在现代地下工程大规模建造过程中，隧道穿越复杂地层越来越多，在富水区建造隧道，穿越岩溶破碎地带地层时常可见，如果处治不及时或者处治方案不合理，往往导致难以估量的后果。一旦灾难发生，后期再进行处治，将花费大量的人力物力，对建设投资造成巨大的损失。富水区隧道修建过程中的处治手段较多，但是普遍存在费用过高、时间过长等缺点。通过多座岩溶隧道处治过程中，采用全断面预注浆及地面帷幕注浆，分区定位、锁定区域；外堵内固、区域加强；环环相扣、过程控制等措施，能在较短时间内达到处治要求，满足后期安全施工需要。富水区钻进处置采用控制泄水孔进行适当排水减压等措施。
1 工程概况
国道108线剑门关口隧道工程金牛峡隧道基岩裂隙断层与隧道贯通，裂隙又与峡谷水连通，含水量较丰富，施工时可能出现突水和涌水现象，危及施工安全。隧道涌水量按地下水径流模数法进行水文估算，隧道进口至金牛峡的渗透系数采用K=0.05m/d，金牛峡至隧道出口的渗透系数采用K=0.099m/d，计算隧道洞身涌水量6000m3/d，金牛峡裂隙发育，隧道洞顶和部分洞身位于第四系覆盖层中，工程地质条件差，距离峡谷右侧50m左右有一河流通过，汇水面极大。
图1 隧道拱顶及侧墙遇水揭示照片图 2 隧道洞内水揭示照片
根据勘察资料，本区域（GDK0+880—GDK0+894）裂隙发育，地下水丰富。该区域地下水类型主要为上层滞水和潜水，主要流向为由北向南，但受到位于该区域的断层的影响，水流阻断，水流向改变，使得该区域地下水存在回流现象（紊流状态），裂隙发育，地下水极为丰富，地质情况极为复杂。
2 预注浆施工方案
2.1 施工方案设计原则与设计思路
（1）综合现场隧道实际开挖情况，初定选用“隧道内预注浆+隧道外侧地面帷幕注浆”的施工方案，在隧道四周形成至少厚5m的环状帷幕。
（2）采用分段、分序钻孔注浆工艺，最终在隧道四周形成封闭、密实的，至少厚5m的止浆墙。
（3）注浆施工中秉承“边注边探，钻探结合”的施工原则，坚持信息化施工，动态化设计，逐步探明区间隧道范围内的地质情况和地下水网络特征，为后续隧道的开挖和局部补充注浆完善理论依据。
（4）重点处治区域为现有地质、物探等资料揭露断层破碎带发育、地下水丰富区域。
（5）采用多种的检测手段对注浆后的效果进行检查和综合评价，对不满足隧道开挖要求的区域或区段及时采取“加注、补注”措施。
2.2 岩体破碎区段钻进措施
勘察资料显示，施工段岩层以强、中风化泥质石灰岩、白云岩为主，地层岩溶发育强烈，属于岩溶富水区，且穿过断层破碎带，地层岩体完整性较差，钻进过程中容易发生垮孔、卡钻事故。
钻透止浆墙后，下放一级套管，注浆封固合格后，在碎石层内进行钻进，钻进过程应边钻进边旋喷，水泥浆液应保证一定浓度，适当添加速凝剂，维持一定注浆压力，确保浆液渗透至碎石间隙，保证胶结效果。穿透碎石层后，应及时下入套管隔离，套管外与碎石层之间注浆封固。
2.3 岩体富水区钻进措施
资料显示，当地地层内含有丰富的地下水，且具有较强的承压性，在钻进过程中容易发生突水灾害。因此，在钻进前必须保证套管封固合格，达到足够强度，当承压过大时可利用控制泄水孔进行适当排水减压。
2.4 预注浆方案实施
为防止左、右线隧道在开挖过程中再次出现大型涌水灾害，确保隧道结构的安全稳定，决定采用隧道内预注浆及地面帷幕注浆方式对即将开挖的隧道进行防渗加固处理。
2.4.1 隧道内掌子面预注浆
隧道内采用分台阶注浆方式对掌子面进行预注浆加固，控制台阶长度＞6m；每段掌子面按设计在台阶开挖完成后，进行注浆施工，拟设置每段注浆段长度为15m，每段注浆完成后开挖10m，为下一段预留5m止浆段；右线区段共分3段注浆段、左线区段分7段注浆段。重复上述循环，直至区段开挖完成。
由于场地岩溶发育情况复杂，分布不均，应根据“信息化施工、动态化设计”原则，动态调整各开挖阶段设计参数。
图3 隧道右线注浆段分段示意图 图4 隧道左线注浆段分段示意图
图5 预注浆环向帷幕处理示意图 图6 掌子面预注浆孔位布置示意图
“周边帷幕及水平预注浆”方案采用环状帷幕预注浆工艺，拟在隧道开挖线往外5m范围内形成环状保护层。方案如图7、图8、图9所示。
图7 洞内注浆孔钻孔布置 图8 隧道预注浆孔位剖面布置示意图
图9 左线隧道2~4段注浆段掌子面孔位布置示意图
为确保保护层的效果，拟开挖掌子面共设4环注浆孔，按15m每段进行预注浆施工。
2.4.2 隧道外侧地面帷幕注浆
结合裂隙水检测分布的实际情况，在隧道外侧按照注浆孔平面布置图要求，分区域、分阶段、分序进行钻孔注浆。
在距峡谷河流左、右线隧道外侧地面布置两排帷幕注浆孔，孔距1.0m×1.0m，梅花型布置，距隧道边线1.0～1.5m；孔深在原则上以隧道底以下2.5m控制，实际要求进入完整岩层1.5m，从而形成完整帷幕。
隧道外侧地面钻孔帷幕注浆对保证工程顺利进行具有重要作用。帷幕能切断裂隙管道与隧道内地下水的水力联系，减小隧道地下水的补给量，降低隧道内帷幕施工的难度，为节约工期创造条件。
图10 地面帷幕注浆孔布置示意图 图11 隧道预注浆孔位剖面布置示意图
3 结语
通过对金牛峡隧道水的成功处治，总结了一套山区隧道穿越峡谷断层富水带的施工控制方法，施工关键是对隧道复杂地下水的处治。在制定富水隧道区实施处治方案时，首先必须确切掌握可靠的水文地质资料，结合现代地质检测技术为处治提供准确的方案导向，确保水处治截水堵源的正确实施和隧道施工的安全。
参考文献
[1]李忠．在建铁路隧道水砂混合物突涌灾害的形成机制、预防及防治[D]．徐州：中国矿业大学，2010．
[2]《岩土注浆理论与工程实例》协作组．岩土注浆理论与工程实例[M]．北京：科学出版社，2001．
收稿日期：2018-03-14
作者简介：胡明平（1966-），男，四川南部人，中铁二十四局集团南昌铁路工程有限公司工程师，研究方向：道路与桥梁。
