广东省长大公路工程有限公司510620
摘要：文章主要从隧道涌水突泥病害致灾机理出发，分别阐述了隧道涌水量的预测以及隧道涌水的防治对策，以期为行业提供有效的参考与借鉴。
关键词：隧道涌水；预测；防治对策
一、隧道涌水突泥病害致灾机理
隧道的建设需要在地下展开，且规模较大，其会深远地影响到隧址区局部地质发展进程。启动阶段、快速发展阶段和停滞消亡阶段是在岩溶发展中的几个阶段：
1.启动阶段
化学溶蚀是主要的介质受地下水作用的形式，在狭小的水流通道内，地下水基本不具备机械搬运能力，导致了岩溶比较缓慢的发展。在水流不断集中的正反馈机制的强化下，岩溶开始更快的演化。若主体通道宽至５～５０ｍｍ，则会出现紊流，地下水逐渐发挥出机械搬运能力，导致了岩溶的快速演化。
2.停滞消亡阶段
由于水力坡度降低、地下水位下降，地下水溶蚀能力越来越弱、直到消失，结果导致岩溶的基本不发育。全新巨大泄水通道因开挖隧道而形成，岩溶管道不再阻塞而变得通畅，因角砾及泥沙混于岩溶管道地下水中，水的冲蚀作用极大，岩溶发展得到了加速，不再以化学溶蚀为主，而是步入到在地下水动力环境内化学溶蚀和机械侵蚀同时作用的迅速发展期。比起化学溶蚀，机械侵蚀会更加强烈和快速。由于岩溶管道受到冲蚀扩宽隧道空间内岩溶充填物和岩溶水的涌出被加剧，并存在着较远处岩溶充填物流向隧道空间的可能。
二、隧道涌水量的预测
隧道施工后涌水量的预测方法主要有时间序列分析法、灰色理论和神经网络等。隧道涌水量预测受很多非确定性因素（大气降水大小、地下水径流状况、地球表面汇流特性、水文地质边界特点）的干扰，而且这些因素之间互相干扰，错综复杂，具有很强的随机性，所以如果采用确定性模型的预测结果往往是不准确的。
可以采用“黑箱”模型，用以类比存在水量、水质输入、迁移和输出的地下水基本单元及其组合，通过研究隧道涌水量历史观测结果的潜在发展趋势、发生时间和随机变化基本规律，从而构建了隧道涌水的时间序列预测模型。通过在汕昆高速金花隧道这一工程实例应用中发现，预测序列的平均绝对误差为14．34%，反演系列的平均绝对误差为14．67%，其结果明基于该模型的隧道涌水量预测结果更为准确。
灰色系统理论来预测涌水量，首先要利用灰色关联度理论确定影响隧道涌水量大小的主要因素，从而规定隧址区影响涌水量大小的相关核心内容和关键任务；随后依靠研究调查结论对照由数量化判别方式计算出来的评判等级进行评价，即可对隧道涌水产生的危险等级进行划分；最后，对于危险级别较高的隧道，其涌水量大小的预测可以依靠由灰色虚拟变量多元回归方法计算出来的评判标准预测来进行评判。
三、隧道涌水的防治对策
1.公路隧道建设中涌水量的计算
首先通过有限元法对渗流场结点水头进行计算，在对公路隧道围岩剖面进行有限单元剖分时，需合理计划单元网格的疏密程度，针对不同部位，网格疏密程度也存在差异。通过有限元法获取渗流场结点水头后，将和计算有关的数据代入数值法预测隧道涌水量模型的程序计算中，通过计算机程序获取公路隧道建设中正常涌水量和最大单涌水量。
2.公路隧道涌水过程分析
公路隧道建设中涌水的主要原因为公路隧道高程低于地下水位，也就是公路隧道穿过了含水岩层。在公路隧道挖至地下水位的情况下，通常会出现大量涌水现象。随着公路隧道的逐渐挖掘，涌水量将逐渐增多，导致地下水位越来越低，涌水量也随之降低，在地下水位下降至隧道高程的情况下，涌水量逐渐趋于稳定，涌水过程结束。
3.涌水处理的原则
根据各种情况，结合“以堵为主，堵排结合，综合治理，保护环境”的原则，做好周密的应急预案，包括材料、人员、机具及技术方法等，同时根据其涌水量的大小和浑浊程度决定是采用开挖前堵水还是开挖后堵水，遵循“浑水不放过、清水看大小、大堵小排、堵排结合”的原则。此外为确保隧道施工安全，在断层破碎富水带开挖时，应按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、衬砌紧跟”的原则。
根据隧道涌水段所处的位置不同，施工中按不同段落分别采用不同的处理方案：岩体完整地段可直接通过；岩体较完整地段其结构性能可保证施工安全，但大面淌水且流量大于控制排水量时，采取先通过后注浆堵水；小段落的岩层破碎带、次断层构造带，大面淌水且流量大于控制排水量时，采取超前管棚支护先通过后注浆堵水；大段落的岩层破碎带、断层构造带，极易产生集中涌水，根据对施工的影响程度不同分别采取不同的超前注浆措施；对于TBM施工，当有突涌水时，主要有引排和封堵两种思路，根据不同的阶段和状况采取不同的防治措施。此外隧道用水段施工时应注意加强初期支护，通过防水层进行排水，采用防水混凝土并隧道二衬防水施工质量。
4.隧道涌水的治理措施
以隧道涌水防治原则作为指导，来制定隧道涌水的治理对策，可以达到事半功倍的效果。目前，针对于隧道涌水，主要的治理措施有：引排方案、泄水导洞方案、堆积体加固堵水方案、绕避方案、注桨堵水方案和释能降压方案。注浆堵水方案是隧道涌水灾害防治的一种常用方法，但是国内许多采用的水泥基浆材注浆防渗效果欠理想，难以填充到细小裂隙及细砂层，且普通硅酸盐水泥会析水收缩。而化学浆材注浆防渗效果较好，但价格昂贵，岩溶隧道注浆量大，难以普遍采用。因此对添加纳米外加剂的硅酸盐水泥性能、配比、注浆效果进行研究对岩溶隧道注浆防治具有非常重要的意义。赵慧钢使用水泥、水玻璃、缓凝剂组成新型液体浆材，通过水泥水化过程中产生的氢氧化钙与水玻璃发生化学反应，生成凝胶体水化硅酸钙，不但能够提高注浆的结石率，同时也加快了水泥浆液的凝结速度，因此在隧道涌水治理中，采用水泥水玻璃双液浆灌浆技术具有广泛的应用前景。
同时，注浆堵水方法也在不断改进和发展，并形成引流泄压、帷幕截流、高压固结等技术。在针对于大支坪隧道涌水采用注浆堵水方法中，通过对注浆加固机理与注浆参数、注浆孔位置的确定、注浆配合比等进行相关探讨，得出科学合理的注浆方案。汕昆高速金花隧道F2断层处的涌水机理进行了深入分析，认为丰富的地下水、岩溶洞穴堆积物松散是涌水灾害形成的主要原因，鉴于此，通过采用超前小导管挤压劈裂注浆、负压排水、长管棚注浆堵水、前进式分段高压注浆等措施，从而保证了隧道的顺利贯通。
结语：
隧道建设过程中，若涌水灾害处理不当，一方面会造成人员伤亡，影响工程进度，另一方面会对隧道结构造成损害，对后期隧道运营带来潜在威胁。本论文论述了隧道涌水产生的机理主要是由于隧道在建设阶段必然会穿过不同水文地质条件的裂隙岩体的含水段，使得山体地下水的渗流条件发生变化，导致地下水排入隧道内，引发隧道涌水；对于隧道涌水量大小的预测需要根据隧道建设的不同阶段，进行严格的区分，并结合气象、水文地质和工程经验提高预测的准确性；隧道涌水防治对策通过以防治原则来指导防治措施，根据工程实况，采用单一方案或者多方案结合，从而达到防治的最优效果。
参考文献：
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