隧道工程的地下水处理方案探究

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摘要：在隧道工程施工过程当中，地下水对施工安全的影响是多个方面且难以避免的；而当隧道已经建成后正在运营时，地下水也有一定几率会对隧道的运营安全造成影响。若对地下水的治理措施不齐全或不合理，则会对隧道的修建者和使用者的人身安全造成很大的危害。因此，在修筑隧道时，要特别重视隧道的防排水工程质量。本文即是从对地下水危害的探究出发，研究隧道工程中现行的地下水防治处理方法，分析防排水工序施工过程当中有可能出现的或已经发生在建成隧道中的问题，借此提出合理可行的施工建议。

关键词：公路隧道，隧道施工，防排水

0前言

在讨论隧道防排水工程的理念和原则时，不妨首先看看发达国家的做法。如在德国，隧道统一采用全封闭结构，围岩中的地下水不进入隧道衬砌内轮廓线；在法国，则采用以排水为主要治水措施的方案，隧道路面下设专用的围岩水排水管道，保证水不流入建筑限界内。而在我国，各地地质水文条件差异巨大，难以制定共同的防排水处理标准。所以需要视具体情况而定，结合各个工程的水文地质条件来制定相应的防排水方案。但总体来讲，防排水工程最基础的理念是截水、堵水和排水相互结合，共同作用，综合治理。

1地下水对隧道施工的危害及成因

在隧道工程修筑完成之后，隧道周围会被地下水包围，这些地下水流动性和渗流性都极强。在施工过程当中需多方面考虑地下水对隧道结构可能造成的危害，并分析其成因。水对隧道造成最大影响和最严重围岩的阶段即是施工阶段，它们主要来自于隧道围岩中所含的地下水或部分地表水，以渗漏或涌出方式进入隧道内造成的危害。其直接影响包括空气中水分含量过高影响隧道内施工作业人员的身体健康、使施工机械设备锈蚀、造成漏电事故等，严重的掌子面涌水甚至有一定几率会直接导致围岩崩塌，对现场施工管理人员的人身安全造成威胁。这种危害来自于开挖前没有做必要的地质预报，或地质预报不准确、不及时，也有一定几率会由施工方防水措施不及时或不恰当造成，是可以被避免的危害。

2地下水对隧道运营的危害及成因

2.1隧道漏水、隧道涌水

在隧道运营过程当中，地下水和地表水会通过各种形式深入隧道结构内，进而对隧道结构的安全和稳定造成伤害，对隧道的受力结构、牵引类型、周围地质条件产生影响，使得衬砌混凝土腐蚀、剥落，造成其结构变形、弱化、破坏；严重者有一定几率会导致隧道限界受侵，直接中断隧道正常运营。

2.2衬砌周围积水

在运营隧道中，地下水和地表水会源源不断地渗流进隧道衬砌外轮廓线内，一旦不能及时排出则会对隧道本身造成伤害。水压较大时会直接导致衬砌变性，进而破坏衬砌；围岩结构的软弱部分会因为过高的水含量而软化、泥化，进而导致承载力减小甚至失去承载力，对衬砌压力增大而导致衬砌破坏；引发围岩的膨胀作用，经由围岩压力使衬砌变形破坏。

2.3潜流冲刷

潜流冲刷指由于地下水在隧道衬砌结构周围产生一个渗流场，这个渗流场会溶蚀隧道的衬砌和围岩。将会导致拱顶下沉，边墙、仰拱开裂破坏，严重时甚至会导致整体道床下沉；围岩错动导致衬砌开裂破坏等严重后果。可以看出，地下水对隧道的危害需要引起勘察、设计、施工等的各方人员高度重视。危害产生的原因是来自多个方面的，比较重要的原因大体有以下几种：勘察设计中对隧道防排水的需求预估不足；施工阶段的作业没有严格参照设计方案和预定计划，有一定几率会使得地下水涌出等；以及地质条件本身造成的客观问题，所以，在施工准备阶段，就应该保证有完备的应急处理手段和前瞻性的预备措施。

3隧道工程防排水施工存在的问题

在正在建设的隧道中，相当一部分隧道会出现地下水侵害，侵害的程度各有轻重。轻则导致隧道施工环境潮湿，影响施工人员舒适度；重则破坏隧道主题结构，导致工程质量出现问题，进而拖慢施工进度；最严重的情况下，甚至可能直接导致大规模涌水，导致人员伤亡。从这些出现水害的隧道中，我们不难总结出几个在防排水施工中存在的问题。

3.1防水层破坏性损伤

防水层对隧道防水及其重要，但因防水层的材质和功用限制，它的强度一般较低，在防排水工程中，防水层极易遭到被破坏。隧道内施工环境恶劣，程序复杂且相互交叉干扰，极容易导致防水层破碎。尤其是被锚杆、钢筋、绑扎铁丝等初次衬砌和二次衬砌中外露的尖锐物刺破，后续爆破对防水层也会造成不同程度的伤害。

3.2复合衬砌结构对防水层的伤害

公路隧道多采用复合衬砌，分为初次衬砌和二次衬砌两部分，防水板铺设于两层衬砌之间，同时承担了防水和传递围岩压力的功用。在复核衬砌结构中，防水层还承担了传递围岩压力的作用，将会收到初期支护和二次衬砌的挤压；同时由于隧道内部和衬砌外侧存在温度差的原因，初期支护和二次衬砌之间会产生错动，进而摩擦防水层，处于高压条件下又承受摩擦力的的防水层极易因此而磨损、裂口直至完全失能。

4结语

隧道防排水工程是一个复杂的问题，全国各地地质水文条件差异巨大，不同的水文地质条件下，设计工作和施工作业也应因地制宜，防排水工程最基础的理念是使用以排为主、截堵排相结合的综合治理办法，确保结构不渗不漏。施工前做好地质预报，提前了解掌子面以后的水文环境。隧道整体防水系统关键应该充分利用衬砌混凝土自身的防水能力,提高防水板铺设质量。由此，从勘测，到设计，到预报，再到施工，对隧道的防排水工程层层把控，环环相连，相信可以使隧道工程中现行的地下水处理方案取得有效的进步，为隧道工程质量的整体提升做出切实贡献。

参考文献

[1]王成.隧道工程[M].北京:人民交通出版社.2009

[2]隧道防排水工程[J].中铁四局四公司，2002，（05）

[3]侯广双.浅析公路隧道排水工程的施工［J］.工程科技，2011，50(2):P35~47

作者:喻寒阳 单位:重庆交通大学土木工程学院