地區(qū)富水隧道防排水施工工藝分析

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關(guān)鍵詞：隧道；防排水；滲漏；襯砌

引言

隨著我國西部山區(qū)公路交通迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，越來越多的山區(qū)公路隧道為人們的生活和工作帶來了極大的便利，也促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。高海拔寒冷地區(qū)與一般地區(qū)的地質(zhì)條件和環(huán)境不同，存在隧道排水和保溫難的問題，這也是高海拔寒冷地區(qū)隧道設(shè)計的最大難題。目前，專家針對高寒地區(qū)隧道設(shè)計的方法進(jìn)行了大量的分析和研究，有很多優(yōu)秀的成果正在為工程項目的施工提供理論支撐，但圍巖滲漏水、襯砌背后結(jié)冰凍脹等特殊問題對隧道結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了不良的影響，出現(xiàn)了很多病害案例[1]。隧道的防排水設(shè)計與施工一旦出現(xiàn)問題就會嚴(yán)重影響公路的正常使用及公路運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，因此隧道防排水設(shè)計與施工始終是我國隧道建設(shè)項目中亟待解決的難題。

1隧道建設(shè)條件

1.1工程規(guī)模

大力加山隧道作為國道G310線的省界線，是非常重要的公路工程項目，也是目前青海省最長的高速公路隧道。它是一座上下行分離的雙洞四車道高速公路特長隧道。單洞寬度和高度分別為10.25m和5m。該隧道處于構(gòu)造剝蝕高山地貌區(qū)，地形起伏較大，且構(gòu)造復(fù)雜，溝壑縱橫長且狹窄，隧道范圍內(nèi)中線高介于2605~2955m之間，其中最大高差達(dá)610m。隧道右線起訖樁號為K13+288—K18+763.79，全長5475.79m，左線起訖樁號為ZK13+310—ZK18+771，全長5461m。

1.2地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和物探結(jié)果及區(qū)域地質(zhì)資料可知：隧址區(qū)下伏基巖主要有上第三系上統(tǒng)（N2l）含礫泥巖、加里東中期花崗巖及加里東早期閃長巖等，在K18+130附近有一逆斷層F2，在K18+200處見一逆斷層F2-1，斷裂均為第四系全新統(tǒng)以前形成的新近活動型斷裂，上下盤均為閃長巖，富水條件好，易崩塌、突水。根據(jù)基巖露頭調(diào)查及鉆探揭示成果可知，循化端洞口段主要發(fā)育節(jié)理裂隙為J1：215°∠15°。根據(jù)循化地震局資料，由中國地震臺網(wǎng)的信息顯示，該斷裂帶曾在2012年10月18日15時33分12.8秒，東經(jīng)35.73°北緯102.56°發(fā)生ML1.5級地震；2013年7月18日，東經(jīng)35.80°北緯102.67°發(fā)生ML1.8級地震，也是受該斷裂帶影響所致，震源位于隧址區(qū)西北方向，深度5km左右，距隧址區(qū)約30km。由此可見，該斷裂帶目前具有微弱的活動性。因此，下階段應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)勘探結(jié)果，查明圍巖性質(zhì)及不良地質(zhì)分布，深化地質(zhì)超前預(yù)報，優(yōu)化開挖及支護(hù)方案，保證結(jié)構(gòu)安全，降低工程風(fēng)險。

1.3水文地質(zhì)條件

隧址區(qū)主要地表水體為雨季沖溝內(nèi)短暫性流水及春夏季節(jié)冰雪融化水，水量受降雨及季節(jié)控制，暴漲暴落。該段隧址區(qū)地下水主要為第四系孔隙潛水、風(fēng)化裂隙水及構(gòu)造裂隙水，第四系孔隙潛水賦存在卵石層中，集中分布在出口附近，主要靠大氣降水補(bǔ)給；風(fēng)化裂隙水主要分布在K15+600—K15+885、K16+410—K16+870、K17+080—K17+140及K17+580—K17+975處，易形成片狀滲流或者點滴狀滲水，構(gòu)造裂隙水主要分布在K15+880—K16+055、K16+190—K16+410、K16+865—K17+080、K17+970—K18+080、K18+140—K18+340處，為富含水層，含水量大，是該隧道的主要含水層，施工時應(yīng)加強(qiáng)防排水工作。勘察期間，鉆孔揭露地下水埋深為5.7～266.0m。

2超前地質(zhì)預(yù)報在斷層破碎帶的應(yīng)用

基于實際情況考慮，施工時對穿越節(jié)理裂隙密集路段進(jìn)行前期勘探，采用隧道地震探測儀TSP202/203進(jìn)行了遠(yuǎn)距離探測，并結(jié)合近距離地質(zhì)預(yù)報手段，對掌子面前方的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況提前了解，及時發(fā)現(xiàn)存在問題的區(qū)域，并采取預(yù)防措施，為后續(xù)施工做好鋪墊。在探測中發(fā)現(xiàn)，斷層破碎帶發(fā)現(xiàn)水孔，且出水量較大，達(dá)到10m³，為此采用全斷面注漿堵水，避免水量過多。

3防排水設(shè)計

3.1洞口防排水

由于青海省位于寒冷地區(qū)，寒冷氣流會通過環(huán)向、縱向及橫向三個方向?qū)λ淼喇a(chǎn)生影響，要對排水管、排水溝等區(qū)域進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)是否存在凍結(jié)情況。一旦發(fā)現(xiàn)凍結(jié)情況，必須提前做好預(yù)防措施，避免結(jié)構(gòu)脹裂、邊墻滲水等凍害，確保工程項目質(zhì)量。此外，隧道在冬季氣溫變化較大，洞口和內(nèi)部的氣溫不同，存在溫差，要處理好洞口位置的凍脹問題，防寒保暖。根據(jù)洞口的地形情況，于洞口邊仰坡坡口外5m左右設(shè)截水溝，將地面徑流引排并與路基排水形成完整的防排水體系，防止水流對洞口造成沖蝕破壞。應(yīng)防止雨水對坡面和洞口產(chǎn)生的危害，洞口雨水不得進(jìn)入隧道，可以通過截、排水溝匯入臨近路基涵洞或自然溝渠中。

3.2洞身防排堵水

3.2.1洞身防水隧道暗洞段按新奧法原理進(jìn)行設(shè)計，采用復(fù)合式襯砌法施工，隧道初期支護(hù)以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)為主要支護(hù)手段，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖段輔以型鋼拱支撐或鋼格柵作為初期支護(hù)的加勁措施，距洞口30m范圍的Ⅴ級圍巖淺埋段或節(jié)理裂隙密集帶以F110大管棚預(yù)支護(hù)、F42超前小導(dǎo)管預(yù)注漿或R25超前錨桿（Ⅳ級圍巖段）作為超前預(yù)支護(hù)措施，并以型鋼拱加勁初期支護(hù)，二次襯砌采用C30混凝土或鋼筋混凝土，采用整體式模板臺車澆筑。隧道防水的重中之重在于對縫隙的處理，為了提高施工質(zhì)量，結(jié)合工程特點，采用注漿止水條和可熱熔雙縫焊接的復(fù)合防水層，即可達(dá)到預(yù)期的防水目標(biāo)。全隧道二次襯砌施工縫設(shè)置帶注漿管橡膠止水條，如圖1所示，通過這種方式，能夠?qū)⑺畯氐锥伦?，避免滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外，由于各圍巖級別都有所不同，因此變化界面位置要格外注意，可以采用E級橡膠止水條和背貼式止水帶相結(jié)合的方式對界面進(jìn)行有效處理，提高施工效果，如圖2所示。

3.2.2洞身排水洞身排水是在隧道拱背初期支護(hù)表面由上而下環(huán)向鋪設(shè)彈簧排水管，集中水流處應(yīng)加密布置，環(huán)向排水管兩端下伸至縱向排水管；縱向排水管（F110HDPE雙壁打孔波紋管）沿兩側(cè)拱墻腳全隧道貫通布置；橫向排水管（F110HDPE波紋管）設(shè)于中心水溝與縱向排水管之間，橫向排水管縱向間距為25m（卵礫石段地段按10m計），地下水出露較多的地方應(yīng)加密布置。

3.2.3洞身堵水洞身堵水措施主要適合在突水位置實施。根據(jù)現(xiàn)有的工程堵水經(jīng)驗，可以采用超前探水等物理探測手段，明確坑道前方地下水的分布情況，確認(rèn)出水量的大小，采取全斷面超前預(yù)注漿或者局部斷面超前預(yù)注漿等方式，保證將水封堵在圍巖之中，確保坑道開挖時干燥、安全的施工環(huán)境，提高施工效率。

4結(jié)語

嚴(yán)寒地區(qū)與一般地區(qū)的地質(zhì)條件不同，具有較強(qiáng)的特殊性和典型性，溫度、水、圍巖等因素都會對嚴(yán)寒地區(qū)隧道的施工產(chǎn)生不良影響，加之工程本身的復(fù)雜性，極易產(chǎn)生凍害問題。在高原嚴(yán)寒地區(qū)富水隧道防排水施工過程中，要堅持“防排堵”相結(jié)合的原則，采取可靠的防水措施，構(gòu)建通暢的排水系統(tǒng)，來避免凍害現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高隧道運(yùn)營的安全性。本文以大力加山隧道工程為例，結(jié)合工程實際情況，對嚴(yán)寒地區(qū)隧道的防排水措施進(jìn)行了探討，為公路隧道的防排水施工提供了科學(xué)依據(jù)。隧道防排水從設(shè)計到施工是一個系統(tǒng)工程，需要不斷更新設(shè)計理念，尤其在大規(guī)模修建山區(qū)高速公路的當(dāng)下，應(yīng)堅持設(shè)計效果評判、摒棄照搬規(guī)范，同時應(yīng)從思想上高度重視，在施工中加強(qiáng)精細(xì)化管理，以不斷提高我國的隧道建設(shè)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟正平.高寒地區(qū)某公路隧道滲水結(jié)冰原因分析及處治[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2016（1）：196-201.

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[3]許錫甲.高寒地區(qū)長大隧道反坡排水施工技術(shù)分析[J].路基工程，2017（4）：218-220.

作者：井斌 單位：中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司