◇科技论坛◇ 科技叠向导 ２０１３年２４期 隧道涌突水原因和防治措施 郏亚坤樊守乾 （郑州大学水利与环境学院河南郑州【摘４５０００１） 要】复杂地质条件下的隧道涌突水是常见的施工灾害之一，严重威胁着现场施工安全及进度。为了能更准确地预测预防涌突水的发 生，减少危害，从常规地质方法角度进行研究，从地下水补给、流通、存储和水压等几方面进行系统分析，解析涌突水的原因以及可能性，并提出 相应的防治措施。 【关键词】隧道；涌突水；防治措施 １．涌突水发生的条件 涌突水一般可分为长时间持续涌突水和短时间一次性涌突水 涌 水需要具备的条件为丰富的地下水补给源、足够大的含水构造和能很 快汇聚地下水的流动途径。突水需要在涌水条件的基础上增加条件． 开挖面岩体导水裂隙不发育。能形成一定水压．且水压超过了开挖面 岩体的抵抗能力 １．１地下水补给源［１ ］１．１．１大气降水补给 大气降水补给量由降雨量、地表汇水和降水人渗能力综合确定． 且大气降水有季节性。主要通过大气降水补给的隧道段，可进行如下 分析： 的推移，围岩应力重分布、不断松动，开挖面抵抗能力不断降低．直到 发生突水涌泥．其前兆为：开挖面附近地下水不是很发育．即裂隙不发 育或者裂隙为黏土充填，裂隙中黏土逐渐挤出；干燥围岩突然出水．水 量不断增大，水从流出到喷出，水中往往带有泥沙、黏土，围岩掉块；围 岩掉块或裂缝逐渐扩大；岩石发生异常声响：初期支护开裂掉块、支撑 拱架变形或者发生声响 （２）掌子面爆破时，迅速减弱了岩体的抵抗能力，打破原有的平 衡，即发生突水涌泥。相对前者，这种可能性比较大。不过通常为了躲 炮，人员远离。造成人员伤害的可能性比较小 ２．涌突水处治措施 ２＿１处理方法 岩溶地段隧道常用的处理方法，有“引、堵、越、绕”四种。 （１）大气降水补给不丰富的部分．可认定为不存在持续涌突水的 遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵．应在查明水源流向及其与 可能，需提防有些地方虽年降雨量少，但日降雨量颇高。加之地表汇水 随大位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施将水排出洞外；对已停止 面积大．可能发生短时间涌水：大气降水补给丰富的部分．可根据季 发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情 节降水量来判断不同季节涌突水的可能．根据情况选择避开丰水季 况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭等；当隧道一侧遇 节，切断补给源．或者选择合适的超前地质预报。 到狭长而较深的溶洞．可加深该侧的边墙基础通过。隧道底部遇到有较 （２）通常采用年降雨量或者月降雨量计算隧道地下水水量．不考 大的溶洞并有流水时．可在隧道底部以下砌筑圬工支墙．支撑隧道结 虑地表是否有集水、积水地貌。这对于整个隧道日常涌水量计算也许 构，并在支墙内套设涌管引排溶洞水；在岩溶区施工，个别溶洞处理耗 合适；但对大气降水补给能力强的地段，应根据地表集水能力、降水入 时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同 渗能力和降水汇集速度等存在较大差异的进行分段研究．具体情况具 时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度 体分析。 ２．２具体措施日 １．１．２地表水补给 处理涌突水可采用超前钻孔排水、超前围岩预注浆堵水、井点降 地表水补给与地表水系的分布形态、规模及流动途径有关。由于 水等施工方法。 大雨冲刷、地表崩塌、地下通道坍塌或淤积堵塞等，可能改变地表降水 超前钻孔排水是防止承压水突然袭击的措施，一般用于开挖面前 的汇集地点和流动途径．预报时应注意保持定期不定期地进行地表调 方有高压地下水或有充分补给源的涌突水且排放地下水不会影响围 查和水文观测 岩稳定及隧道周围环境条件 １．１－３含水层之间的补给 超前围岩注浆堵水施工包括采用水泥浆液或水泥一水玻璃浆液进 处于隧道以上的含水体都可能对隧道进行地下水补给 需要注意 行地表预注浆或掌子面预注浆，注浆段的长度根据地质条件、涌水量、 的是补给源不是一成不变的．隧道开挖后．水势水位的变化会让原来 机具设备能力等因素确定。对于覆盖层较薄的地段，在隧道两侧地表 的排泄区成为补给源地。地下水途径可能因为局部堵塞而发生。 钻孔注浆．以形成隔水帷幕：深埋隧道或采用地表钻孔工作量过大．且 １．２含水构造 钻孔不易钻到突水层处 在隧道工作面朝掘进方向钻孔进行掌子面预 定义含水构造为：某部分岩土中的空隙．某段时间内。地下水的补 注浆时，注浆长短结合，并呈伞形辐射状，形成隔水帷幕，根据岩层的破 充比地下水的流失速度快．导致地下水在这部分空隙中储存起来：或 碎情况确定一次注浆段长度。 者某段时间内．虽然地下水的补充比地下水的流失速度慢．导致这部 布置注浆孔时．在水流方向及岩层倾斜上方，钻孔可距隧道远些。 分空隙中含水量降低．但这种变化速度缓慢．地下水在这部分空隙中 孔适当密些；布孔应先稀后密、先外后内，根据情况再增加钻孔，先钻一 能保持一定长的时间 般的溶裂隙地层的孔，再集中于大的溶裂、溶洞层；裂隙愈密小，孔数应 １．３地下水流动途径 增加反之减少：注浆泵压力低．孑Ｌ数应适当增多。 地下水流动途径指岩土中的空隙 岩土中的空隙包括土中的孔 ２．３衬砌防排水 隙、岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙。岩土因空隙的大小及数量不同 衬砌防排水应采取“以排为主，防、排、截相结合”的原则，以达到衬 导水能力相差甚远。需要提醒的是，受孔壁摩擦的影响，空隙增大１ 砌不漏水、隧底不涌水、路面不积水的效果从而保证隧道结构和设备 倍。导水能力增加远不１倍。 正常使用，地下水环境也受到了保护。地层注浆堵水可起到封堵裂隙、 其中能很快地汇聚地下水的流动途径有：孔隙发育的碎石土、节 隔离水源、堵塞水点，以减少洞内漏水量’防止地下水大量泄漏、同时也 理密集带的裂隙带、断层破碎带、溶洞和岩溶管道等构造。 能改善围岩条件，为后续的开挖、衬砌创造好的实施环境；通过初支和 １．４水压超过开挖面岩体的抵抗能力 二衬背后的排水系统．将进入隧道开挖范围内的地下水排出隧道 采 （１）某开挖面抵抗能力刚好略大于背后的水压。开挖后随着时间 用防水板设置衬砌防水层，用止水带等处理衬砌的施（下转第３６１页） 作者简介：郏亚坤（１９９２一），男，河南驻马店人。就读于郑州大学水利与环境学院道路桥梁与渡河工程专业。 樊守乾（１９９１一）．男．河南新乡人．就读于郑州大学水利与环境学院道路桥梁与渡河工程专业。 ３４７ ◇科技论坛◇ 科技置向导 ２０１３年２４期 面向实现“中国梦”的中 国新能源发展之路 王蕾梁振华 （大连理工大学辽宁大连１ １６０２４） 【摘要】能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。人类社会进入２１世纪，由于石油、煤炭等目前大量 使用的传统化石能源枯竭，对于人类能源未来发展之路的讨论成了一个不可避免的热点课题。而作为志在实现伟大“中国梦”的中国，未来的能 源发展情况无疑是在新时代格局下给予中国实现伟大“中国梦”的一次难得历史机遇。 【关键词】能源发展；中国梦；经济增长；发展机遇 没有人能否认能源是整个世界发展和经济增长的最基本驱动 力．没有能源。任何行业的发展都无从谈起。同时，也没有人能否认 中国在能源行业较发达国家在技术方面存在的巨大差距。但是，站 在新历史的节点之上．人类能源所面临的困境将所有国家推向一个 行业变革的境地．把握好这一时期——未来能源行业的这块还没有 被侵占的“大蛋糕”．中国这样的发展中国家将在世界能源行业中扮 演重要角色。 １．世界及中国能源所面临的状况 目前．世界能源的使用依然以石油、煤炭、天然气为主。据估计。世 界石油产量将从２００４年开始下降。因此，如近年无重大技术突破，石 油消耗不能有效下降的话．至２０２０年时．世界石油供应将出现严重短 缺 预计新的石油危机．将不仅给美国经济、而且给世界经济造成相当 沉重的打击。 煤炭．这个曾经支持了开创“工业化时代”的最为重要的能源材 料．“龙头老大”的位置已经让位于石油。由于煤燃烧时会产生大量烟 尘和二氧化碳．不仅污染空气．还会因此发生“温室效应”等环境生态 问题．严重影响人类的生存。 而在天然气方面．据（（２０１３—２０１７年中国天然气产业供需预测与 投资战略分析报告》显示，２００６—２０１０年，我国天然气剩余技术可采储 量由３．０万亿立方米增至３．８万亿立方米．增长２５．９０％；天然气产量从 ５８６亿立方米增至９６８亿立方米，增长６５％。另据发改委统计，２０１１年 １—１Ｏ月中国天然气产量达到８２６亿立方米，增长６．６０％。尽管储量及 产量均出现大幅增长．仍满足不了国内天然气市场消费需求。而世界 已探明的天然气储量是：１４５０００亿立方米，年消耗量２３００亿立方米， 估计开采年限约６３年。 全球化石能源的枯竭是不可避免的 对此不难预见．在我们这一 代可以触及的未来．人来能源将面临一个怎样的清楚现状．一系列数 字在向我们预示与提醒，改善能源使用效率、转变能源使用方式已迫 能供热器总面积突破６００万平方米。法国推出了生物能源发展计划． ２００７年之前将生物燃料的产量提高３倍。英国把研究海洋风能、潮汐 能、波浪能等作为开发新能源的突破１２１，设立了５０００万英镑的专项资 金．重点开发海洋能源。英国第一座大型风电场一直在不断发展．目前 风电装机总量已达６５０兆瓦．可满足４４万多个家庭的电力需求。日本 报告．将从２０１０年正式启动生物能源计划．并与美国和欧盟共同开发 可再生能源，建设５００个示范区。一些发展中国家如我国、印度、印度 尼西亚和巴西等．越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要 性。 ３．对于我国新型能源发展的一点构想 借鉴于世界各国发展新型能源的经验．不难看出政策对于发展新 型能源的重要性．一项合理而科学的政策．将会鼓舞与带动这个行业 的蓬勃健康发展．没有相应的政策支持，相信新型能源的发展之路必 定备受桎梏。对此。我国在“十一五”、“十二五”规划中均有指出，对于 我国新型能源的发展起到了很大的促进与指导作用．面对目前快速发 展的世界新型能源的发展现状．我国可在新型能源的研发与推广方面 加大投入与扶持力度 其次．在新型能源的发展上．为了控制合理与科学地发展方向与 进程。国家应适时出台相应的法规来约束与指引新型能源的发展。没 有合理的约束．就会导致浪费、混乱甚至失控。合理而科学地法规对于 中国这样的发展中国家来快速发展新型能源至关重要 另外．在新型能源的发展上．各高校及研究机构的将起到非常重 要的作用．新型能源的发展之路．离不开理论科学与实践科学地发展． 针对理工高校及科研机构的科研优势．加大新型能源的研究力度．鼓 励校企、研究所与企业合作研发的方式．加快新科技转换成新生产力、 新型能源的步伐 最后需要我们注意的是．新能源产业发展有着共同难点．在于成 本高企。新能源的资源是取之不尽、用之不竭的。但其利用成本却远 远高于传统能源．技术难题也有待进一步攻克。其次，由于新能源本 在眉睫。 身具有季节性．地域的限制．输送渠道和技术开发等问题，导致了单 ２．各国的新能源时代进展 国家的新能源在产业化发展过程中进展缓慢．因此．有必要进行 世界大部分国家能源供应不足．都对发展能源的战略决策给予极 大的重视．其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。大规模的开 国际合作。总之．相信在新的历史机遇下．伟大的中国人民在务实的中国共 发利用可再生能源，已成为未来各国能源战略的重要组成部分。 产党的带领下必定会把握住世界新一次的能源机遇．为实现中华名族 美国正在加大可再生能源研发和利用力度，从上世纪９Ｏ年代开 的伟大复兴．实现中华名族的“中国梦”提供充足的强劲“动力”。 始实施可再生能源配额制度，实现更有效率的可再生能源发展模式。 ４．总结 德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发，迄今投入研发 在新的历史机遇下．相信中国将把握机遇，优化产业结构，加快新 经费１７．４亿欧元 ２００４年．德国可再生能源发电量占总发电量的８％， 一年销售额达１００亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的５４％，太阳 型能源的发展与实施，实现伟大的“中国梦”。Ｉ匿 （上接第３４７页）工缝、沉降缝、伸缩缝，采用防水砼实做衬砌。 的抵抗能力等四个方面系统分析了涌突水发生的条件．并提出了采 排水设施的设置，在出水点多处应多设置，出水点少处应设置，渗 “以排为主，防、排、截相结合”的原则的防治措施，这对以后处理隧道 水面较大时应先钻集水孔集水后设沟管引排。拱部出水常作环形沟 管．边墙出水应从上向下引流到竖向沟管，几处渗漏水可设纵向沟管， 此类地段如需衬砌后压浆时应严防浆液流入沟管堵塞水流。 涌突水有着积极的意义。Ｑ 【参考文献】 ３．结论 ［１］余林辉．隧道涌突水的原因和预测预报方法叨．隧道建设，２０１２，３（２）：１６４—１６８． 隧道涌突水是常见的施工灾害之一．造成涌突水的原因很多。本 ［２］李晓红，康勇，靳晓光，等．浅议复杂条件下深埋长隧涌突水的防治叨．西部探 文从地下水补给源、含水构造、地下水流动途径、水压超过开挖面岩体 矿工程，２００４（２）：８０—８１． ３６１