浅析小断面隧洞涌泥涌水的安全管理

浅析小断面隧洞涌泥涌水的安全管理

王瑞森

中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西省 西安市 710000

摘要：本文以某工程项目为例，针对小断面隧洞涌泥涌水处理方法展开分析，内容包括做好地表水截排工作、进行注浆参数的调整、适当增加集水钻孔数量等，通过研究合理布设监测点、提前排查安全隐患、做好现场巡查工作、推行精细化管理、拟定应急处理方案等内容，其目的在于降低涌泥涌水事故发生几率，提高小断面隧洞作业环境的安全性。

关键词：小断面隧洞；注浆工程；精细化管理；施工安全；施工质量

在小断面隧洞施工过程中，如果作业区域水资源丰富较高、节理发育较强，那么很容易便会导致涌泥涌水问题，威胁到作业环境的安全性。为了避免此类问题的出现，需要施工企业在前期做好相应的监测工作，对于地下水水位、顶板形变量等数据参数进行采集，随后采取合理的安全监控措施，来提前处理可能发生的安全问题，以此来稳定隧洞作业环境，保护施工人员的生命财产安全。

1工程项目概述

某工程53#隧洞桩号101+518.44～103+190.77，长度1678.7m，隧洞开挖断面为城门洞型，开挖尺寸根据岩石类别不同略有变化，加强段、V类围岩底部宽度3.12m，高度3.24m；Ⅳ类围岩断面底部宽度为3.02m，高度3.14m。53#隧洞开挖过程中出现坍塌、涌泥，根据现场地勘检测，53#隧洞支洞下游K102+469.2～K102+539.2处地层结构松散，为饱和淤泥质黄土，隧洞埋深约17m，其中102+464.4～102+539.2为饱和黄土段，地质结构松散，土体含水率大，约22%左右。开挖至桩号102+464.40时渗水严重，掌子面出现涌泥、塌方等问题。对此，为确保后续施工活动的顺利推进，需要做好隧洞涌泥涌水安全监控工作，降低此类问题所构成的威胁。

2小断面隧洞涌泥涌水处理方法

2.1做好地表水截排工作

在该工程中，隧道101+512.07～101+732.03m段围岩为变质岩，主要以岩石为石英片岩、

片麻岩夹板岩、片岩千枚状板岩、黑云母片岩为主，并且该区域还存在着较发育的破碎带，等级为IV类，极易出现涌泥涌水的问题。在对其进行处理时，采用的是地表水截排处理，即利用浅层注浆的方法，提高浅层地质的整体性和抗渗性，以此来降低涌泥涌水问题的出现。在该工程中，所使用到的注浆材料主要以水泥浆为主，水灰比在0.9-1.2之间，注浆压力控制在2.0MPa到4.0MPa之间，以满足实际的注浆要求。

2.2进行注浆参数的调整

在工程开挖至桩号102+464.40时渗水严重，掌子面出现涌泥、塌方等问题，这也限制了后续施工活动的顺利进行，因此在对其进行治理时，需要对原有注浆参数进行调整，注浆深度由原来的2m调整为5m，管径由原来的Ф40调整为Ф110，同时水灰比控制在1.1到1.3，注浆压力和原来保持一致。并且还增加了衬砌结构，对于已经塌方的区域进行支护，高度为3.0m，强度选用C30混凝土，从而提高了整个结构的稳定性。

2.3适当增加集水钻孔数量

53#隧洞支洞下游K102+469.2～K102+539.2处地层结构松散，为饱和淤泥质黄土，此类区域属于水资源比较富集的区域，在对其进行处理时，可以选择适当增加集水钻孔数量，搭配相应的排水系统，提高系统本身的排水能力。在具体实践中，该区域所设置的集水钻孔增加至10个，其长度为4.5米，而深度则需要控制在45mm，搭配着盲沟、排水沟，将水分快速排出该区域，以此来降低了病害的发生几率，提高系统本身的排水效果^[1]。

3隧洞涌泥涌水安全管理监控要点

3.1合理布设监测点

通过合理布设监测点，可以提升监测数据的完整性和准确性，为后续安全监控计划的拟定奠定基础。在实践操作中，应注意以下几点内容：第一，合理安排监测点密度，该工程作业区域的复杂程度相对较高，因此在不同区域内布设的监测点数量也需要有所区别^[2]。例如，在K102+469.2～K102+539.2处，监测点数量为6-9个/km，而102+464.40区域，监测点数量为3-7个/km。第二，对于所用的监测点都需要做好编号工作，在前期施工阶段，每天的数据采集频率需控制在2-3次，随后可以逐渐降低频率，根据实际情况进行调整，从而提高检监测点数据的应用价值。

3.2提前排查安全隐患

通过提前排查安全隐患，能够提高隧洞作业环境的安全性，减少涌泥涌水的安全问题。该工程所处区域从整体情况上来看，其围岩的稳定性相对较差，而且节理较发育和节理发育地带较多。对此，在正式开挖前，可以借助超前支护、支护措施来完成隧道处理，借助水泥浆来填充围岩内的裂隙，使待开挖区域拱顶可以形成比较稳定的结构，这样在开挖时可以降低形变量。而注浆施工工艺的使用，可以将地基关连成一个整体性较高的结构，提升地基的抗水性，这样便可以减少地下水外渗的情况。另外，在作业现场还需要建立合理的临时排水系统，借助集水钻孔来加快积水的排出，从而提高了整个作业过程的稳定性

^[3]。

3.3做好现场巡查工作

通过做好现场巡查工作，可以给予作业人员一些专业性施工建议，通过调控掘进速度、掘进深度来起到降低病害出现的作用。施工企业可以组织现场巡查队伍来完成作业巡查工作，在巡查队伍的选择过程中，需要优先选择综合实力前、应急能力强、执行能力强的管理人员加入到管理活动当中，这样可以从根源上提高监督管理队伍的综合水平^[4]。同时将作业区域划分为不同的管理模块，根据管理难度分配管理人员，如上文中提到塌陷路段，区域地质条件相对较差，应适当增加巡查的频次，以提高潜在故障问题发现的及时性。

3.4推行精细化管理

通过推行精细化管理，能够确保每一个施工环节的施工质量，提高小断面隧洞工程的施工效果。现场施工时可以根据桩号将区域划分为若干个施工段，匹配相应的前期勘察资料，拟定相应的施工方案，方案中会将施工过程划分为若干个管理细节，明确每一个管理细节中安全监控的核心内容，这样可以提升小断面隧道安全监控管理过程的目的性，从而减少施工问题的出现。

3.5拟定应急处理方案

编制应急预案，可以加快涌泥涌水问题的处理速度，降低问题出现后的负面影响。在出现突发事故后，需要在短时间内快速完成问题严重性的评价工作，如果问题严重性相对较大，那么需要快速疏散作业区域的施工人员。如该工程之前出现的塌方问题，需要先对支护体系进行加固，随后将土方清理出现场，借助衬砌、湿喷混凝土等方式完成处理，起到了经济止损的作用。

结束语

综上所述，合理布设监测点，可以提升监测数据的完整性和准确性，提前排查安全隐患，能够提高隧洞作业环境的安全性，做好现场巡查工作，可以给予作业人员一些专业性施工建议，推行精细化管理，能够确保每一个施工环节的施工质量，拟定应急处理方案，可以加快涌泥涌水问题的处理速度。通过加强小断面隧洞施工安全管控工作，对于提高作业过程安全性有着积极地意义。

参考文献

[1]李俊杰,刘越,郭佳豪,黄浩然.物探技术在凝灰岩隧洞涌水超前探测中的应用[J].科技通报,2019,35(12):26-30.

[2]谭志希,郭毅,夏云东.夹岩水利枢纽工程溶塌角砾岩隧洞涌水塌方处置浅析[J].水利水电快报,2019,40(06):63-64+70.

[3]陈春雷. 金元水电站引水隧洞溶洞坍塌涌泥涌水处理技术[C]. 中国水利水电勘测设计协会,2018:454-459.

[4]罗雲丰,郑捷,魏良帅.牛栏江引水工程岩溶隧洞涌水准确性分析[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2018,45(08):151-154.