隧洞范文10篇

［摘要］隨著水利工程建設的快速發展，隧洞群成為了水利工程的重要組成部分，由于地區不同，地質條件差異較大，煤層瓦斯隧洞頻繁地出現在水利工程中。瓦斯危害性大，達到一定濃度后遇火會燃燒和發生爆炸，給瓦斯隧洞施工帶來極大的安全隱患。夾巖水利樞紐及供水工程隧洞繁多，水打橋隧洞瓦斯含量大，給施工帶來了極大地安全隱患，工程參建各方認真研究分析，在隧洞通風、供電、設備改造、安全監測等方面采取合理、科學的控制措施和施工方法，最終安全地完成了瓦斯洞段施工，保證合同工程工期。

［關鍵詞］煤層瓦斯；隧洞；技術措施；作業環境；安全產生

1工程概況

夾巖水利樞紐及供水工程，是一座以城鄉供水和灌溉為主、兼顧發電、扶貧開發、改善生態環境的“國家重點水利工程”，供水區域涉范圍7個縣市區，渠道總長829000m。其中水打橋輸水隧洞總長20360m，埋深50～435m，隧洞進口位于鼎新煤礦附近，標段地質情況復雜、溝谷眾多、巖溶發育，隧洞穿越地層主要為二疊系至三疊系地層，洞線與巖層走向大角度斜交，地質報告中有煤層瓦斯出現，甚至會出現高瓦斯。

2水打橋隧洞瓦斯活動情況

根據設計地質預報，隧道進口里程0-25m～0+961m段洞身通過二疊系P3L中厚及薄層細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖夾粉質泥巖、泥巖等，含煤層，瓦斯絕對涌出量為1.86m3/min，屬于施工的高危區域,存在煤與瓦斯突出的安全風險。水大橋隧洞隧洞于2015年12月正式進行隧洞開挖，隧洞洞口覆蓋層只有3m厚度，經過采用大管棚的施工方法順利通過，當進入隧洞內就出現了不同程度的煤層瓦斯，開始瓦斯含量較低，濃度只有0.5%左右，當開挖達到200m以后瓦斯含量增高、濃度達到3%，監理部及時組織召開專題討論會，會議相關方提出了治理方案措施，施工單位隨即開展了瓦斯專項技術治理工作。

一、超前地質預報工作概況

⑴超前地質預報工作概況

超前地質預報為TBM掘進施工中隧洞地質監測的重要組成部分，它包括隧洞圍巖描述、水文地質監測、施工地質測繪、圍巖變形監測、圍巖類別判別、儀器現場量測、不良地質體預報及相應的地質、測試資料分析和成果整理等工作，并及時提供超前地質預報成果資料。

⑵超前地質預報工作實施特點

超前地質預報工作主要是對圍巖及水文地質條件進行監測、對不良地質體進行預報，及時獲取現場第一手地質資料和儀器測試數據，是地質預報工作成敗的關鍵，同時現場地質工作和儀器測試與隧洞TBM掘進施工相互干擾、又相輔相成。因此，進行超前地質預報的地質工程師要在充分了解前期地質工作的基礎上，對隧洞的工程及水文地質條件進行認真的調查，時時跟進TBM施工，在TBM檢修維護的空隙時間里及時的進行儀器測試，保證采集的資料、數據準確無誤，并盡快提供分析成果，為圍巖支護和不良地質體的超前處理提供依據。

二、超前地質預報工作項目和內容

1概述

全斷面砼襯砌埋藏式水工隧洞，在砼澆筑結束后，由于山體內地下水的滲流通道被封堵，形成較高的外水壓力，使襯砌砼在施工縫、變形縫的薄弱位置產生滲漏。這是因為：

在砼澆筑時沒有采取有效的排水措施(如設置排水廊道、打排水孔等)進行外水導排減壓。

在砼襯砌完成后，因各種原因回填和固結灌漿不可能立即進行時，當襯砌砼水化熱完成后，襯砌與巖體之間實際存在一個較大的空隙。當圍巖外水壓力梯度尚不足以形成新的滲流通道時，外壓力實際上是滲透水在圍巖和襯砌中產生的體積力。其計算公式為P=Byh、B=0.25-0.6。

此時的外水壓力迅速升高，并直接作于襯砌砼上，導致砼薄弱面滲水，而影響襯砌結構的安全。因此在結構設計時如何控制外水壓力引起構筑物的滲漏是十分重要的。尤其是特殊的隧洞結構斷面的襯砌(如斷面形式、配筋限制等問題)不可能一次全斷面襯砌成型時，必須將底板和邊頂拱分開施工，對形成的施工縫止滲防治是十分重要的。

2水工隧洞工程特性

［摘要］兩河村小型水電站無壓隧洞的原設計方案中隧洞的施工存在工作面少，工期長，防洪壓力大等問題，引水隧洞的施工工期成為影響電站能否早日發揮效益的最大因素。針對此問題，根據實際地形、地質、洪水等情況，通過分析論證后，優化方案中取消原設計方案中兩處溝道中的明涵，變為隧洞，同時增加兩條支洞，通過方案優化后，可以將隧洞施工中原來的六個工作面增加至八個工作面，同時避免了洪水的影響。同時可縮短工期及節約工程投資，為工程早日發揮效益提供保障。

［關鍵詞］無壓隧洞；設計方案；優化

1工程概況

兩河村小型水電站為徑流引水式電站，主要由低壩引水樞紐、輸水隧洞、壓力前池、壓力管道和電站廠房等建筑物組成[1]。擋水壩采用WES曲線實用堰，全斷面溢流，壩頂長度66m，最大高度9m。電站進水口布設于河道左岸，渠首設進水閘一孔，孔口尺寸4m×2m（寬×高）、沖沙閘兩孔，孔口尺寸3m×3m(寬×高)。電站設計水頭60.0m，設計引水流量11m3/s，電站裝機5000kW，輸水隧洞線路長5380m（含明涵），隧洞采用城門洞形斷面，為無壓隧洞。隧洞設計比降1/2000，斷面凈尺寸為3m×4.3m（寬×高）。

2隧洞設計方案

2.1隧洞

一、運輸爆破材料原則

(一)安全輸送準則。爆破材料是水利水電工程隧洞爆破鉆孔的基礎。在整體工程領域有重要的意義，應當注重采用科學的運輸方法，合理的限制運輸在規定的重量范圍內，應當控制車輛的速度，防止車輛發生碰撞的問題。在特殊情況下應當做好必要的警示也防控措施，有效分析特殊天氣可能對運輸造成的影響。(二)采用分類存放方法。爆破材料與其它材料有很大的差異性，需要運輸人員進行分類存儲和管理。應當把有同樣性質的材料放在一起，禁止不同類別的材料混合存放，應當注意不能將黑火藥與雷管等一起運輸。在運輸的過程中應當嚴格的遵守雷管、黑火藥、導火索不可以一起運輸原則，在運輸的過程中還要檢查各種材料的情況。(三)運輸的途徑和方。爆破材料在運輸時還要由專業技術人員進行操作，運轉人員應當有專業的資格證，運輸人員還要有專業技術人員的陪同。運輸人員應當限制其它人員的同行。在運輸前還要經過相關部門的許可，經公安部門的批準后才可以實施運輸操作。在運輸時前后車輛應當保持適當的距離，人群密集處不可以過多的停留。

二、施工中隧洞鉆孔爆破注意事項

(一)控制炸藥的用量。炸藥用量在很大程度上影響隧洞爆破鉆孔的成敗。可以說炸藥量是爆破施工成功與否的關鍵因素。應當合理的控制炸藥量，根據實際情況采用有效控制方法。例如，縫隙的強度，鉆孔的布置方式與炸藥的用量有直接的關系，應當控制藥量處在合理的成本空間。根據鉆孔的布置方式有效的控制藥量。例如，應當根據掘進面的炮孔數量裝填藥量，在藥量控制方面還要根據巖層的性質量，炸藥的性能與鉆孔的分布情況確定藥量。在實際作業時還要采用類比分析法與經驗公式法。根據單位用藥量，掘進的深度，以及炮孔間距對具體的藥量進行微調，然后還要在施工現場進行爆破實驗，然后再進行炮孔數量的分析，達到合理的控制間距的目標。(二)隧道的掘進施工。水利水電工程隧洞掘進施工較為重要，隧洞是水利水電工程的重要組成部分，具體包括導流洞、引水洞、交通洞、地方廠房洞等，應當根據不同的需要采用不同的爆破方式，基于開挖的需要合理的控制爆破施工量。(三)鉆孔爆破循環施工。水利水電工程借助隧洞鉆孔爆破技術進行開挖，應當優化工程序，以循環施工的理念達到提高施工有效性的目標。首先，優化施工的每道具體工序，分別準備好鉆孔、合理的裝置炸藥、還要延長運輸線路，并且做風水管線的布置工作等。在作業時采用循環作業理念，達到提高作業質量的目標。首先，在每個晝夜循環里應當保證作業數為整數，循環時間以2的倍數為宜，開挖斷面的大小應當根據巖層的穩定情況而定。如果巖層的穩固性好，可以采用多臂鉆車鉆孔，配合使用短臂挖掘機，并且采用深孔少循環的方式，這樣可以節約輔助工作的時間，減少不必要的施工麻煩。(四)裝置和卸載方法。水利水電工程的隧洞鉆孔爆破施工應當保證施工安全，強調將炸藥等運輸到規定，并且由相關專業技術人員負責交接，應當科學標準化的接管相關設施設備，嚴禁管理人員各種原因造成的延誤情況，以減少風險隱患因素。如果在夜間進行裝置，還要提高準備照明設施設備，嚴禁在施工地區采用金屬缺口。(五)炮孔的布置布局。平洞開挖斷應當合理的配置炮孔的位置，這樣才能達到提高爆破質量和有效節約藥量的目標。一般來說炮孔布局方式有三類，主要為掏槽類、崩落孔、周邊孔，每種孔洞有不同的使用價值。掏槽孔可以用于增加臨空面，可以保證爆破的效果，這種孔洞的位置在開挖斷面的中部位置。

三、施工中隧洞鉆孔爆破注意事項

(一)鉆孔爆破程序。鉆孔爆破施工是隧洞挖掘的關鍵程序，爆破的質量不僅影響開挖的質量，而且也影響開挖施工作業的安全性。在施工過程中應當配置科學的設備，注重使用高效率的鉆孔機，這樣可以提高掘進的速度。(二)提高廢渣的運輸率。運輸鉆孔廢渣是保證施工環境清潔，提高爆破施工質量，有效快速掘進作業的重要工作步驟。應當重點減輕廢渣出渣的工時，提高出渣的效率，在鉆孔作業時構建良好的出渣機制，應當科學的配備出渣的工具，有效運用出渣設備，應當在出渣時計算好出渣線路，控制每資助的出渣量。(三)加強臨時支護。隧洞鉆孔爆破施工應當在安全的環境下進行，應當根據巖石的以靜制動采用科學的鉆孔爆破方法。在開挖洞室時還要保證結構的穩定性，加大支護作業的力度。有效的保證圍巖處在穩定的狀態。(四)做好輔助工程。現代水利水電工程強調在安全、有序、科學的環境下進行施工。水利水電工程的輔助作業質量也影響了隧洞爆破施工的質量。因此在實施隧洞爆破鉆孔工程時應當提高輔助作業的質量，重點提高通風、防塵、消煙的質量，加強排水施工。(五)保證填塞孔口質量。為了達到更極佳的爆破效果，水利水電工程隧洞鉆孔爆破還要提高孔口的堵塞質量，防止堵塞孔口時存在堵塞不嚴的問題。重點需要提高鉆孔的利用率，應當采用適當的堵塞操作方法。

［摘要］隧洞施工過程中會產生廢水，為避免污染環境必須達標排放。文中通過一系列室內外試驗，對洞口廢水采用物理、藥劑與機械相結合方法進行處理，解決了渾濁、懸浮物和化學污染等問題，給出了相關試驗參數，相關成果可供類似工程參考。

［關鍵詞］隧洞；廢水；處理；試驗

1工程概況

某輸水工程位于桓仁縣境內，主體為輸水隧洞，樁號0+000～21+391.23為輸水隧洞主洞段，縱坡i=0.03115%，采用鉆爆法施工，斷面為馬蹄形，成洞洞徑為7.28m。主洞沿線布置有4條施工支洞，為1，2，3和3’號施工支洞。隧洞在長白山余脈及其支脈龍崗山底部通過，山體走向NE，地勢呈東北高西南低。地貌類型為侵蝕構造地形和侵蝕堆積地形，以尖頂狀低山和中低山、鋸齒狀中低山和樹枝窄谷為主，多為侵蝕隆起與斷褶中低山丘陵地形。地面高程一般在360.00～540.00m，洞室埋深一般為100.00～350.00m。洞線區洞室開挖以微透水～弱透水為主，局部為弱透水～中等透水。洞口廢水處理主要包括地下洞室的洞內滲水、施工廢水，以及施工營地生產廢水和生活污水的處理，必須達標排放。各洞口修建的沉淀池，一般采用“平流初沉池+二級沉淀池加藥+混凝池+斜板沉淀池+機械過濾”等處理工藝。

2試驗目的

尋求合理經濟的聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等藥物摻量，確保廢水達標排放，滿足排放要求。生產性試驗分為室內試驗和廠區試驗兩個步驟進行，先通過實驗室試驗得出初步成果，然后在廠區污水處理池試驗，通過計時計量器均勻灑藥、機械攪拌的方式處理污水，用排放清水的檢驗效果及各項指標來驗證藥劑添加量。

1選擇壓力隧洞型式的前提

設計壓力隧洞的主導思想:是保證能將水壓力引起的荷載盡可能大的部分(最好是全部)傳遞給周圍的山巖巖體。高水頭隧洞推廣采用無承力襯砌型式,在巖石破碎地段建造的混凝土或鋼筋混凝土襯砌,旨在用來保證隧洞開挖和運行時巖體的穩定性,并不承受水壓力。這種觀點是基于對現實情況的考慮——混凝土或鋼筋混凝士襯砌不可能承受很大的拉應力,襯砌中裂縫的形成,促使將水壓力的主要部分傳遞給巖體,而襯砌材料則只能為該隧洞段創造有利的水力學條件,并在某種程度上減少其滲流量。在隧洞泄空的情況下,則恰恰相反,裂縫閉合,襯砌結構能承受山巖的壓力。在設計時,考慮這一實際情況,就有可能采用更經濟的結構。若遇到不可能將水壓力的主要部分傳遞給巖體的情況,則采用預應力鋼筋混凝土襯砌或承力鋼板襯砌。當壓力隧洞接近地面時,在相當堅固的巖石中,必須采用這樣的襯的方式,將有可能縮短工期,降低工程造價。

2無襯砌壓力隧洞的最小埋深計算分析

壓力隧洞的最小埋深指的是,若能將隧洞內的水壓力荷載傳遞到山巖巖體,而不致引起巖石滑移或涌水的危險,則隧洞距地表面的距離,即為壓力隧洞的最小埋深。實際上,是指無襯砌壓力隧洞的最小允許埋設深度。下面以某埋深不大的壓力隧洞附近山巖巖體應力——變形狀態的分析成果,作為具體實例進行研究。該壓力隧洞內徑9.5m,水頭為160m(P=1.6MPa),穿越一段地形低洼地段。隧洞在地形低洼地段的最小埋深(至隧洞的頂拱)為36m。該洼地是一個山谷隘口,兩側與水平面的坡度分別為26°和46°。山巖巖體由弱泥質密實的層狀石灰巖組成,層厚0.4m～0.8m。巖層隧洞軸線對水平面的傾角為6°,在垂直于隧洞縱軸的平面內,巖層對水平面的傾角為65°。順層理的巖體變形模量采用E11=7000MPa:垂直于層理的巖體變形模量E⊥=3600MPa,泊桑比V=0.2,由于是空間結構,故利用計算機應用程序以有限元法求解。

計算區域的尺寸(考慮采用的對稱條件)選擇是沿隧洞軸線400m,水平方向距隧洞軸線200m,高400m(考慮地形情況)。對于有限元法標準的限制條件——各節點的水平位移限制在其下部的水平面內,計算區域包括936個等參數單元和1972個節點。在開挖輪廓附近,利用二次單元隨后轉移到一次單元。所采用的計算區域的對稱性假定,不可能考慮巖體的實際結構。因此,對與對稱條件不矛盾的兩種極限——巖石具有垂直和水平層理的情況進行了分析。為了進行比較,對變形模量平均值E=5300MPa的各向同性巖體也進行了分析研究。對于最小埋深段的隧洞斷面的平面變形條件進行了驗算。這一算題是在非線性布置情況下解算的。對于山巖巖體,采用了橫向——均質材料的綜合性彈塑模型,該模型遵守庫侖-摩爾塑性流(破壞)準則,計算中,巖石的有關參數采用以下值,粘著力C=1MPa,內摩擦角40°,抗拉強度極限Rt=2MPa。對于層理接觸面,取C=0.4MPa,Φ=31°。

在巖體力學性能各相同性的情況下,埋深最小的隧洞其未來襯砌頂拱點處沒有受到損壞的巖體的計算應力狀態為,σmin=-2.1MPa,σmax=-0.97MPa;在巖體各向異性情況下,未來襯砌頂拱點處未損壞巖體的計算應力狀態為:巖層呈垂直狀時,σmin=-2.25MPa,σmax=-1.35MPa;巖層呈水平狀時,σmin=-2.17MPa,σmax=-1.5MPa。巖體中的上述應力值表明,考慮地形的影響十分重要。要知道,對于平面問題來說,相應的最小應力值σmin=-0.94MPa。以上所求得的巖體中的自然應力值,是設計階段用來決定能否在無襯砌條件下保留該隧洞作為壓力隧洞的充分依據(σmin=-2.1MPa,其絕對值大于P=1.6MPa)。在研究的主要部份,考慮隧洞襯砌不承受水壓力,而將水壓力全部傳遞給巖體。也不考慮隧洞襯砌附近巖石灌漿區的存在--巖石灌漿區擬作為安全余量。各種計算情況下的塑性變形區的范圍(即隧洞最小埋深段,巖石中可能的裂縫開展區)。數值研究成果的分析表明,在隧洞內的水壓力作用下,巖石中可能發生破壞區的大小,由巖體的應力狀態決定,而與巖石的強度指標無關。然而,有理由作出推測;與計算情況相比,從定性上講,所進行的巖石灌漿多少會減少可能破壞區的范圍。增加隧洞的埋深,將導致塑性變形區范圍縮小,并使其尺寸穩定在距開挖輪廓線1.3m～1.5m范圍內(巖石強度參數值為零時,則為2.5m)。

摘要：水電站建設中，引水隧洞是工程施工的關鍵線路，在永久襯砌前開展優化設計研究，加快工程進度、減少工程投資具有重大意義。本電站根據現場地質設代資料和現場試驗成果，對已劃分的圍巖類別進行復核，并進一步對隧洞圍巖類別進行細分，將Ⅳ類圍巖分為Ⅳ上、Ⅳ下。通過試驗成果對影響圍巖分攤內水壓力比例的彈性抗力系數進行復核。并根據試驗成果所提供的圍巖參數，采用公式法進行優化設計研究，最終確定優化后的襯砌厚度和配筋面積。

關鍵詞：隧洞；襯砌；配筋優化

1概述

某水電站位于四川省甘孜藏族自治州鄉城縣境內，是碩曲河干流鄉城、得榮段“一庫六級”梯級開發方案中的“龍頭水庫”電站。水電站采用混合式開發，電站裝機容量205.4MW。工程規模為大(2)型工程，工程等別為Ⅱ等。截止2019年3月，引水隧洞開挖長約14.44km，占總長20.363km的71%。其中Ⅲ類圍巖約占70%，Ⅳ類圍巖約占15.5%，Ⅴ類圍巖約占14.5%。開挖揭示隧洞圍巖地質條件與可研報告預測基本一致，前段圍巖好于可研預測，后段圍巖較可研預測差，主要為Ⅳ類和Ⅴ類圍巖，其中Ⅴ類圍巖比例較預測高。本工程引水隧洞是工程的施工關鍵線路，在永久襯砌前開展優化設計研究[1]，加快工程進度、減少工程投資具有重大意義。本次優化重點針對IV、V類圍巖進行。

2優化設計工作思路

優化工作主要從現場變形試驗確定合理的圍巖參數、細分圍巖類別和公式法計算著手，具體如下：（1）根據現場地質設代資料和現場試驗成果，對已劃分的圍巖類別進行復核，并進一步對隧洞圍巖類別進行細分，將Ⅳ類圍巖分為Ⅳ上、Ⅳ下；（2）在現場已開挖的隧洞內，針對不同的巖性、不同的圍巖類別分別進行聲波、變形模量實驗，通過試驗成果對影響圍巖分攤內水壓力比例的彈性抗力系數進行復核。并根據各類圍巖類別復核后的彈性抗力系數，采用與之相對應的彈性抗力系數進行襯砌計算；（3）根據試驗成果所提供的圍巖參數，采用公式法進行優化設計計算，并最終確定優化后的襯砌厚度和配筋面積。

摘要:從我國地下工程運行管理實踐來看，地下輸水隧洞工程運行管理仍存在很多安全隱患，以北京市南水北調配套工程南干渠工程為例，在綜合分析了工程運行中風險識別和影響的基礎上，有針對性地提出了加大培訓、加強技術支撐、完善工程信息化系統、提升工程運行管理能力、完善工程應急處置能力和加強安全管理力度等方面的應對措施，為確保首都地下輸送工程安全供水和平穩運行提供管理經驗。

關鍵詞:輸水隧洞工程；風險分析；風險評估；應對措施

隨著我國城市化進程的加快，需水要求日益增加。作為首都的北京，隨著京津冀城市一體化建設推進、城市供水格局逐漸由分散型供水向大規模集約化供水的轉變，以及南水進京后逐步替代當地水源作為主要供水源，致使城市供水工程建設規模隨之增大。為確保供水安全，加之城市用地限制，北京市近10年新建輸水工程多采用地下輸水隧洞的形式。從我國地下工程運行管理實踐來看，地下輸水隧洞工程運行管理中仍存在諸多安全隱患，就首都地區的水資源戰略安全而言，保障首都城南地區地下輸水隧洞工程的安全運行，實現風險管控至關重要。

1工程概況

北京市南水北調南干渠工程是北京市南水北調配套工程之一，全長26.82km。以京九鐵路東側為界分為上、下兩段，上段（淺埋暗挖段）工程為2條DN3400mm隧洞，全長11.34km，下段（盾構段）工程為單條DN4700mm隧洞，全長15.48km。工程沿線分別設有1處調度中心、4處分水口、5處排空井和40處排氣閥井等重要工程設施，見圖1。南干渠工程承擔向北京城市東部、南部地區的供水任務，是直接連接南水北調中線干線到郭公莊水廠、黃村水廠、亦莊水廠、第十水廠、通州水廠、新機場及大興支線的輸水管線[1-2]。南干渠隧洞采用一、二襯復合襯砌結構，上段雙條隧洞工程采用淺埋暗挖工藝施工，一襯為25cm后噴射混凝土，二襯為現澆30cm厚鋼筋混凝土，一襯和二襯之間設1.2mm厚EVA全斷面防水板，防止內水外滲或外水內滲；下段單條隧洞工程采用盾構工藝施工，一襯為30cm厚盾構管片，二襯為35cm厚自密實鋼筋混凝土結構，一襯與二襯之間設置導水材料，即隧洞縱向每隔12m設一道環向排水網墊，隧洞底部一襯與二襯之間全程設置5cm厚排水網墊，所有排水網墊均用無紡布包裹，見圖2。南干渠工程盾構段設計采用排水理念，隧洞外滲入或隧洞內滲出的水量通過環向排水網墊、洞底排水網墊，匯集到設置在排氣閥井內的集水井內統一抽排，集水井間距一般為500～800m，見圖3。南干渠工程沿線設監測斷面28個。埋設的監測儀器分別為土壓力計、鋼筋計、滲壓計和混凝土變形計，其型號見表1。所有監測儀器均埋設在隧洞一襯和二襯之間。監測數據可實時讀取。

2隱患分析

摘要：涌水是隧洞施工中較為常見的地質災害之一。以鄂北地區水資源配置工程大竹園隧洞為研究對象，該隧洞在開挖至樁號214+556時發生涌水，最大涌水流量259.3m3/h，平均涌水流量達224.2m3/h，危及施工安全。通過采取鉆孔排水、超前預報、固結灌漿及管棚超前支護等處理措施，涌水量降至約87m3/h，處理效果較好。該涌水處理措施可為隧洞安全施工和涌水處理提供參考。

關鍵詞：隧洞施工；涌水處理；超前預報；固結灌漿；超前支護；鄂北地區水資源配置工程

1基本情況

1.1隧洞概況。鄂北地區水資源配置工程（以下簡稱“鄂北工程”）以丹江口水庫為水源地，從該水庫清泉溝取水，自西北向東南穿越襄陽市的老河口、襄州區和棗陽市，隨州市的隨縣、曾都區和廣水市，止于孝感市的大悟縣王家沖水庫。輸水線路總長269.67km，年均引水量7.7億m3，設計供水人口482萬人，灌溉面積約24.23萬hm2（363.5萬畝）。大竹園隧洞為自流無壓引水隧洞，全長4.07km，設計引水流量9.5m3/s，開挖斷面為城門洞型，成洞洞徑5.2m，埋深15~90m。隧洞地質條件復雜，隧洞沿線發育兩條斷層帶，施工難度較大，是鄂北工程廣悟段的關鍵性控制工程之一。1.2涌水情況。2019年3月20日，大竹園隧洞開挖至樁號214+556，正在進行鋼拱架支護施工，3月20日02：05時隧洞樁號214+553處底板右側發生冒水現象，有2處冒水點，相距0.50m左右，水質渾濁。3月21日14：00時涌水量未見明顯減少，隧洞水深1.50m。發生涌水現象后立即抽排，水泵排水量80m3/h。依據2019年3月20日02：05時至3月21日14：00時的洞內水深及抽排能力，測算得到樁號214+553處涌水量Q=726m（洞長214+556～213+830）×6m（洞挖寬度）×1.50m（洞內水深）/36h+80m3/h（水泵抽排量）-35m3/h（施工支洞上游隧洞涌水量）=226.5m3/h，即q=62.9L/s。大竹園隧洞樁號214+553處洞內發生涌水后，2019年3月23日安排3臺水泵進行抽排（2臺30kW、1臺22kW），根據同年4月3日10：20～15：00時段30kW水泵流量量測（總排水量540m3），30kW水泵排水量q1=540m3/4.6h=118m3/h，根據功率推算，22kW水泵排水量q2=86m3/h，現場觀測記錄見表1。從表1中可以看到，3月23日08：30至3月27日08：30涌水量Q=224.2m3/h，即q=62.3L/s。2019年4月4~8日洞內積水已基本排完，抽水水泵減少至2臺（1臺37kW、1臺30kW），測得37kW水泵流量107m3/h，30kW水泵流量86m3/h。測算得到樁號214+553處涌水量Q=107m3/h+86m3/h-35m3/h（施工支洞上游隧洞涌水量）=158m3/h，即q=43.9L/s。2019年4月14日，洞內涌水量進一步減小，抽水水泵減少至1臺，涌水量降至約87m3/h。根據施工單位同年4月11~17日大竹園支洞突水臺賬，施工支洞排水量見表2。綜上，2019年3月20日至4月17日大竹園隧洞樁號214+553～214+556處涌水量隨著時間推移逐漸減少。1.3隧洞工程地質情況。（1）地形地貌。隧洞沿線地面高程121.6～207.6m，相對高差約85.0m，為低山丘陵地形。洞線樁號212+540～212+680、212+830～212+980段地表為河谷低洼地，高程約125.0m，河谷走向與隧洞軸線平行，河谷常年有水流入先覺廟水庫，水庫正常蓄水位107.0m；214+550～214+650段穿越沖溝，溝底高程約137.0m，沖溝走向與隧洞軸線垂直，洞線南西側沖溝里有水塘分布，水塘水位高程約143.3m；樁號215+300及215+750處地表為沖溝，溝底高程分別約為152.7m和172.0m，沖溝走向與隧洞軸線近垂直，溝內有小水塘分布，沖溝無常年流水。隧洞出口為張家橋河，河床高程約105.0m，河谷走向與隧洞軸線交角約45°，河谷常年有水流入徐家河水庫，水庫正常蓄水位72.0m。（2）地層巖性。隧洞樁號214+010～215+450穿越的地層為震旦-青白口系白兆山組上段（Z2b2），主要為石英鈉長黑云片巖和鈉長綠泥片巖。（3）地質構造。工程區大地構造處于秦嶺褶皺系（I）南秦嶺冒地槽褶皺帶（I1）隨州應山復背斜（I13）應山褶皺束（I13-1）。大竹園隧洞位于張家橋倒轉復式向斜次一級構造——大竹園倒轉向斜。大竹園隧洞區域構造見圖1。震旦-青白口系白兆山組震旦-青白口系垸子灣組震旦-青白口系岔河組揚子期變輝長輝綠巖實測逆斷層實測正斷層地質界線實測、推測性質不明斷層線路工程軸線巖層產狀及傾角010kmSE52°229+120Z2bZ2c(Qn-z1)yβu22(Qn-z1)yZ2cZ2cβu22Z2cZ2bK2hg1K2hg1(Qn-z1)1βu22(Qn-z1)y(Qn-z1)yβu22βu22βu22Z2bZ2bpt1gK2gK2gZ2cZ2cZ2cZ2cZ2bZ2bZ2b(Qn-z1)yZ2cZ2c(Qn-z1)y(Qn-z1)yF10F22F21F19F20F14F17F15F16F12F11F10F13兩河口高城鎮老虎溝Z2bZ2cF18193+420圖1大竹園隧洞區域構造大竹園倒轉向斜走向290°左右，北翼向S倒轉，核部北西端揚起，向南東傾伏。向斜核部地層為震旦-青白口系白兆山組上段（Z2b2）石英鈉長黑云片巖、鈉長綠泥片巖，兩翼地層為震旦-青白口系白兆山組下段（Z2b1）中厚層大理巖、大理巖夾薄層鈉長綠泥片巖和震旦-青白口系岔河組（Z2c）綠簾鈉長黑云片巖。巖層及片理產狀330°～41°∠8°～37°、局部87°～98°∠26°～42°。（4）水文地質條件。隧洞沿線巖性多樣，地下水類型較為豐富。片巖段主要為基巖裂隙水，水量較貧乏且不均衡，主要靠大氣降水補給，溝河為其排泄基準面。砂巖段以孔隙水為主，砂巖總體厚度較小，水量有限，其上下均為片巖隔水層，部分段具有承壓水性質，主要靠大氣降水補給，溝河為其排泄基準面。大理巖夾片巖段以溶蝕孔隙水、溶蝕裂隙水為主，水量較為豐富，但受含水層厚度及補給條件限制，總體水量有限，其上下均為片巖隔水層，部分段有具承壓水性質，主要靠大氣降水補給，溝河為其排泄基準面。（5）圍巖評價。根據現場已開挖及施工階段地質測繪成果，隧洞214+535～214+660為Ⅴ類圍巖，主要為強-弱風化納長綠泥片巖，裂隙、片理發育，片理結合極差，片理產狀21°∠35°。地表為沖溝，風化帶，地下水較活躍，可見線狀流水，傾角較緩，圍巖極不穩定。

2涌水原因分析

通過前期地質資料、地質測繪、地面物探、TSP超前地質預報等對大竹園隧洞涌水進行分析。（1）地質測繪。地表地質測繪發現沖溝（樁號214+550～214+650）內水塘岸邊發育斷層F2，斷層產狀355°∠52°，斷層破碎帶地表寬度30～110cm。根據現場地質測繪及推測，涌水處（樁號214+553～214+556）與斷層的水平距離分別約為80m（地表）和50m（洞底板高程）。根據斷層產狀投影顯示，隧洞開挖至樁號214+630左右揭露斷層F2，推測該斷層向下穿透隔水片巖進入大理巖區。（2）地面物探。采用高密度電法勘探。樁號214+450～214+630段圍巖節理發育，地下水為基巖裂隙水，水量大。樁號214+630～214+650段隧洞通過斷層F2，斷層向深部延伸，傾角較大（剖面上視傾角約68°），推測隧洞涌水應為該斷層切穿深部導水地層或構造引起。隧洞軸線高密度電法視電阻率斷面見圖2。（3）超前地質預報（TSP）。樁號214+535～214+572段為強風化納長片巖，屬軟質巖，結構面較發育，以風化易剝離的片理面和構造節理為主，巖體完整性差，巖體呈薄層狀結構；樁號214+594～214+633段為強風化納長片巖，結構面發育，以風化易剝離的片理面和構造節理為主，巖體完整性差，巖體呈薄層狀結構，局部碎裂結構。TSP超前地質預報REC巖石參數變化情況見圖3。綜合地表地質測繪、地質素描、前期地質資料、地面物探及TSP成果，已開挖洞段樁號214+535（發生冒頂險情）～214+556（涌水處掌子面）段圍巖為震旦-青白口系白兆山組上段（Z2b2）薄層鈉長綠泥片巖，呈強～弱風化，屬軟質巖，片理傾角較緩，節理裂隙、片理發育，巖體完整性差，洞壁滴水，局部有線狀流水現象，屬Ⅴ類圍巖，圍巖極不穩定，地下水為基巖裂隙水。隧洞掌子面（樁號214+556）前方樁號214+600～214+650段巖體呈薄層狀結構，局部碎裂結構，發育有斷層，斷層貫穿下部地層并延伸至地表，具富水性。根據樁號214+606處鉆孔AZK2224地下水位高程136.64m，可知涌水處（樁號214+553～214+556）隧洞底板高程地下水埋深大于30m，由隧洞底板下部地層（Z2b1大理巖）至隧洞底板到地表，壓力水頭逐漸減少。綜合上述分析，大竹園隧洞樁號214+553～214+556處出現較大涌水現象，地下水來源于震旦-青白口系白兆山組下段（Z2b1）大理巖巖溶孔隙、裂隙儲存的地下水，承壓水沿斷層F2破碎帶上升至淺部，然后貫穿片巖中的節理裂隙等結構面薄弱部位形成通道，從開挖后洞室底板附近涌出。從涌水時間和涌水點多處等情況分析，涌水通道應該是分散的，而非集中管道式連通。