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由于隧道臨近下穿水庫段埋深淺、圍巖差，水庫水與洞周地下水間易形成水力聯系通道，導致隧道臨近下穿水庫段施工條件十分復雜，風險較大。隧道施工與水庫間相互作用影響復雜呈現明顯的“二元”關系，“一元”體現在水庫對隧道施工安全性影響，另“一元”體現在隧道施工對水庫水環境影響，施工中需對相關影響進行深度分析和控制，才能有效保障相關項目的順利進行。本文以東海隧道為例，探討隧道工程施工對水庫工程的“二元”相互影響關系并提出有針對性措施，其成果可為其他城市隧道建設提供參考。
一、工程概況及難點分析
東海隧道工程屬典型的城市隧道工程，線路起點位于泉州云山村北側，下穿國公爺山，從黎明大學北側操場、寶珊花園下穿過，通過寶秀小區，終點止于既有東海大街。項目全長約4.2km，其中隧道全長約2.2km，設計采用雙洞方案，按雙向四車道城市I級主干道標準進行建設，設計行車速度為60km/h。隧道在ZK1+870-ZK2+020（YK1+820-YK1+980）地段，左側約20~70m處為既有赤山水庫，水庫水深5~6m，隧道最小埋深僅為6m，圍巖經判定屬IV~V級，自穩性較差。在該地段施工，上部既有水庫與隧道間相互作用影響復雜，一方面表現在隧道在動水壓力作用下，易發生滲漏水施工風險；另一方面表現在隧道施工可能會對既有水庫環境造成破壞，為確保順利施工，必須對上述兩種影響均進行控制，因此，施工難度較大。
二、模型建立
三維數值模擬模型取在隧道穿越水庫段，長度80m，寬度144.2m，高度71.95m，隧道開挖跨度12.2m。模型主要分為四部分，下層為巖體，上面覆蓋2m厚的覆土層，大壩高度為30m，采取自然放坡的形式，大壩后面的高地與大壩頂高度一致，長度為10m，寬度為模型寬度。
三、計算和監測結果分析
1.水庫水壓力對隧道施工安全性影響及評價
計算中，為了掌握各種水壓條件下對隧道施工安全性影響差異，分別計算了三種工況：工況1為無水條件，工況2為有水但不考慮滲流（即靜水壓力），工況3為有水且考慮滲流（即動水壓力）。本文在計算中以5米距離為例，分析隧道工程施工對水庫工程的相互影響關系，具體情況如下。最大豎向位移發生在隧道開挖區域的拱頂處，且在隧道未支護末端處發生的位移最大，工況3（動水壓）的拱頂位移值稍大于工況1（無水），而工況2（靜水壓）的拱頂沉降值與工況1大致相等，說明此時地下水對位移場影響很小。隧道的位移收斂值均很小，且最大收斂位移發生在側墻處。結果顯示：隧道開挖后，在不同工況下，隧道位移矢量場是一致的，主要表現為豎向位移較大，而水平位移較小，具體表現為拱頂以及仰拱位移較大，而側墻的收斂位移較小，這與前面的位移場是一致的。結果顯示：隨著開挖長度的不斷增加，該監測斷面各工況下拱頂位移均有不斷增加的趨勢，其中工況1與工況2拱頂位移結果比較接近，而工況3則較之前兩者位移量略有增幅，但增幅量不大，說明地下水活動對拱頂位移影響較輕微。從表1可以看出：隨著開挖長度的不斷增加，該監測斷面各工況下左側邊墻位移具有增加的趨勢，而右側邊墻位移增加趨勢不明顯。此外，左側邊墻位移要普遍大于右側邊墻位移，這可能是由于地表地形不對稱所導致。對于左側邊墻位移而言，工況2、工況3結果基本相同，均比工況1略有增幅，但增幅量不大；對于右側邊墻位移而言，三種工況基本相同，說明地下水活動對邊墻位移影響較輕微。綜上分析可知，對于5m位置處監測斷面而言，地下水活動對隧道周邊位移影響總體輕微，其差異主要表現在地表地形不對稱方面。
2.水庫水壓力對隧道施工安全性影響及評價
隧道位移實測結果分別為：拱頂下沉3.45mm，洞周收斂1.36mm；隧道內力實測結果分別為：鋼支撐內力8.73MPa，混凝土應力3.64MPa。上述數值均未超出相關規范要求，因此，隧道施工是安全的。
根據以上分析，現提出以下具體建議：臨近水庫段隧道宜采用“地質超前鉆孔為主，TSP、紅外探水為輔，掌子面觀察為補充”的綜合超前地質預報技術及模式。東海隧道地下水處理宜采用圍巖注漿堵水技術進行，其具體方案及參數如下：①注漿方案：應依據探孔出水量、水壓力、或泥砂含量指標確定；②注漿材料：宜選用普通水泥漿液材料；③注漿參數：注漿加固范圍5m；注漿壓力1.0-1.5MPa；單孔單段注漿量約為0.42m3；④注漿效果評價標準：宜采用探孔涌水量、堵水率、取芯率三指標綜合評價標準。通過東海隧道臨近水庫段現場施工期間綜合超前地質預報成果分析可知，臨近水庫段圍巖節理較為發育，主要呈碎裂-鑲嵌碎裂結構，地下水則主要以滲水、滴水狀出水為主，水壓及水量不是很大，故此推薦現場采用“超前小導管周邊預注漿+初期支護局部徑向注漿”的注漿方案，以提高圍巖自穩性及降低地下水長期滲流對周邊環境的影響。綜上，本文以東海隧道為例，通過模型預測、現場實測等綜合研究手段，確定了隧道施工與水庫間相互作用影響復雜呈現明顯的“二元”關系，即“一元”體現在水庫對隧道施工安全性影響，另“一元”體現在隧道施工對水庫水環境影響，在分析二元相互關系的基礎上提出了相應的技術措施，其成果可用于指導施工作業，有效確保隧道施工安全，為其他城市隧道建設提供參考。
作者：李春林 單位：福建泉州勘測設計院有限公司