在强涌水条件下进行隧道工程施工建设将会导致隧道出现严重变形情况，破坏结构稳定性，所以在实际施工期间需要结合标准施工工艺参数全面消除隧道强涌水现象，并且需要计算施工各项参数，全面确保碎裂岩体隧道施工的安全性和稳定性。
1 工程案例分析
此次工程建设主要是对某地区隧道围岩破碎情况进行修复施工。该隧道起讫里程为DK142+657～DK146+782，隧道总长4125m，隧道最大埋深约411m。在隧道DK144+320～DK145+020段出现严重突水现象，涌水量达到34721m³/d，使掌子面积水深度已经超过1.3m。并且在DK144+420～DK144+500段也出现混凝土开裂现象，局部出现严重拱脚现象。
2 隧道强涌水形成原因
2.1 补给水源
在开挖隧道时出现涌水现象的主要原因在于隧道指标的补给水源较多，主要是包括地表大气降水、构造水和岩溶管道水等，以上各个水源都会导致隧道出现涌水现象，严重威胁隧道施工的安全性。在隧道施工期间，用涌水补给水源就是裂隙水和断层水，该现象不仅会对作业环境造成影响，还会阻碍隧道内正常施工，降低掌子面围岩强度和稳定性。
2.2 存储条件
断层段岩体受到地质运行影响，由于地质构造较为复杂应，会受到多次竖向拉伸和两边岩体挤压影响，导致岩石碎裂，降低透水性能，因此地下水在该区域运行畅通，具有广泛的存储空间。
3 注浆加固效果仿真分析
3.1 计算模型参数
3.1.1 计算模型
选择典型断面建立准三维地质模型，该模型主要是应用笛卡尔坐标系。按照洞口边坡的实际情况，选取其中一部分作为数值模型进行分析。由于隧道埋设深度比较深，所以模型几何尺寸需要从拱顶处选取，上部施加重力荷载，选取隧道轮廓至边界面距离28m左右。
从现有的研究结果可以看出，在数值模拟当中隧道边界与模型边界的延伸范围需要满足2～3洞泾距离，此时能够得到最小边界效应，在分析时可以不考虑，模型满足各项要求，还具备富余程度，这样能够将边界效应消除。通常来说隧道间距都比较大，在双洞间进行施工时不会出现较大的相互作用，因此在分析时也可以不考虑。所以需要使用单洞模型分析方式，这样能够显著提升模拟计算速度。对于环形预留核心土法和台阶法来说，在实际使用期间需要全面考虑涌水问题，之后对围岩稳定性的影响程度进行分析，选择适宜的施工方法，这样能够提升支护措施的实效性。
模型边界四周需要应用法向约束，铅垂方向顶部需要应用自由面，底部应用固定约束。
3.1.2 初期支护结构模型
在开挖施工期间，由于初期支护属于喷混凝土加锚杆，将混凝土喷涂厚度控制在15cm左右，Ф22锚杆按照梅花形进行布设，将锚杆间距控制在0.6m×1m。
3.1.3 力学参数
需要对围岩物理力学参数的取值范围进行计算，计算结果将会极大影响数值分析结果。按照地质资料以及现场取样实测的数据能够确定初期支护参数：喷混凝土弹性模量为14GPa，锚杆弹性模量为18GPa，泊松比为0.13。
3.2 计算结果及分析
按照工程实际情况，为了全面确保隧道施工安全性，需要借助隧道施工方法。根据环形预留核心土方法进行施工，注浆加固范围控制至隧道周边4.5m左右，还需要提升锁脚锚杆数量和强度，在开挖期间需要对拱顶沉降进行控制和降低，并且需要在上述基础上减少每步开挖长度。为了使最终计算结果更加具有安全性，需要尽早施作为仰拱封闭成环，然而在实际计算分析时不需要对围岩变形加固控制影响进行分析。
3.2.1 计算结果
该隧道开挖之后最大水平位移出现在隧道左右拱脚处，并且朝着坑内进行移动，左侧位移距离为13.87cm，右侧位移距离为13.27cm。
隧道在开挖之后最大沉降出现在隧道拱顶和围岩区域，位移距离为32.47cm，拱底向上隆起最大值为17.23cm。
3.2.2 隧道施工围岩位移特点
综合以上计算结果能够看出，从理论上看采取加固措施能够提升围岩变形效果。
（1）如果对于水平位移没有采取以上方式进行加固处理时，隧道拱脚水平位移距离，左边为125.14cm，右边为126.54cm。在采取加固处理之后，隧道相对应处位移距离为左边13.76cm，右边为13.14cm。
（2）如果对竖向位移没有采取上述加固措施时隧道拱顶沉降值为87.24cm，拱底隆起值为104.22cm，在进行加固处理之后，沉降为22.47cm，隆起为16.23cm。
从以上数据值变化情况能够看出，施工期间合理选择加固处理措施能够对围岩变形程度进行有效控制。
3.3 堵水注浆施工方法
使用冲击式破碎锤将仰拱出水点临时混凝土破除之后，将残渣使用进行装车处理，之后需要全面检查涌水段残留渣体。在破除底板临时混凝土之后，仰拱基岩面高程低于中央排水沟，基岩体渗，涌水无法从中央排水沟，因此需要全面改善施工环境，可以安装临时泵站进行排水处理。对于破碎段残余渗漏水总量在3L/s以下的需要按照现场实际情况对堵水灌浆处理措施进行调整。由于隧道段涌水量已经超过280m³，因此需要使用孔口封闭高压灌浆进行处理，以有效确保孔段内浆液呈现循环状态，需要将灌浆塞的射浆管插入到距离灌浆孔段底部48cm以下位置，全面发挥出堵水效果。其一需要对围岩进行固定处理，避免其出现较大裂缝；其二需要全面减少涌水量。
4 破碎洞段防排水施工工艺
4.1 破碎隧道防排水方法
按照隧道施工防排水方式确定破碎隧道段防排水措施：
（1）在排水期间需要全面按照防排堵截原则进行，全面达到排水畅通、经济合理以及防水可靠的排水效果。
（2）洞内横向和纵向排水管需要应用三通连接方式，使用环向排水带宽10cm，纵向间距按照10m进行设置，并连接于纵向Φ10cm打孔波纹管，纵向打孔波纹管通过横向排水管与中央水沟建立排水系统。
洞内防水等级为一级，衬砌使用等级为C30的防水混凝土，将二次衬砌和初期支护作为防水层，防水系统由防排水管和无纺布组成，无纺布为300g/㎡。二次衬砌外水流通过防排水汇至衬砌墙趾出单壁打孔波纹管引至洞外。
4.2 隧道排水施工工艺
4.2.1 纵向排水波纹管施工方法
（1）沿着纵向布设于隧道墙脚外侧，将环向排水管的地下水集中汇流，引至隧道横向排水管内。
（2）为了确保波纹管位置合理准确，在安装波纹管时需要将坡度与线路坡度保持一致。沿着线路钻孔，定位孔间距在40cm左右。
（3）将锚栓置入定位孔当中并且在波纹管两侧设置固定钉。使用无纺布将波纹管包裹，之后使用扎丝捆绑，还需要使用卡子将波纹管进行固定。
4.2.2 环向排水带施工方法
（1）隧道初期支护和防水板间需要设置排水带，将宽度控制在10cm，间距控制在10m，将墙背水引到边墙排水波纹管当中。
（2）按照水量大小设置单壁无孔波纹管，之后将其引至中央排水沟当中。
4.2.3 止水条、施工缝和沉降缝施工
环向施工缝需要背贴式止水张带进行止水处理，将止水带的布设间距控制在12m，两侧边墙纵向施工缝使用遇水膨胀止水带。沉降缝宽度为2cm，使用背贴式止水带，抗震缝宽度控制在5cm，使用中埋式止水带并设置在洞口明暗交界面。
按照现场施工结果能够看出，堵水方法和工艺能够在较大程度上减低隧道涌水量，在排水效果方面比较显著，能够在较大程度上确保碎裂岩体隧道施工稳定性，保障施工人员安全。
5 质量环保施工管理
5.1 质量管理
5.1.1 管理制度
（1）图纸会审制度：在施工处理之前所有施工人员都需要全面了解施工图纸，在工程技术部指导之下进行图纸会审。
（2）技术交底制度：在实际施工之前，工程技术部需要向施工人员进行技术交底。
（3）质量一票否决制度：质检部门能够对施工质量实行否决权，在完成一道施工工序需要由于质检部门审核合格之后再进行下道工序。
（4）两“结合”制度：有效结合日常检查和定期检查监理工程师检查和内部检查。
（5）三检制：在检查施工质量时需要应用班组初检，工区复检，质检科终检等检查流程，在实际施工期间严格实施。
5.1.2 责任制度
（1）在施工期间需要建立以总质检工程师为首施工工艺负责制度，还需要建立各级技术人员岗位责任制，明确各个岗位技术人眼的责任与分工，一旦出现安全事故能够及时追究相应责任。
（2）编制和完善具有可操作性的专项堵水方案，并上报监理工程师审核批准。与此同时需要全面做好技术交底、技术总结等工作。
5.2 现场质量培训
项目部门需要定期对现场质检员和施工人员进行了技术、质量交底，全面加强程序控制、过程控制力度。从根本上提升质量管理队伍素质。质量安全负责部门需要定期举行部门总结会，全面维护施工操作的安全性。
6 结语
综上所述，如果隧道施工场地地质条件恶劣，特别是存在较大涌水量的围岩隧道中容易出现涌水施工问题，因此需要全面对涌水问题采取有效处理措施，从根本上确保施工工期和安全性。需要全面结合工程实际情况，在碎裂围岩隧道当中对隧道涌水现象的发生原因进行全面分析，在注浆效果仿真基础上进行破碎洞段堵水注浆操作，全面优化破碎洞防排水施工工艺，从根本上提升隧道防排水效果，安全开展各项施工操作。由于此碎裂隧道存在较大的特殊性，尤其体现在大断层涌水方面，在出现该种情况之后无法进行有效监测，导致围岩局部不稳定出现涌水现象，严重影响施工安全性和稳定性，因此需要对现有的防排水施工技术进行改善和优化，全面提高碎裂岩体隧道施工的安全性。
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收稿日期：2018-03-11
作者简介：宁子涵（1990-），男，中铁三局集团桥隧工程有限公司助理工程师，研究方向：隧道工程。
