地下隧洞開挖施工中突涌水處理技術(shù)

【摘要】隨著我國交通運輸業(yè)的進一步發(fā)展，地下隧道開挖工程也日益增多。在進行地下隧道開挖施工過程之中，無可避免的會遇到涌水現(xiàn)象，而涌水的多少則主要取決與開挖的深度和施工地的地質(zhì)問題。涌水問題給本身工程進度較慢的地下隧道開挖施工帶來了更加嚴峻的考驗，而如何對地下隧道開挖工程中的涌水進行處理和預(yù)防是本文將要進行探討的重點和難點。

【關(guān)鍵詞】地下;隧洞開挖;處理技術(shù)

一、引言

隧道通常根據(jù)長短不一可將其劃分為特長隧道、長隧道以及中隧道和短隧道，依據(jù)其開挖深度的不同可以將其分為深埋隧道與淺埋隧道。而隧道的開發(fā)與深度直接取決于當?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境是否能夠承受隧道的所形成的壓力拱，而無論是在何種隧道開發(fā)的過程中都會遭遇涌水情況，只是發(fā)生的概率不同，涌水現(xiàn)象作為當前低下隧洞開挖工作之中的難點之一，其能否合理妥善的處理直接影響著整個工程的進行與發(fā)展。

二、地下隧洞開挖施工過程中突涌水的來源

1、地表水體

在地下隧洞開挖的過程中，突涌水的第一個來源就是地表水體。地表水體通常指的是溪流、湖水以及雨水聚集的小水溝等地表天然儲水地，而這些地表水通常不會對山嶺隧洞產(chǎn)生影響，其更多的影響是對一些穿河過江的隧洞形成突涌水問題，我們在探究地表水對地下隧洞影響的過程中往往從季節(jié)以及地表水與隧道的相對位置進行出發(fā)研究，與此同時，還要考慮到巖層的透水性，倘若因為巖層透水性較強，那么地表水對于地下隧洞開發(fā)的影響便顯得尤為重要。

2、古礦洞積水以及老窯積水

古礦洞積水以及老窯積水多發(fā)生在含礦量豐富的山嶺隧道的開挖上，在這些傳統(tǒng)的礦山礦脈上，往往會由于近現(xiàn)代或者古代在開采礦石時留下的采礦空區(qū)以及廢棄的窯洞，這些位于山中的洞穴由于經(jīng)年累月的積累，往往匯集了大量的地下水，最終形成古礦洞積水和老窯積水，給地下隧洞的開挖工程帶來了巨大的難度。這些古礦洞往往因為年代久遠而無法確定，在加上亂采亂挖現(xiàn)象的產(chǎn)生，這便導(dǎo)致了老窯積水和古礦洞積水越來越大，而由于長期處于山體之中，這些積水隨著巖石的沖刷會帶有極大的酸性，而酸性直接代表著其腐蝕能力較強，倘若在低下隧洞開鑿的過程中遭遇這些古礦洞積水，其必然會帶來無可預(yù)料的損失。

3、暗河水和溶洞

在石灰?guī)r相對較多的地方開展隧洞開挖活動，最為常見的突涌水便是溶洞水，而且還有可能遇到暗河水，暗河水和溶洞水往往容量相對較大，在隧洞開挖的過程中，倘若爆破作業(yè)距離這類水體太近，那么當靜水壓力最終超過巖體的強度后，這些水將直接突發(fā)性的灌入隧道，造成無法避免的損失，甚至有可能威脅到施工人員的生命安全。溶洞更多情況下與季節(jié)有關(guān)，因此對于這一類區(qū)域的開發(fā)往往需要避開雨季，這樣才能夠更好地保證施工人員的安全問題。

4、斷層水

斷層裂隙水簡稱斷層水，其是所有隧洞發(fā)掘中最為常見的地下突涌水。斷層水本身的容量相對較小，但是其往往有可能連接了地表水體，如果在開挖過程之中對此類水處理欠妥，其往往會帶動一系列突發(fā)性狀況的發(fā)生，最終可能對施工產(chǎn)生一個災(zāi)難性的影響。

5、含水層水

含水層水作為隧洞開挖施工過程中較為常見的涌水之一，其主要是由于大氣降水滲入地下所致，通常情況下，含水層水以靜儲量為主，其在開挖過程中往往會不斷的噴涌而出，但是并不會對施工安全產(chǎn)生太大的影響。而動儲量則不同于靜儲量，動儲量的突發(fā)處理需要進行一定的預(yù)防工作。

三、地下隧洞開挖施工過程中突涌水所產(chǎn)生的影響

在地下隧洞施工以及后期維護當中，其主要面臨的問題之一便是對突涌水的處理。隧洞涌水問題作為當前我國學者以及技術(shù)人員研究的主要課題，其往往能夠破壞圍巖所具有的穩(wěn)定性，會給施工帶來許多不必要的麻煩，很有可能誘發(fā)安全事故，甚至是災(zāi)難性事故，這使得我國從事隧洞開鑿工作的相關(guān)技術(shù)人員對其進行了具體的考察，經(jīng)過整理發(fā)現(xiàn)突涌水對施工所造成的影響如下表1-1所示。

四、地下隧洞開挖施工中突涌水處理技術(shù)

1.建立自然排水系統(tǒng)

在隧洞開挖施工進行的過程之中，通常會由開挖口灌入地表水，也會有地下水不斷涌出，還有施工所留下的廢棄用水，這些積水倘若長期存在于隧洞之中，必然會給施工帶來一定的阻礙和困難，甚至會影響工程的如期完成，此時便需要考慮如何將洞內(nèi)積水排放出去。建立自然排水系統(tǒng)，使得洞內(nèi)積水能夠自然排放出去，有利于節(jié)省人力物力且能夠保證施工的正常進行。自然排水系統(tǒng)主要用于順坡施工之中，其要求施工坡度大于等于3，此時便可以建立自然排水系統(tǒng)。自然排水主要是在隧洞中心以及兩側(cè)額外開挖出一條排水溝，使得洞內(nèi)積水能夠順著坡度排出隧洞，在必要情況下，還可以借助鋼管等工具輔助排水。排水溝的具體面積需要借助排水量以及坡度和地表粗糙程度采用無壓流量公示進行具體的計算，其主要過程如下：

依據(jù)各個隧洞的具體數(shù)據(jù)對排水溝的面積進行合理計算，最大程度的保證資源不被浪費的同時還能夠如期進行施工活動。

2.構(gòu)建機械排水系統(tǒng)

機械排水系統(tǒng)主要適用于逆坡施工。在施工過程之中，倘若豎進井并不能將隧洞內(nèi)積水完全排出，此時便需要構(gòu)建機械排水系統(tǒng)。機械排水系統(tǒng)通常借助水泵將洞內(nèi)積水不斷抽出，最終達到清空洞內(nèi)積水的目的。在機械排水系統(tǒng)的構(gòu)建過程之中，通常有以下兩種構(gòu)建方法：

一是分段開挖逆坡度排水溝，通過對集水坑的開挖和處理，借助水泵的配合，一層一層由集水坑向外傳遞積水，借助最后一臺水泵將洞內(nèi)積水完全排除隧洞，。

二是將主水泵和小水泵相結(jié)合的模式進行排水處理。此種方法不同于第一種方法的主要地方便是集水坑相對分布較遠，在每個集水坑內(nèi)安放一個小水泵，由小水泵不斷的將積水抽入主水泵當中，最終由主水泵將積水排到隧洞之外。

3.導(dǎo)坑排水和鉆孔排水系統(tǒng)的運用

導(dǎo)坑排水以及鉆孔排水是當前隧道開發(fā)過程之中最為常見的兩種排水方法。通過開鑿排水導(dǎo)坑對東誒積水進行合理的處理，使得積水進行下降，最終保證施工的合理進行。而排水導(dǎo)坑與正洞之間的距離應(yīng)該最大程度的縮小，通常情況下，導(dǎo)坑往往開鑿子啊地下水上游左右，但其并不是一成不變的，其需要施工技術(shù)人員根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)情況做出合理的判斷。

4.止水法的有效運用

倘若在隧道開鑿的過程中，前面三種方法并不能起到多大的用處，此時便需要運用止水法。止水法主要包括凍結(jié)法以及灌漿法和壓汽法三種。這三種方法適用于不同的地質(zhì)。凍結(jié)法通常在含水底層以及沖擊層的情況下進行;而壓汽法則主要適用于軟弱層，其主要保證作業(yè)人員能夠在水壓氣壓環(huán)境內(nèi)進行施工作業(yè);灌漿法是當前最為常用的一種方法，其主要借助漿液使得松軟的巖層重新變得堅硬，進而保證整個隧道施工安全進行。

五、結(jié)束語

本文通過對低下隧洞開挖施工過程中突涌水的來源、危害以及如何處理進行了全方位的探究，希望能夠?qū)ξ覈磥淼叵滤矶吹拈_鑿工作起到一定的參考作用。

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作者簡介：鄭宏博，（1981.12.5），男，本科，工程師，目前從事國際工程投標工作（技術(shù)）。