河段发生第一次涌水，出水点位于主洞下游K2+692.5 m掌子面拱顶部位左上角，喷射长度约为10 m，涌水量最大达到约1000 m3/h。由于抽水设备不到位，抽水能力达不到设计要求，导致主洞洞身完全淹没，支洞内水位涨至斜0+88桩号，涌水量约为350 m3/h，随着洞内水位上升涌水量有减弱趋势，涌水水位得到了有效控制，随后基本上平均每天水位可下降2 m左右。本次突涌水，共组织了4台潜水泵（37 kW，200 m3/h，扬程40 m），一条DN200、两条DN300的排水管线，随着水位的降低，相互交替进行。

1.1.2 涌水处理方案

为了安全通过涌水段落[1]，经研究对涌水段落进行周边帷幕灌浆处理[2]，具体方案为K2+688.5处设止浆墙，止浆墙上布置4环28个注浆孔（一环注浆孔3个，二环注浆孔12个，三环注浆孔10个，四环注浆孔3个），5个超前探孔，超前探孔必要时可做为注浆孔，检查孔4个。

1.1.3 方案实施及效果

止浆墙于4月14日开始，5月1日完成施工，止浆墙厚4 m，周边入岩1 m。帷幕注浆于5月4日开始，6月9日完成施工，浆液比通过实验室试验，设计图纸中水泥浆与水玻璃体积比为1∶1~1∶0.6，浆液配比初凝时间为19 s，无法灌浆，经试验确定配比调整为1:0.075~1:0.15之间。施工共完成超前探孔5个，T1孔深26.5 m无水；T2孔深26.5 m无水；T3孔深26米出水，灌浆量45 t，终孔压力0.5 MPa；T4孔深26.5 m无水；T5孔深26.5 m出水，灌浆量49.2 t，终孔压力0.2 MPa；完成注浆孔一环3个，单孔深7.5 m，共注浆量39 t，终孔压力2 MPa；二环注浆孔12个，单孔深12 m，共注浆量82 t，终孔压力2 MPa；三环注浆孔10个，单孔深20.7 m，共注浆量47 t，终孔压力2 MPa；四环注浆孔3个，单孔深25.3 m，共注浆量3 t，终孔压力2 MPa；检查孔4个，单孔深27 m，共计钻孔689 m，灌浆水泥用量425 t，水玻璃用量15 t。

经四方联合验收后，灌浆止水效果良好，隧洞开始继续向前施工。

1.2 第二次涌水处理及对策

1.2.1 第二次涌水情况

2013年6月15日，下穿椒溪河段K2+706.9处洞室开挖正常施工，爆破前，经过超前孔探测后，孔深5 m，无明显涌水。爆破后，也无涌水。在出渣过程中，左侧底板靠近边脚突然出现大量涌水，主洞内水位快速上涨。本次涌水抽排期间，经历三次强降雨，河道水位上涨，洞内涌水明显增大。甚至在洞内发现鱼、虾等，说明本次涌水同洞外连同通道较大。7月2日洞内排水1100 m3/h（根据水泵数量估计），7月15日，排水量1179m3/h（流量计实测），集水坑内水位略有上涨，7月18日，排水量1290m3/h（流量计实测），主洞内水位上涨30 cm。洞内涌水已超过了原预计24000m3/d的最大预计量，其余时间涌水量800m3/h左右。

1.2.2 涌水处理方案

涌水处理方案参考第一次涌水处理方案。同时再增加2个检查孔以查明止浆墙下部岩层渗水情况，在没有渗水情况下先拆除止浆墙混凝土后再进行T4、T5超前探孔施工及周边帷幕注浆施工，待周边帷幕施工全部完成后再进行红外探水，最后再确定是否进行开挖施工的方案。

1.2.3 方案实施及效果

由于本次突涌水同洞外河流连通性明显，为防止由于扰动而导致涌水进一步加大，形成更大的涌水通道，本次局部止浆墙混凝土结合出水点处在堆碴上施作，止浆墙侵入围岩不小于1 m，碴体内部预埋3根4 m长DN300排水管排水，并安装DN300闸阀3道，灌浆浆液比通过工地试验室确定。7月15日，在关闭三道闸阀进行下一步出水点帷幕堵漏注浆施工，过程中，侧墙位置重新出现了新的涌水通道，导致关闭闸阀失败现场进行查看后，制定了再浇筑止浆墙混凝土以增加盖重的方案。

第一循环止浆墙于7月7日开始，7月8日完成，浇筑混凝土110m3。止浆墙周边堵漏灌浆7月10日开始，7月15日完成，周边堵漏灌浆量40t。第二循环止浆墙于7月16日开始，7月19日完成，浇筑混凝土130m3。出水点帷幕堵漏注浆于7月26日关闭闸阀后开始施工，8月7日完成，注浆孔共79m，注浆量190t，检查孔40 m，注浆量25 t，超前探孔T1、T2、T3共78 m，均为干燥孔，注浆量5 t。

2 施工措施及效果

2.1 施工方案

在第一阶段帷幕注浆施工过程中，T5探孔在钻孔过程中，钻进至23.5 m时，出现大量涌水，经实测涌水量300 m3/h，该孔位在设计帷幕之外，因此说明半封闭幕体之外仍有较大的渗水通道。在k2+706.9掌子面上，渗水通道上方50 cm左右布置了探孔，但探孔部位岩石完成性很好，没有起到作用，因此，水平探孔并不能很有效的探明前方情况。根据k2+689~k2+714段周边帷幕注浆后开挖效果观察，上部帷幕灌浆效果是明显的，但两次渗水通道之间并不明显连通，半封闭注浆并没有实现整个掌子面形成阻水帷幕，而本次涌水主要在掌子面左下部位，是上次处理和钻孔探水的盲区。因目前掌子面接近椒溪河河床，且地质条件较差，夹泥断层多，且与河道联通通道明显，洞内涌水可能性很大，为保证施工安全及开挖进度，经研究制定以下施工方案：

超前探孔由5个增加至9个，间距3 m，其中周边8个，中间1个，超前探孔必要时可做为注浆孔，在施工过程中根据出水情况，在此孔周围可增加小导管注浆。可现场根据岩石情况对钢拱架间距考虑调整。

2.2 施工效果

8月15~10月11日，椒溪河主洞下游穿越椒溪河段共完成超前探水钻灌三个循环。每个循环探水25 m，9个探孔按照是否出水分别灌浆。根据开挖外露情况注浆效果明显，三个循环钻灌及开挖施工情况如下：

第一个循环：掌子面桩号K2+715,施工25 m超前探水孔9个，侧面检查孔1个5 m，9个探水孔不同程度出水，左侧探孔表明K2+722处出水，K2+730处有黄泥夹层，K2+738-K2+740有空洞；右侧探孔K2+732处出水；25 m钻灌完成后，开挖一个循环到K2+717，T5和T6孔间侧面出现少量股状水，为保证施工安全施做潜孔探水，造孔至2.5 m时孔内大量出水，及时注浆堵水，本次双液注浆共用水泥127 T；根据岩石岩性及外露情况，为保证施工安全，由K2+717调整为Ⅳ类围岩结构施工，本次开挖至K2+735桩号，开挖过程中左侧和下部岩石比较破碎，注浆效果明显。

第二个循环:掌子面桩号K2+735，超前钻灌9月12日~9月14日完成，根据钻孔情况提供围岩信息隧洞左侧和右侧拱部较破碎，有泥夹层，左侧有空洞，9个探孔不同程度出水，双液注浆用水泥146 T；注浆完成后，开挖施工第二个循环至K2+738时T3和T4间侧墙面出现渗水，外露围岩为泥夹石层，施工单位及时组织人员支护，渗水范围扩大，出现集中出水，空腔外露；9月24日，监理部再一次主持召开了专题技术会议，确定了堵水方案，进行了外部河道堵漏防水处理和洞内注浆处理，效果明显；堵水于9月23日~10月1日完成，双液注浆用水泥192 T；本次开挖至K2+753桩号，根据围岩外露情况注浆效果明显。

第三个循环：掌子面桩号K2+753，超前25 m，9个孔和2个检查孔，钻灌10月7日~10月11日完成，根据造孔提供围岩信息，左侧围岩破碎，K2+766-K2+769有泥夹层，到K2+772桩号不同程度出水；右侧K2+756-K2+761破碎，K2+769-K2+770有泥夹层；双液注浆用水泥190 T；注浆完成后开挖至K2+773桩号，开挖围岩外露情况，注浆效果明显。

根据三个循环的开挖情况，说明椒溪河下游施工方案能够较好的探测隧洞前方的围岩及出水情况，并预先采取有效的措施进行控制[3]，保证了施工安全和工程的正常开展。

3 结语

秦岭地区高山峡谷，地质条件极为复杂，埋深大、洞线长、难分割的输水隧洞穿越秦岭，大范围的工程地质勘察工作将不能满足隧道开凿所需要控制的工程地质和水文地质信息，复杂的地质条件及工程地质和水文地质勘探过程中的不全面性，导致隧洞开挖过程中突泥涌水时有发生[4]。本文根据秦岭隧洞下穿椒溪河段两次较大的施工涌水，制定了确保排水能力、止浆墙封堵、帷幕灌浆处理、超前地质钻孔探水、超前小导管注浆等对策及措施，为秦岭隧洞下一步施工提供了技术指导，确保了秦岭隧洞的安全施工。

[1]汤向华，龚锐.木坡水电站引水隧洞塌方及涌水处理措施.华电技术, 2015,37(4):1-3.

[2]揣连成，杜士斌，卜丽华.隧洞工程涌水处理的对策和措施.水利水电技术,2005,36(5):53-55.

[3]王之三.木冲隧道涌水带帷幕注浆设计与施工.[J].四川建筑,2006, (5):70.

[4]李立民.秦岭隧洞突泥涌水段处理措施研究.[J].铁道标准设计, 2014,S1.

Discussion on Treatment Measures of Gushing Water in Jiao-Xi River Section of Qinling Tunnel

Qin Tao
（Xi'an Aviation cityconstruction and development(Group)co.,ltd Xi’an 710089,Shaanxi）

Gushing water is a common geological hazard in Qinling tunnel construction.According to the engineering design geology of the Qinling tunnel under Qinhuangdao project,through two major gushing water,the countermeasures and some measures are taken with ensuring the drainage capacity,the sealing wall sealing,the curtain grouting treatment,the advanced geological drilling water,ahead of the small catheter grouting and develops the next step in construction of specific programs and measures to effectively prevent construction of Jiaoxi River tunnel gushing water to ensure the construction safety and the normal development ofthe project for the Qinlingtunnel construction gushingwater treatment for reference.

Qinlingtunnel；gushingwater and grouting

TV554

B

1673-9000（2017）03-0055-03

2017-02-22

秦涛（1984-），男，陕西韩城人，工程师，主要从事工程管理。