隧道施工：瓦斯地段、岩溶地段、塌方地段与涌水地段

隧道工程作为地下线性结构工程，其施工环境复杂、地质条件多变，常面临瓦斯爆炸、岩溶突水突泥、围岩塌方、地下水涌水等重大安全风险。据统计，我国近十年隧道施工事故中，因这四类风险引发的事故占比超 75%，不仅造成直接经济损失超百亿元，更导致数百名施工人员伤亡。因此，系统掌握四类风险的特性、危害及防控技术，是保障隧道施工安全、提升工程质量的核心前提。本文基于《公路隧道施工技术规范》（JTG/T 3660-2020）、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB 10120-2020）等现行标准，结合国内典型隧道工程案例（如渝怀铁路圆梁山隧道、郑万高铁巫山隧道），从风险机理、监测技术、防控措施、应急处置四个维度，对四类风险进行深度解析，形成可落地的技术体系。

一、瓦斯风险防治：从机理管控到智能监测

瓦斯（主要成分为甲烷 CH?，占比通常＞95%）是隧道穿越煤层、油页岩、含沥青岩层时常见的有害气体，其爆炸特性与浓度、火源、氧气含量密切相关。防治工作需建立 “浓度实时监测、火源严格管控、通风系统保障、应急预案完善” 的全链条管控体系。

（一）瓦斯风险的核心机理与危害拓展

? 爆炸三要素的定量分析

瓦斯爆炸需同时满足  “浓度 5%~16%、火源温度＞650℃、氧气含量＞12%”   三个条件：

浓度临界值： 当瓦斯浓度＜5% 时，因可燃成分不足无法爆炸；5%~6% 为爆炸下限，此时爆炸威力较弱（冲击波压力约 0.1MPa）；7%~8% 时爆炸威力最强（冲击波压力可达 0.8MPa，能摧毁 30cm 厚混凝土衬砌）；14%~16% 为爆炸上限，因氧气不足仅燃烧不爆炸；

火源类型： 隧道内常见火源包括爆破火焰（温度＞1800℃）、电气火花（如开关闭合时产生的电弧，温度＞2000℃）、机械摩擦火花（如钢钎撞击岩石，温度＞800℃）、静电火花（如塑料管道摩擦产生的静电，电压可达 10kV）；

氧气含量： 隧道内采用压入式通风时，需确保工作面氧气含量＞20%（满足人员呼吸），但当瓦斯浓度接近爆炸极限时，需通过调控通风量降低氧气浓度（控制在 18%~20%），抑制爆炸风险。

? 瓦斯放出的动力学特性

不同放出类型的瓦斯动力学参数差异显著，直接影响防控措施的选择：

渗出型： 放出速度缓慢（通常＜0.1m3/min），压力低（＜0.1MPa），多通过日常通风即可稀释，典型案例为山西某高速公路隧道，煤层段瓦斯渗出量稳定在 0.05~0.08m3/min，采用 2×110kW 轴流风机通风后，浓度可控制在 0.3% 以下；

喷出型： 放出速度快（1~5m3/min），压力高（0.1~0.5MPa），常伴随周期性脉冲（间隔 5~30min），如重庆某铁路隧道揭煤时，瓦斯喷出量达 3.2m3/min，导致局部浓度瞬间升至 8%，需紧急启动备用通风机并撤离人员；

突出型： 属于极端风险，放出速度＞10m3/min，压力＞0.5MPa，伴随煤岩块抛射（速度可达 10~20m/s），如贵州某煤矿隧道瓦斯突出事故中，单次突出瓦斯量达 5000m3，抛射煤块最大重量 150kg，造成隧道坍塌 100m。

（二）瓦斯监测技术体系

? 实时监测设备选型与布置

监测设备： 采用 “光干涉式瓦斯检测仪（人工巡检）+ 红外瓦斯传感器（自动监测）” 组合方式，红外传感器需符合《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》（AQ 6201-2006）要求，测量范围 0~10% CH?，精度 ±0.1%（0~4%）、±0.2%（4%~10%）；

布置方案： 工作面 5m 范围内设置 1 台传感器（监测实时浓度），回风道距洞口 10~15m 处设置 1 台（监测回风浓度），传感器间距≤50m，数据通过有线传输至地面监控中心，当浓度≥0.8% 时发出声光报警（报警声级≥85dB），≥1% 时自动切断工作面电源；

校验要求： 传感器每 7 天现场校验 1 次（用标准瓦斯气样校准），每月送实验室检定 1 次，确保数据准确。

? 通风系统设计与优化

风机选型： 根据隧道断面、长度及瓦斯涌出量确定，单头掘进长度≤1000m 时，采用 2×75kW 压入式轴流风机（风量≥2000m3/min）；长度＞1000m 时，采用压抽混合式通风（压入风机风量≥2500m3/min，抽出风机风量≥3000m3/min）；

风筒布置： 采用阻燃抗静电风筒（直径≥1.2m），风筒口距工作面距离≤5m，接头漏风率≤5%（每 100m 风筒漏风量≤10m3/min），定期检查风筒破损情况，发现漏洞及时修补；

风量计算： 按 “瓦斯涌出量 ×100” 确定最小风量，如瓦斯涌出量 5m3/min 时，最小风量≥500m3/min，实际风量需取 1.2 倍安全系数（即 600m3/min），确保浓度稀释至 0.5% 以下。

（三）钻爆作业的精细化管控

? 钻孔参数优化

钻孔设备： 采用湿式凿岩机（如 YT-28 型），水压≥0.3MPa，水量≥5L/min，确保钻孔过程中无粉尘（粉尘浓度≤2mg/m3）、无火花；

炮眼布置： 周边眼间距 40~50cm，抵抗线 50~60cm，辅助眼间距 60~70cm，掏槽眼深度比其他炮眼深 10~15cm（确保掏槽效果），炮眼直径 42~45mm；

装药结构： 采用反向装药（雷管底部朝向眼底），药卷直径 32mm，每孔装药量根据炮眼类型调整（周边眼 100~150g / 孔，辅助眼 200~250g / 孔，掏槽眼 300~350g / 孔），装药长度≤炮眼深度的 2/3。

? 爆破安全管控细节

起爆顺序： 采用毫秒延期雷管，周边眼与辅助眼间隔 50~100ms，辅助眼与掏槽眼间隔 100~150ms，避免不同段别雷管同时起爆导致的震动叠加；

网路检测： 起爆前用导通表检测爆破网路（电阻值应在设计值 ±5% 范围内），确保无断路、短路；

警戒范围： 隧道内警戒距离≥30m，洞口外警戒距离≥50m，警戒区内严禁人员、车辆停留，爆破前 3min 发出预警信号，起爆后 15min（揭煤爆破 30min）方可解除警戒。

（四）典型工程案例

渝怀铁路圆梁山隧道瓦斯段施工：该隧道穿越煤层段长度 1200m，最大瓦斯涌出量 8m3/min，采用 “双风机双电源通风 + 红外传感器实时监测 + 煤矿许用炸药爆破” 方案：

通风系统：配置 2×200kW 压入式风机（一用一备），风筒直径 1.6m，风量 3500m3/min，工作面瓦斯浓度稳定在 0.4%~0.6%；

监测方案：布置 8 台红外传感器，数据传输速率 1s / 次，监控中心实时显示浓度曲线，异常时自动断电；

施工效果：全段施工无瓦斯超限事故，爆破效率达 95%，工期比计划提前 15 天。

二、岩溶风险防治：从地质勘察到结构加固

岩溶是可溶性岩层（石灰岩、白云岩、石膏等）在水的溶蚀作用下形成的地质现象，其发育形态多样（溶洞、溶槽、暗河、石笋等），隧道施工中易引发突水突泥、结构失稳等问题。防治工作需遵循 “先勘察、后治理，先疏导、后封堵” 的原则，结合岩溶发育特征制定差异化方案。

（一）岩溶地质的精细化勘察技术

? 超前勘察方法组合

地质雷达： 采用 300MHz 天线（探测深度 5~10m）或 100MHz 天线（探测深度 10~20m），沿隧道轴线连续扫描，分辨率达 0.1m，可识别直径≥0.5m 的溶洞，如湖南某高速公路隧道用地质雷达探测到拱部 3m 处直径 2m 的溶洞，提前采取注浆加固措施；

超前钻探： 采用 XY-2 型地质钻机，钻孔直径 91mm，每循环钻探长度 30m，超前开挖面 10~15m，钻孔间距 3~5m（岩溶发育区加密至 2~3m），通过岩芯采取率（≥80%）、钻孔涌水量（＞10L/min 时为异常）判断岩溶分布；

物探与钻探结合： 对地质雷达发现的异常区，采用超前钻探验证，如贵州某铁路隧道地质雷达显示底板 5m 处存在低阻异常，钻探后确认是充填泥砂的溶槽（体积 50m3），避免了开挖后突泥事故。

? 岩溶发育程度分级

根据勘察结果，将岩溶发育程度分为四级，对应不同防控策略：

轻微发育（Ⅰ 级）：溶洞体积＜5m3，无地下水，间距＞50m，采用喷锚支护 + 局部回填；

中等发育（Ⅱ 级）：溶洞体积 5~50m3，少量渗水（＜5L/min），间距 20~50m，采用小导管注浆 + 钢筋混凝土回填；

强烈发育（Ⅲ 级）：溶洞体积 50~200m3，涌水量 5~50L/min，间距 5~20m，采用管棚 + 双液注浆 + 仰拱加固；

极强烈发育（Ⅳ 级）：溶洞体积＞200m3，突水突泥风险高（涌水量＞50L/min），间距＜5m，采用迂回导坑 + 帷幕注浆 + 二次衬砌加厚。

（二）岩溶处理的专项技术

? 突水突泥防控的 “三级止水” 体系

一级止水（超前帷幕注浆）： 针对 Ⅲ、Ⅳ 级岩溶区，采用 Φ108mm 管棚（长度 30m，间距 30cm）+ 水泥 - 水玻璃双液浆（水灰比 1:1，水玻璃浓度 35Be'，体积比 1:1），注浆压力 2~3MPa，形成厚度≥5m 的止水帷幕，注浆后涌水量需＜5L/min；

二级止水（径向注浆）： 开挖后发现局部渗水时，采用 Φ42mm 小导管（长度 3~5m，间距 1.5m×1.5m），注浆材料为水泥浆（水灰比 0.8:1），注浆压力 1~2MPa，封堵围岩裂隙；

三级止水（衬砌止水）： 二次衬砌采用 C35 抗渗混凝土（抗渗等级 P8），施工缝设置中埋式止水带（宽度 30cm）+ 背贴式止水带（宽度 40cm），变形缝设置橡胶止水带 + 止水条，确保衬砌无渗漏。

? 溶洞回填的材料与工艺选择

无水小溶洞（体积＜10m3）： 采用 C25 喷射混凝土回填（厚度 10~15cm），或浆砌片石（M10 水泥砂浆）回填，回填密实度≥90%（通过雷达检测验证）；

有水小溶洞（涌水量＜10L/min）： 先设置 Φ100mm 排水管引流，再用 C25 混凝土回填，排水管末端设置阀门，回填完成后关闭阀门观察 24h，无渗漏则封堵；

大型空腔溶洞（体积＞100m3）： 采用 “钢筋混凝土框架 + 轻质填料” 组合方案，框架间距 3m×3m（截面尺寸 50cm×50cm），填料采用泡沫混凝土（干密度≤600kg/m3），框架与溶洞壁之间用注浆填充，确保整体稳定。

? 暗河处理的导流与防护

导流方案： 暗河流量＜1m3/s 时，设置 Φ800mm 钢筋混凝土导流管（坡度≥5‰），管身壁厚 15cm，两端与暗河接口采用柔性连接（橡胶密封圈）；流量＞1m3/s 时，扩大隧道断面（增设导流渠，断面尺寸 2m×2m），渠壁采用 C30 混凝土衬砌（厚度 20cm）；

防护措施： 导流管或导流渠内设置格栅（间距 20cm），防止大块石堵塞，定期（每周 1 次）清理淤积物，确保过流能力满足设计要求。

（三）支护结构的加强设计

? 初期支护加强方案

钢拱架： 岩溶段采用 I20b 型钢拱架，间距 0.6~0.8m（常规段 1.0~1.2m），拱架与围岩之间用混凝土垫块填充（厚度≥5cm），每榀拱架设置 4~6 根锁脚锚杆（Φ25mm，长度 4m，倾角 45°）；

锚杆： 采用 Φ22mm 中空注浆锚杆，长度 3.5~4.0m，间距 0.8m×0.8m，注浆压力 1.5~2.0MPa，浆液为水泥浆（水灰比 1:1）；

喷射混凝土： 采用 C25 早强喷射混凝土，厚度 15~20cm（常规段 10~12cm），添加速凝剂（掺量 3%），确保喷射后 2h 强度≥5MPa。

? 二次衬砌加强方案

衬砌厚度： 拱部与边墙厚度增加 20~30cm（如常规段厚度 30cm，岩溶段增至 50cm），仰拱厚度增至 60cm（常规段 40cm）；

钢筋配置： 采用双层钢筋网，外层钢筋 Φ22mm@20cm，内层钢筋 Φ18mm@20cm，钢筋保护层厚度≥5cm；

抗裂措施： 在混凝土中添加聚丙烯纤维（掺量 0.9kg/m3），减少收缩裂缝，衬砌施工后洒水养护≥14 天（常规段 7 天）。

（四）典型工程案例

郑万高铁巫山隧道岩溶段施工：该隧道穿越白云岩地层，岩溶极强烈发育（Ⅳ 级），最大溶洞体积 500m3，暗河流量 2.5m3/s，采用 “超前帷幕注浆 + 管棚支护 + 导流渠 + 加强衬砌” 方案：

超前支护：施作 Φ127mm 管棚（长度 40m，间距 25cm），注浆采用水泥 - 水玻璃双液浆，注浆压力 3MPa，形成止水帷幕后涌水量从 80L/min 降至 3L/min；

暗河处理：增设 2.5m×2.5m 导流渠，渠壁 C30 混凝土衬砌，内设置格栅防护，过流能力满足设计要求；

支护加强：型钢拱架间距 0.6m，二次衬砌厚度 55cm，双层钢筋配置，施工后通过地质雷达检测，衬砌背后密实度≥95%，无空洞。

三、塌方风险防治：从预防监测到应急救援

隧道塌方是围岩在开挖扰动下失稳坍塌的现象，按塌方体规模可分为小型（＜50m3）、中型（50~200m3）、大型（200~1000m3）、特大型（＞1000m3）。防治工作需建立 “预防 - 监测 - 处置 - 救援” 的全流程体系，重点把控地质预报、开挖支护、量测监控三个关键环节。

（一）塌方风险的超前识别技术

? 围岩稳定性分级与预判

根据《公路隧道设计规范》（JTG 3370.1-2018），将围岩分为 Ⅰ~Ⅵ 级，不同级别塌方风险差异显著：

Ⅰ~Ⅱ 级围岩：完整性好，强度高（单轴抗压强度＞60MPa），塌方

风险极低，仅需常规喷锚支护（锚杆长度 2.5~3m，喷射混凝土厚度 8~10cm）；

Ⅲ 级围岩：完整性较好，强度中等（单轴抗压强度 30~60MPa），局部可能出现掉块，需加强支护（锚杆长度 3~3.5m，增设型钢拱架间距 1.2~1.5m）；

Ⅳ 级围岩：完整性差，强度较低（单轴抗压强度 10~30MPa），易发生局部塌方，需采用分部开挖 + 密集支护（锚杆长度 3.5~4m，型钢拱架间距 0.8~1.0m）；

Ⅴ~Ⅵ 级围岩：完整性极差，强度极低（单轴抗压强度＜10MPa），如断层破碎带、软弱夹层，极易发生大型塌方，需采用特殊工法（如双侧壁导坑法）+ 超前预支护（管棚、小导管）。

? 塌方前兆的识别与预警

施工中需密切关注围岩与支护的异常信号，典型前兆包括：

围岩变形： 拱顶下沉速率突然增大（＞5mm/d），周边收敛值超设计限值（如 Ⅳ 级围岩收敛限值 15~20mm），或出现明显裂缝（宽度＞2mm）；

支护异常： 喷射混凝土出现剥落、开裂，钢拱架变形（拱顶下沉＞10mm），锚杆螺母松动或拉杆断裂；

地质信号： 掌子面出现涌水、掉块频率增加，或听到围岩 “噼啪” 声（应力释放声音）；

预警分级： 根据前兆严重程度分为三级 —— 黄色预警（出现单一前兆，变形速率接近限值）、橙色预警（多种前兆叠加，变形速率超限值）、红色预警（支护破坏，出现小规模坍塌），对应启动不同响应措施。

（二）塌方监测技术体系

? 监测项目与设备选型

拱顶下沉： 采用全站仪（精度 ±2mm）或水准仪（精度 ±1mm），监测点布置在拱顶中心及两侧拱腰，每 5~10m 设一个监测断面，初期监测频率 1 次 / 天，变形稳定后（速率＜0.5mm/d）改为 1 次 / 3 天；

周边收敛： 采用收敛计（精度 ±0.1mm），在隧道两侧边墙布置监测点（距底板 1.5m 高度），同一断面布设 2~3 对测点，监测频率与拱顶下沉一致；

深层位移： 采用多点位移计（量程 0~500mm，精度 ±1mm），钻孔深度 5~10m（超过隧道开挖轮廓线 3~5m），每 2m 设一个测点，监测围岩内部滑移面位置；

应力监测： 钢拱架应力采用应变计（量程 ±3000με，精度 ±1με），锚杆轴力采用轴力计（量程 0~500kN，精度 ±1kN），布置在受力较大的断面（如断层带），实时监测支护结构受力状态。

? 监测数据处理与反馈

数据分析： 采用回归分析（如指数函数、对数函数）拟合变形曲线，预测最终变形量，当预测值超设计限值 80% 时，发出预警；

信息反馈： 建立 “监测 - 分析 - 决策 - 执行” 闭环机制，监测数据每天报送项目技术负责人，异常数据（如变形速率突增）1 小时内反馈，2 小时内制定调整方案（如加密支护、放缓开挖速度）。

（三）塌方分类处置方案

? 小型塌方（＜50m3）处置

清理与支护： 先采用挖掘机清理塌渣（严禁人工清理，防止二次坍塌），清理过程中用喷射混凝土（C25，厚度 10~12cm）封闭塌方体表面；

加固措施： 在塌方体周边施作 Φ22mm 中空注浆锚杆（长度 4~5m，间距 0.8m×0.8m），注浆压力 1.5~2.0MPa（水泥浆水灰比 1:1），形成加固圈；

后续开挖： 清理完成后，采用短台阶法开挖（台阶长度 3~5m），及时施作型钢拱架（I18 工字钢，间距 0.8m），确保支护紧跟开挖。

? 中型塌方（50~200m3）处置

超前支护： 先在塌方体前方施作 Φ42mm 小导管（长度 5~6m，间距 30cm×30cm），注浆采用水泥 - 水玻璃双液浆（凝结时间 30~60s），形成超前支护；

塌渣处理： 采用 “分层清理 + 临时支护” 方式，每层清理高度 2~3m，清理后立即喷射混凝土（厚度 15cm），必要时设置临时钢支撑（间距 1.0m）；

永久支护： 塌渣清理完成后，施作 I20b 型钢拱架（间距 0.6~0.8m），拱架与围岩之间用混凝土垫块填充（厚度≥5cm），锁脚锚杆采用 Φ25mm，长度 5m，倾角 45°，注浆压力 2.0~2.5MPa。

? 大型 / 特大型塌方（＞200m3）处置

应急封闭： 立即停止开挖，用沙袋或混凝土块封闭塌方体出口，防止塌渣扩大，同时设置排水孔（Φ100mm，间距 2m），排出塌体内积水；

超前管棚： 在塌方体上方施作 Φ108mm 管棚（长度 20~30m，间距 30cm），管棚采用热轧无缝钢管（壁厚 6mm），注浆压力 3~4MPa（水泥 - 水玻璃双液浆），形成稳固的支护体系；

迂回导坑： 当塌方体难以清理时，采用迂回导坑（断面尺寸 3m×3m）绕过塌方区，导坑与正洞之间设置横通道（间距 50m），便于后续处理；

永久加固： 塌方区处理完成后，二次衬砌采用 C35 钢筋混凝土（厚度 60~80cm），增设仰拱（厚度 70cm），必要时采用体外预应力加固（如 Φ15.2mm 钢绞线，张拉力 150kN）。

（四）塌方应急救援流程

? 应急响应启动

红色预警触发后，立即启动一级应急响应，现场总指挥下达 “停止作业、撤离人员” 指令，疏散距离≥50m（塌方区下游）；

成立应急指挥部，下设救援组（负责人员搜救）、技术组（制定处置方案）、物资组（保障设备物资）、医疗组（准备急救），明确各组职责与分工。

? 人员搜救技术

生命探测：采用生命探测仪（如雷达生命探测仪，探测深度 5~10m）、音频探测器（监听被困人员敲击声），确定被困人员位置；

通道开挖：采用小断面导坑（1.5m×1.5m）向被困人员方向开挖，导坑内设置通风管（Φ100mm）、供水管（Φ50mm）及通讯线，确保被困人员生存需求；

安全防护：开挖过程中用喷射混凝土 + 钢支撑临时支护，防止通道坍塌，同时监测塌方体稳定性，避免救援人员伤亡。

? 灾后恢复与评估

结构评估：塌方处理完成后，采用地质雷达（探测深度 10m）检测支护背后密实度，用超声波检测仪检测混凝土强度，确保结构安全；

原因分析：组织专家分析塌方原因（如地质预报不足、支护不及时），制定整改措施，避免同类事故再次发生；

恢复施工：评估合格后，采用 “短进尺、强支护、勤量测” 方式恢复施工，初期开挖进尺≤1m / 循环，支护完成后再进行下循环。

（五）典型工程案例

兰渝铁路木寨岭隧道塌方处置：该隧道穿越 Ⅵ 级围岩断层破碎带，发生特大型塌方（塌方体体积 1200m3），采用 “管棚支护 + 迂回导坑 + 分步清理” 方案：

应急封闭：用沙袋封闭塌方出口，施作 Φ108mm 管棚（长度 30m，间距 30cm），注浆后形成稳固支护；

迂回导坑：开挖 3m×3m 迂回导坑，绕过塌方区，导坑与正洞之间设置 3 条横通道；

分步清理：从导坑向正洞开挖小断面通道，分层清理塌渣（每层 2m），同步施作 I25b 型钢拱架（间距 0.6m）；

恢复效果：60 天完成塌方处置，后续施工中监测拱顶下沉速率＜0.3mm/d，结构稳定，无二次塌方。

四、涌水风险防治：从超前控排到系统治理

隧道涌水是地下水（如孔隙水、裂隙水、岩溶水）在压力作用下涌入隧道的现象，按涌水量分为小型（＜10m3/h）、中型（10~50m3/h）、大型（50~100m3/h）、特大型（＞100m3/h）。防治需遵循 “超前探测、分级控排、按需注浆” 原则，结合水文地质条件选择合理方案。

（一）涌水来源与水文地质勘察

? 涌水来源分类

孔隙水：来自松散地层（如砂层、卵石层），涌水量小但持续时间长，易导致围岩失稳；

裂隙水：来自基岩裂隙（如花岗岩、砂岩），涌水量中等，常伴随局部突水；

岩溶水：来自溶洞、暗河，涌水量大（可达数百 m3/h），易引发突水突泥；

断层水：来自断层破碎带，水压高（可达 10MPa），涌水突发性强，危害极大。

? 精细化勘察技术

水文地质测绘：调查隧道沿线地表水体（河流、泉眼）、地层岩性、断层分布，绘制水文地质剖面图，判断地下水补给路径；

抽水试验：在钻孔中进行抽水试验，计算渗透系数（k）与涌水量（Q），如砂层渗透系数 k=10?3~10?2cm/s，涌水量 Q=5~10m3/h；

示踪试验：采用荧光素钠（浓度 10mg/L）作为示踪剂，监测地下水流动速度与方向，确定涌水补给来源，如某隧道示踪试验显示，涌水来自 3km 外的河流，补给时间 5 天。

（二）分级控排技术方案（细化参数）

? 小型涌水（＜10m3/h）处置

排水措施：在涌水点设置集水井（尺寸 1m×1m×1.5m），采用 Φ50mm 水泵抽水（扬程≥20m），集水井周边用沙袋围堵，防止水流扩散；

围岩加固：在涌水点周边施作 Φ22mm 锚杆（长度 3.5m，间距 1.0m×1.0m），注浆采用水泥浆（水灰比 0.8:1），封堵裂隙，减少涌水量。

? 中型涌水（10~50m3/h）处置

超前钻孔排水：采用 XY-2 型钻机钻设 Φ91mm 排水孔，孔深 10~15m（超前开挖面 5~8m），孔底位于水流上方，插入 Φ80mm 排水管（带滤网），引流至集水井；

径向注浆堵水：在涌水段施作 Φ42mm 小导管（长度 4~5m，间距 1.5m×1.5m），注浆材料为水泥 - 水玻璃双液浆（体积比 1:1），注浆压力 2~3MPa，形成止水帷幕，涌水量控制在 5m3/h 以下。

? 大型 / 特大型涌水（＞50m3/h）处置

超前帷幕注浆：采用 Φ108mm 管棚（长度 30~50m，间距 30cm），注浆范围超出隧道开挖轮廓线 5~8m，浆液采用水泥 - 水玻璃双液浆（凝结时间 20~30s），注浆压力 3~5MPa，形成封闭的止水帷幕；

辅助坑道排水：开挖平行导坑（断面尺寸 4m×4m），导坑底标高低于正洞 1~2m，超前正洞 20~30m，设置排水沟（尺寸 0.8m×1.0m），将地下水引入导坑，再用 Φ200mm 水泵抽排至洞外；

井点降水：浅埋隧道（埋深＜20m）采用深井井点降水，井点间距 25~35m，井深超隧底 3~5m，采用 Φ300mm 井管（滤管长度 5m），配备 200m3/h 深井泵，降水后地下水位降至隧底以下 1~2m。

（三）特殊地层涌水处置

? 砂层涌水（易发生管涌）

防控要点：采用 “井点降水 + 超前小导管注浆” 组合方案，井点降水降低地下水位（降至隧底以下 1m），小导管注浆（水泥 - 水玻璃双液浆）加固砂层，防止管涌；

开挖方式：采用 CRD 法分部开挖，每循环进尺≤0.5m，开挖后立即喷射混凝土（厚度 15cm），施作型钢拱架（间距 0.6m），确保砂层稳定。

? 断层破碎带涌水（水压高、涌水量大）

超前探测：采用地质雷达 + 超前钻探，探明断层位置、宽度及涌水情况，如某隧道探测到断层宽度 15m，涌水量 120m3/h，水压 4MPa；

注浆方案：采用 “全断面帷幕注浆”，钻孔按梅花形布置（间距 1.5m×1.5m），注浆材料为超细水泥浆（粒径≤10μm）+ 水玻璃，注浆压力 5~6MPa，注浆完成后涌水量降至 3m3/h。

（四）涌水监测与环境防护

? 涌水监测

监测项目：涌水量（采用流量计，精度 ±0.1m3/h）、水压（采用压力表，精度 ±0.01MPa）、地下水位（采用水位计，精度 ±0.01m），监测频率 1 次 / 2h，异常时加密至 1 次 / 30min；

数据分析：绘制涌水量 - 时间曲线，判断涌水趋势，如涌水量突然增大（＞10m3/h），可能是新的涌水通道形成，需立即停止施工，采取堵水措施。

? 环境防护

排水处理：洞外设置沉淀池（容积≥1000m3），涌水经沉淀（停留时间≥24h）后，检测水质（如 pH 值、悬浮物含量），达标后排放（悬浮物≤100mg/L）；

地面沉降控制：浅埋隧道井点降水时，监测地面沉降（采用水准仪，精度 ±1mm），沉降速率≤2mm/d，沉降总量≤50mm，超限时减少抽水量或回灌地下水。

（五）典型工程案例

贵广高铁岩山隧道特大型涌水处置：该隧道穿越岩溶发育区，发生特大型涌水（涌水量 280m3/h，水压 3MPa），采用 “超前帷幕注浆 + 平行导坑排水” 方案：

帷幕注浆：施作 Φ127mm 管棚（长度 50m，间距 30cm），注浆采用水泥 - 水玻璃双液浆，注浆压力 5MPa，形成厚度 8m 的止水帷幕，涌水量降至 15m3/h；

平行导坑：开挖 4m×4m 平行导坑，超前正洞 30m，设置 0.8m×1.0m 排水沟，配备 4 台 200m3/h 水泵，抽排地下水；

效果：30 天控制涌水，后续施工中监测地下水位稳定，无二次涌水，隧道顺利贯通。

五、总结：隧道风险防治的核心原则与技术体系

隧道施工四大风险（瓦斯、岩溶、塌方、涌水）的防治需贯穿 “预防为主、分级管控、动态调整、应急保障” 四大核心原则，形成完善的技术体系：

? 预防为先，超前管控

地质勘察：采用 “物探 + 钻探 + 示踪试验” 组合手段，提前探明风险分布（如瓦斯浓度、岩溶位置、断层走向、地下水补给路径）；

方案优化：根据勘察结果制定专项方案（如瓦斯隧道通风方案、岩溶段注浆方案），避免盲目施工；

教育培训：全员开展风险防治培训（如瓦斯防爆、塌方应急），确保施工人员掌握关键技能。

? 分级管控，精准施策

风险分级：根据风险等级（如瓦斯爆炸风险按浓度分为 “安全（＜0.5%）、预警（0.5%~1%）、危险（＞1%）” 三级，岩溶突水风险按涌水量分为 “小型、中型、大型、特大型” 四级，针对不同等级制定对应管控措施；

措施匹配：低风险等级采用常规监测 + 基础防护（如瓦斯浓度＜0.5% 时，每日巡检 1 次），高风险等级采用实时监测 + 强化防护（如特大型涌水时，24 小时专人值守 + 双套排水系统），确保资源投入与风险等级匹配。

? 动态调整，持续优化

施工全周期监测：从勘察、开挖、支护到衬砌，全程开展风险监测（如瓦斯浓度实时监测、围岩变形持续跟踪），根据监测数据调整方案（如岩溶段注浆后涌水量仍超标，需加密注浆孔）；

地质条件变化应对：施工中发现实际地质与勘察报告不符（如遇未探明断层），立即暂停施工，补充勘察后重新制定方案（如增设管棚支护），避免风险扩大；

技术迭代升级：引入智能监测技术（如 AI 视频监控识别围岩裂缝、物联网传感器实时传输数据），提升风险识别效率，如某隧道采用 AI 监测系统，提前 24 小时识别出拱顶裂缝，避免塌方事故。

? 应急保障，快速响应

应急资源配置：按风险等级储备应急物资（如瓦斯隧道储备防爆风机、自救器，塌方救援储备生命探测仪、液压千斤顶），关键设备需双套配置（如排水泵一用一备）；

应急演练：每季度开展 1 次综合应急演练（如瓦斯爆炸逃生演练、塌方救援演练），每月开展 1 次专项演练（如涌水封堵演练），确保人员熟练掌握应急流程；

联动机制：与当地应急管理部门、医院、消防建立联动机制，明确应急响应流程（如人员伤亡时，120 急救车 30 分钟内抵达现场），缩短救援时间。