1、隧道圍巖突泥涌水成因與加固處理引言在巖溶區(qū)的隧道修建過(guò)程中，突水突泥是造成施工地質(zhì)災(zāi)害的主要原因1,2。特別是復(fù)雜地質(zhì)條件、強(qiáng)巖溶富水區(qū)長(zhǎng)大隧道的安全快速修建技術(shù)是當(dāng)前交通建設(shè)急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題35。故加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜巖溶地區(qū)的隧道穩(wěn)定性及施工技術(shù)的研究，有著重大的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。1 工程概況洋碰隧道是京珠高速公路粵境北段重要工程之一，位于乳源縣乳城鎮(zhèn)北西約6km,為分離式單向行車(chē)雙向隧道。隧道左線起訖里程為L(zhǎng)K76+287LK78+340,全長(zhǎng)2053m,高差41.30m；右線起訖里程為RK76+300HRK78+410全長(zhǎng)2110m，高差42.21m。路線西高東低，坡度為-2%。2 工程水文

2、地質(zhì)條件2.1 工程地質(zhì)條件在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上，洋碰隧道位于近南北向大瑤山復(fù)背向斜南傾覆端南西部位，隧道出口為寒武系八村群砂巖，北部和南部中低山地段出露泥盆系桂頭群砂巖（），少量頁(yè)巖和礫巖，中部的鞍部山丘緩坡地帶為泥盆系東崗嶺組深灰色中厚層厚層狀隱晶質(zhì)灰?guī)r（），如圖1。斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，以NE走向的F13為主干斷層，2km2范圍內(nèi)共有大小斷層19條（圖1）。其中F7、F8斷層在隧道左線LK76+740-LK76+600段交匯，對(duì)隧道施工帶來(lái)相當(dāng)嚴(yán)重影響；F12、F16斷層在隧道右線RK78+030附近交匯，F(xiàn)12、F13斷層在左線LK77+871LK77+790段左側(cè)70m交匯，造成該段施工發(fā)生

3、大量涌水。圖1洋碰隧道地質(zhì)構(gòu)造斷面圖2.2 水文地質(zhì)條件按巖性和地下水賦存特點(diǎn)，工作區(qū)存在三類(lèi)地下水，即賦存于松散覆蓋土層中的孔隙水、賦存于碎屑巖中的裂隙水和賦存于灰?guī)r中的巖溶水。地下水由大氣降水補(bǔ)給，水量豐富，以泉的形式排泄。其中灰?guī)r地段地質(zhì)復(fù)雜，斷層裂隙、溶洞、溶溝、溶槽等構(gòu)成地下水補(bǔ)充通道，對(duì)隧道開(kāi)挖施工極其不利。3 施工方案與事故原因分析3.1 進(jìn)口段進(jìn)口左右線RK76+40卜RK76+610段，隧道處于殘積亞粘土與灰?guī)r的接觸面或完全處于亞粘土層中，土石界面處灰?guī)r面上部存有一定量的上層滯水和孔隙潛水。根據(jù)工作區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況，左線除LK76+385-+400段采用明挖施工外，其它段均采用

4、臺(tái)階法加臨時(shí)仰拱進(jìn)行施工。右線采用CRDE法進(jìn)行施工，采用長(zhǎng)管棚及超前小導(dǎo)管作為輔助施工措施。本段施工過(guò)程中僅出現(xiàn)小股滴水或涌水，未發(fā)生工程事故，但施工過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、施工方法嚴(yán)格按工序順序進(jìn)行，上臺(tái)階開(kāi)挖面與中層臨時(shí)仰拱及時(shí)封閉成環(huán)。2、上臺(tái)階與下臺(tái)階開(kāi)挖距離土宜過(guò)長(zhǎng)，以便及時(shí)施工作正式仰拱并為施作二次襯砌做準(zhǔn)備。3、為有效控制拱頂下沉，拱腳除加墊木后可采用擴(kuò)大拱腳和加設(shè)拱腳注漿。4、采用CRDt施工，上、中層臨時(shí)仰拱與永久鋼架間的連接十分重要，其相應(yīng)鋼架在制作前焊接連接板，鋼架間的連接使用螺栓。3.2 F7、F8斷層帶洋碰隧道進(jìn)口左線施工至LK76+747時(shí)，掌子面大部分為亞粘土

5、加強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r碎塊，比設(shè)計(jì)里程提前進(jìn)入F7斷層。原設(shè)計(jì)方案為，圍巖類(lèi)別田類(lèi)，按臺(tái)階法施工，超前小導(dǎo)管作為輔助施工措施，復(fù)合式混凝土襯砌。2000年9月12日，隧道右側(cè)山體地表出現(xiàn)不同程度裂縫8條，裂縫最寬達(dá)15cmi,錯(cuò)臺(tái)1517cmi,同時(shí)5個(gè)拱頂監(jiān)測(cè)面均發(fā)生較大程度下沉。通過(guò)分析，主要有以下2個(gè)原因：（1）土層失水；（2）地基承載力不足，初期支護(hù)剛度不夠。2001年1月26日，進(jìn)口右線施工至RK76+833時(shí)，掌子面右側(cè)拱肩處發(fā)生突泥涌水，突水口1m*1.5m，總涌泥水量3000m3。分析表明：該段為土石界面，客觀上存在一個(gè)長(zhǎng)期存水的砂巖凹面，亞粘土層長(zhǎng)期被巖凹水浸泡，形成泥漿體，施工揭開(kāi)后

6、，由勢(shì)變動(dòng)，形成沖擊。3.3 右線出口段從設(shè)計(jì)的工程地質(zhì)情況看，出口右線RK78+01*060處于F12、F16斷層交匯處中心及其影響帶上，巖體完整性差，局部比較破碎，采用CRCfe施工。1999年10月21日，掌子面左上側(cè)部大面積出現(xiàn)突水，同時(shí)出現(xiàn)掉塊，滑移現(xiàn)象，突水量約為2000025000t/d,5小時(shí)后，突水量減小，但仍維持在40006000t/d左右。經(jīng)專家討論分析后認(rèn)為，該段突泥涌水是由于大的斷層裂隙造成的，施工正處于F12、F16斷層交匯處，可能與F13主斷層的水力聯(lián)系強(qiáng)烈，由于斷層內(nèi)賦存的壓力水造成了突泥涌水。3.4 左線出口F13斷層帶該地段水文地質(zhì)條件最為復(fù)雜，F(xiàn)13為主干斷層，巖體破碎程度較高，灰?guī)r分布地段富集巖溶地下水，砂巖區(qū)裂隙水發(fā)育，特別是斷層多為富水或?qū)當(dāng)鄬?，與地面山溝水力聯(lián)系密切。原設(shè)計(jì)方案為臺(tái)階法施工，超前小導(dǎo)管作為輔助施工措施，復(fù)合式混凝土襯砌。2000年1月30日，當(dāng)隧道左線開(kāi)挖至LK77+849.5處時(shí)，上半斷面右側(cè)拱腳處支背突然出現(xiàn)涌水，且右側(cè)初支噴混凝土面出現(xiàn)豎向裂紋并伴有大面積淋水。2000年4月6日，LK77+832右拱腳處發(fā)生大量集中