公路隧道涌水突泥事前预防与事后处治技术管理

李洪

摘要：在进行山岭公路建设过程中，为了让公路不饶远路或满足公路等級对应的强制技术标准，在遇到山体障碍物时，需要通过设置隧道穿越山体的方式让公路建设顺利进行。但由于山岭公路隧道埋深大、地质条件复杂、富水等不利条件导致隧道施工困难，且施工安全风险较大。其中涌水突泥是公路隧道施工常见难题之一，不仅影响施工进度，增大建设成本，同时还严重威胁隧道洞内作业生命和财产安全。因此研究如何有效预防公路隧道涌水突泥灾害发生，以及发生后如何有效应急和处治非常重要。对此，本文通过对公路隧道涌水突泥事前预防以及事后处治技术管理进行相应的分析，以供参考。

关键词：公路隧道;涌水;突泥;事前预防;事后处治

在公路隧道所穿越的山体中，受到复杂的地质条件、水文等诸多因素的影响，同时在围岩软弱、破碎、节理裂隙发育及富集地下水的情况下会自然形成溶腔^[1]。这时在公路隧道施工过程中，会很容易发生涌水突泥地质灾害，这不仅会给公路隧道施工造成阻碍，延误施工进度，同时涌水突泥地质灾害还会给公路隧道的施工及后期运营埋下安全隐患，很可能会对施工人员及财产造成严重损失。在涌水突泥事后处治过程中，还非常容易引发二次灾害，若防范不当一样具有较大安全隐患。因此在公路隧道施工过程中，有效地提前预防涌水突泥地质灾害发生具有非常重要的意义。在发生了涌水突泥地质灾害之后，事后的处治措施对于施工单位来说也非常重要^[2]。

一、公路隧道涌水突泥的原因

第一、在公路隧道的周围通常会存在着大量的节理裂隙十分发育、破碎、软弱的岩渣，该岩体无胶结自稳性，并具有一定的储水作用，在隧道开挖过程中，若岩体中储水量比较大，就容易发生涌水突泥的现象。第二、一般来说公路隧道周围的地下水通常是由于大气降雨而慢慢的渗透到地下水层，而如果在降水量较大的环境中，同时旁边的森林覆盖面积也比较大时，那么这就会导致公路隧道处的浅表层存在着缝隙的现象，降下的雨水则会沿着缝隙慢慢的渗透到公路隧道的深层中，这时在实施公路隧道施工时，就很有可能会发展为涌水突泥的现象发生。第三、隧道涌水的实质是地下水原有的输水网络或存储条件受到外界因素的影响而失去平衡而导致失稳的现象，其影响因素众多且复杂，但隧道涌水主要是因为大量的压力水存在，即一是富水，水量大;二是水有压力，即水头在隧道开挖面上方，这是形成涌水的两个必要条件。

以四川省甘孜州境内国道549线无名山隧道为例，K9+311-K9+347段隧道施工中反复发生涌水突泥地质灾害，主要原因有以下两点：

（1）受围岩断层影响，该段隧道周边岩体极破碎，节理裂隙密集发育，具有良好的富水及储水性能，形成了水量大、水压高的储水带，而且岩体中夹杂大量的松散固体物质，如节理裂隙中的充填物、断层破碎带中的断层岩等。在隧道开挖过程中，因为坚硬的不透水层逐步减少，当不透水层承压能力小于水头压力时，不透水层被破坏，大量的水在压力作用下短时间突出，就造成涌水;当水中夹杂大量软弱填充物时，就形成涌水突泥。

（2）该段隧道围岩主要以灰黑色碳质千枚板岩为主，局部夹少量砂质板岩及砂岩，板岩为相对隔水层，砂岩为相对透水层，板岩与砂岩的岩性接触面相当于一个隔水幕，把岩体分成两个无水力联系的水文地质单元，常使其一侧无水，而另一侧水量丰富、水位很高，隔水层承担了全部水压力。因此，一旦不透水层被打穿，大量高压地下水，可携带大量破碎岩石涌入隧道，形成涌水突泥。

二、公路隧道涌水突泥的事前预防措施

1.超前地质预报

在进行公路隧道的施工建设过程中，可以利用超前地质预报的方式来有效预防涌水突泥的现象发生，从而能够有效保证公路隧道的施工安全^[3]。超前地质预报可采用开挖面地质素描、TSP203地震反射法、HSP水平声波反射法、地质雷达、红外探水等，提前探明掌子面前方围岩的破碎和富水程度，进行预测和验证，及时进行信息收集、处理、反馈，以调整施工方案和施工方法，有效减少涌水突泥地质灾害发生，有效避免给施工单位带来的不必要损失。尤其是对于复杂的岩溶地质结构或者是需要穿越断层破碎带等相关地质中时，超前地质预报可以发挥及其重要作用。

开挖面地质素描是超前地质预报最简单的一种，可有效验证和提高其他预测方法的准确性，但其经常被忽视。地质观察可以直观的描述掌子面岩层稳定性，其中比较重要的是对掌子面水的观察，大体上应从四个方面加强观测，即水源、水量、水分和水的位置。例如在作业过程中，如发现钻孔中有出水量比较大或水在压力下涌出，同时水中夹杂软弱物质，此时一定要注意，这是涌水突泥的前兆，必须采取措施探明前方围岩富水、破碎以及裂隙情况;采取必要的加固、堵水措施后才能继续施工。

2、超前探孔

通过超前地质预报发现前方有静态水腔或存在承压水等情况时，可辅予超前水平钻探进一步验证并探明富水情况，同时超前探孔兼具排水泄压的作用。

超前探孔一般分为30米长管棚超前探孔及每循环作业过程中加深炮孔。30米长管棚探孔每次施做30米，搭接5米，加深炮孔每次施做5米，每循环施做。长管棚和钻孔一般布置在拱顶和拱腰，均要有一定的外插角。探孔过程中要详细记录岩层软硬程度、含水量变化，水有无压力、有无夹带软弱填充物等。

3.排水系统的安装

在公路隧道的施工中，为了有效预防涌水突泥以及周围环境的影响，可以首先安装好相应的排水系统。这样等到隧道中发生涌水突泥的现象时，可以及时的从排水系统中排出，从而有效减少涌水突泥造成的相关危害[4]。隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到“排水畅通、防水可靠、经济合理、不留后患”的目的。

三、公路隧道涌水突泥事后的处治技术管理

1、做好涌水突泥应急预案、定期演练以及应急响应

涌水突泥的发生往往就在短短的几分钟内，对隧道可能发生的坍塌、涌突水等事故应提前编制应急预案并定期演练。常设应急响应机构，明确应急职责，制定相应的事故报告制度，识别紧急需求，定期进行抢险、救援演练，确保事故发生时，能快速反应，实施紧急救援，有效预防事故范围的扩大，最大限度地降低和减少事故带来的人员伤亡和财产损失。

隧道施工中突然出现涌水突泥，应立即撤离人员和机械设备，并报告应急响应机构领导小组，领导小组到达现场后，根据详细的地质，水文情况，制定出处理方案，切勿惊慌失措，盲目冒险，一哄而上。出现涌水是清澈的颜色，疏通排水系统，采用排水方式处理涌水;若涌水浑浊夹带碎岩填充物形成突泥，要立即修筑混凝土墙，进行拦截，然后用潜水泵排出。

2.开挖后周边注浆堵漏

适用于经超前地质预报掌子面前方无后续突水、突泥危险，但裂隙发育，开挖后洞壁呈大面积渗水、淋水的一般Ⅳ、Ⅴ级围岩段。周边注浆的注浆孔按梅花型布置，孔口设热轧无缝钢管作为孔口管，注浆孔与隧道轴线呈90°（拱顶若钻孔困难，可调整为60°）。以堵水为主时采用水泥-水玻璃双液浆，C：S=1：（0.4～0.6）（体积比）;以加固围岩为主时采用纯水泥浆。对于一个注浆段，注浆顺序为先注无水孔，后注有水孔，一般从拱顶顺序向下，如遇密浆或跑浆，则间隔一孔或几孔注，形成周边围岩固结后形成截水圈。

当隧底存在涌水且设计无初期支护时，可在仰拱施作后仰拱回填前进行隧底注浆，利用仰拱作为隧底注浆的止浆墙，可起到较好的堵漏效果。

3.隧道变形处治思路及方案

公路隧道发生涌水突泥后往往伴随初支变形的病害。该病害应遵循“先柔后刚、先放后抗、控制变形、及时封闭”的原则，采取“主动适应+强支撑”的综合处治方式：

变形处治主要措施：初期支护设置长短锚杆、扩大预留变形量、初期支护钢架和二次衬砌加强;必要时还应考虑开挖后周边注浆进行围岩固结和防水防渗。

变形段隧道开挖采用微台阶法或单侧壁导坑法开挖，考虑到隧道变形大，持续时间长，喷层容易破坏，所以喷混凝土可分层分时间段施工，这样既可保持支护的柔性，又可保持喷层的完整性。隧道施工期间应加强监控量测，及时预测变形扩大的可能性及程度，以便动态调整隧道结构支护参数。

4、边施工、边总结

同一公路隧道可能在不同段落均会出现涌水突泥不良地质灾害的发生，但发生原因、事前征兆以及破坏特性等会存在或多或少的相似点。施工单位在涌水突泥事前预防和事后处治中，必须认真分析和总结，不斷优化预防措施和事后处治措施，尽最大限度减低涌水突泥不良地质对施工建设造成的危害。

结语

公路隧道施工很容易发生涌水突泥不良地质灾害，不仅会给施工单位的施工工期以及投入成本带来影响，还会对施工人员的生命安全带来严重威胁。因此通过事前预防，使用合理的超前地质预报方式，优化或改变隧道开挖和支护方式，可有效降低涌水突泥发生。而涌水突泥事后处治，采取科学、合理的处治措施可有效防止危害和损失的扩大，尽快达到隧道施工正常化。因此公路隧道的施工单位应该加强对涌水突泥预防以及事后处治技术管理的重视程度，提高预防措施与处治技术的水平，从而有效保证隧道施工的顺利进行，减少安全事故的发生。

参考文献

[1]张剑宁，黄鹏.山区公路隧道涌突水应急与处置方案[J].交通世界，2020（16）：158-160.

[2]韩雪刚，付晓健，连晓星.公路隧道穿越富水断层带工作面突涌水处治技术[J].市政技术，2020，38（03）：165-167.

[3]李海波.龙琅高速公路安平隧道初步设计阶段风险分析[J].公路与汽运，2020（01）：139-142.

[4]薛江伟.双侧壁导坑在公路隧道涌水侵限段施工中的应用[J].水利水电施工，2019（04）：70-73.