引水工程输水隧洞掘进中的涌水与治理

摘要：我国经济水平和我国各行各业的快速发展，水是我国的重要资源之一。我国缺水的干旱/半干旱面积占52%，有400多个城市面临着供水不足的问题。现在地下水及地表水都是城市生活用水的重要来源，但有些城市因过度开采地下水引起地下水位下降，造成城市地面塌陷，建筑物倾斜等一系列问题。为缓解城市工农业及生活用水的压力，跨流域调水工程这一耗资巨大的供水工程在各个城市兴建，这一工程中最重要的输水建筑就是输水隧洞，保证其如期建成且稳定运行，也能够保证城市水资源供给的安全稳定。输水隧洞常常需穿越各类复杂的地质，给输水隧道的设计和施工带来不小的挑战。随着近年来各大隧洞的建设，已有越来越多在复杂地质条件下建成的隧洞，越来越多大型岩土工程隧洞施工安全风险理论得到验证与发展。但距离世界顶尖水平还有一定的差距，现有的智能化检测、监测、预警系统可进行联合，达到一套系统可进行隧洞全寿命周期的风险管控。

关键词：引水工程；输水隧洞；涌水；技术措施 引言

突泥涌水事件的发生较为突然，虽严格执行相关地质超前探孔进行预探，但仍未能预测出该涌水事件的发生。突泥涌水发生后，施工应急指挥小组第一时间反应，在最短的时间内尽可能地将工作面附近的所有人员、部分设备及材料撤至安全地带，保证人员生命安全，将损失降至最低。并迅速购买大功率排水设备进场，制定详细的排水方案，同时准备必要的安全用具，确保现场一线人员生命安全。

1突涌水原因分析

输水隧洞已施工开挖揭露的第三系地层中未见大流量的地下水活动。在涌水段附近的多个钻孔中均在志留系地层中揭露了高水头承压水，因而可以判断地下水的来源为下部志留系地层中的裂隙承压水。隧洞突涌水段可能发育有与深层高水头承压水相连通的裂隙获破碎带，被细颗粒物质填充，透水性相对较弱。隧洞

开挖后，在洞壁面位置形成临空面，裂隙或破碎带的细颗粒物质在下部或前方的高水压力作用下逐渐被破坏、运移，形成了渗流通道。随着洞内地下水的涌出，充填在裂隙或破碎带内的细颗粒被带出，渗流通道逐渐畅通，导致深部的承压水大量涌出，形成了突涌水。风险识别输水隧洞施工期风险事件分析取决于前期勘察阶段所提供的隧洞沿线地质构造及水文条件，可分为岩爆、围岩失稳、涌水突泥灾害及其他施工风险四类。岩爆是由于岩体内部积聚的弹性应变能瞬时释放而产生的片状剥落、弹射现象，为地下洞室开挖中常见现象。其中，断层及贯通性大裂隙附近是预防突水的重点部位。此外，研究区域地下水对混凝土及钢结构的腐蚀性也应纳入涌水灾害考虑范围。其他施工风险可能来源于地温及有害气体灾害，应做好相关监测预报工作及通风排气等措施。隧洞沿线地表可能由于不稳定岩体产生崩塌、滑坡，进而对隧洞安全产生影响。长距离调水工程运行期风险主要取决于各建筑物系统运行状况。对于输水隧洞，可分为水力破坏及供水水量两类风险事件。一般而言，输水隧洞多为无压隧洞，但若遭遇超设计标准来水，致使隧洞成为有压或半有压隧洞，则可能发生空蚀破坏及接缝处水力劈裂。

2突涌水预防和治理 2.1点、面、线流渗水处理

针对超前钻孔探明的点、面、线流渗水，可以根据围岩裂隙走向等描述情况，分析出围岩的实际渗漏情况，这样可以利用针对性的处理手段，实现良好的处理效果。针对点状滴水的情况，采用堵漏剂，通过封堵的方式进行优化处理。在点状线流的处理中，采用表面封堵的方式，埋设引水管进行排水处理，同时使用42.5级普通谷氨酸盐水泥灌浆的方式，进行针对性的处理与辅助。在对局部渗流或面流处理过程中，一般情况下采用YT－28的气腿钻钻孔，形成注浆孔，将φ50钢管放于孔内，外露钢管长度要低于喷混凝土层；然后，使用棉纱对钢管与孔口位置进行封紧处理;最后，使用钢管或者PVC管进行充分的连接，将围岩中的水集中排出。完成上述操作之后，既可使用混凝土喷射器进行喷浆处理，对其孔位周围进行针对性的封堵，以保障其结构质量，也可对该孔进行堵水处理。在出现大面积线流的情况下，要集中对漏水部位布设灌浆孔，保障灌浆孔排距在

1.5m的范围，同时孔距保持为1.5m的范围，孔深控制在4.5m，并采取梅花形布置。通过这种处理模式，可以避免受到外界因素的影响，实现良好的灌浆处理。

2.2粉质黏土层

上游为粉质黏土层，且含砂量高，施工过程中洞顶用作天然隔水层的粉质黏土层太薄而被上部地下水击穿，造成隧洞突水、塌方。在深入分析原因后，本段后续隧洞开挖为避免涌水问题再次出现，经过对设计方案进行优化，将原洞顶粉质黏土层较薄段洞身采取倒虹吸设计，降低洞身设计高程，使洞顶粉质黏土层厚度增加，加大天然隔水层效果，有效解决了地下水击穿洞顶隔水层导致涌水的难题。考虑到防止淤积等因素，通过缩减过水面积使倒虹吸段流速提高，避免正常运行时出现淤积。

2.3输水隧道安全监测预警技术

现场监测技术的不适用是工程事故频发的主要原因，输水隧洞的监测手段要根据现场的地质环境、施工方法等因地制宜，而当在工程中使用新的技术方案时也会造成一些未知的风险因素。由于地质条件的复杂性，地下工程建设过程中经常面临各种灾害和隧洞病害，例如岩爆、大变形与大面积塌方、地表沉陷等。事故频发的重要原因包括地下信息监测和传递的不及时、信息的分析处理不完善、加之各种信息共享，导致施工管理中不能做到及时掌控施工现场的地质情况和事故发生前的预警，若能改善这些情况，会极大地保证人员和设备的安全。隧洞施工过程中，关键点在于如何安全开挖和有效支护这两个问题上。选取何种方式开挖能够最大化保证安全，以及如何进行支护能够维持运行的稳定尤为重要。通过高效地分析监测数据，并及时对不良地段的开挖支护方案进行调整，可有效降低隧洞病害发生的概率，极大地保证工作人员的安全。现有的检测方式主要是通过检测围岩收敛变形、爆破振动效应和围岩松动圈等数据来进行分析评价，得出围岩稳定性、支护安全性并确定衬砌结构施工时机。

2.4涌水封堵处理

根据水库施工现状的特殊性，在隧洞整体施工阶段需要考虑到处理形式的要求，对布局形式进行全面的分析，做好预防处理工作。同时在施工阶段要及时封

堵通道，形成帷幕，避免在施工期间出现不良现象。如果在施工过程中出现涌水的情况，则需要及时采用灌浆处理措施。隧洞施工处理对整体施工机制有一定的影响，要做好探洞处理工作，避免岩溶出现涌水的情况。为了提升围岩强度，工作人员必须掌握加固处理形式，隧洞超前灌浆的时间和隧洞开挖时间基本相当。如果不采用超前灌浆，隧洞则需衬砌３ｍ厚，必然会增加施工成本。为了保证整体施工安全，要及时对设备、施工工艺和工期进行评估，同时考虑到突发灾难的特殊性，保证投资估算的有效性。

结语

对隧洞工程洞内涌水的及时处理，保证了输水工程的顺利完工，有力地证明了此次降排水的可操作性及重大意义，为类似输水隧洞工程提供了借鉴。

参考文献

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