地区富水隧道防排水施工工艺分析

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关键词：隧道；防排水；渗漏；衬砌

引言

随着我国西部山区公路交通迎来前所未有的发展机遇，越来越多的山区公路隧道为人们的生活和工作带来了极大的便利，也促进了当地经济的快速发展。高海拔寒冷地区与一般地区的地质条件和环境不同，存在隧道排水和保温难的问题，这也是高海拔寒冷地区隧道设计的最大难题。目前，专家针对高寒地区隧道设计的方法进行了大量的分析和研究，有很多优秀的成果正在为工程项目的施工提供理论支撑，但围岩渗漏水、衬砌背后结冰冻胀等特殊问题对隧道结构也产生了不良的影响，出现了很多病害案例[1]。隧道的防排水设计与施工一旦出现问题就会严重影响公路的正常使用及公路运营的经济效益与社会效益，因此隧道防排水设计与施工始终是我国隧道建设项目中亟待解决的难题。

1隧道建设条件

1.1工程规模

大力加山隧道作为国道G310线的省界线，是非常重要的公路工程项目，也是目前青海省最长的高速公路隧道。它是一座上下行分离的双洞四车道高速公路特长隧道。单洞宽度和高度分别为10.25m和5m。该隧道处于构造剥蚀高山地貌区，地形起伏较大，且构造复杂，沟壑纵横长且狭窄，隧道范围内中线高介于2605~2955m之间，其中最大高差达610m。隧道右线起讫桩号为K13+288—K18+763.79，全长5475.79m，左线起讫桩号为ZK13+310—ZK18+771，全长5461m。

1.2地质构造

根据现场地质调查和物探结果及区域地质资料可知：隧址区下伏基岩主要有上第三系上统（N2l）含砾泥岩、加里东中期花岗岩及加里东早期闪长岩等，在K18+130附近有一逆断层F2，在K18+200处见一逆断层F2-1，断裂均为第四系全新统以前形成的新近活动型断裂，上下盘均为闪长岩，富水条件好，易崩塌、突水。根据基岩露头调查及钻探揭示成果可知，循化端洞口段主要发育节理裂隙为J1：215°∠15°。根据循化地震局资料，由中国地震台网的信息显示，该断裂带曾在2012年10月18日15时33分12.8秒，东经35.73°北纬102.56°发生ML1.5级地震；2013年7月18日，东经35.80°北纬102.67°发生ML1.8级地震，也是受该断裂带影响所致，震源位于隧址区西北方向，深度5km左右，距隧址区约30km。由此可见，该断裂带目前具有微弱的活动性。因此，下阶段应结合工程地质勘探结果，查明围岩性质及不良地质分布，深化地质超前预报，优化开挖及支护方案，保证结构安全，降低工程风险。

1.3水文地质条件

隧址区主要地表水体为雨季冲沟内短暂性流水及春夏季节冰雪融化水，水量受降雨及季节控制，暴涨暴落。该段隧址区地下水主要为第四系孔隙潜水、风化裂隙水及构造裂隙水，第四系孔隙潜水赋存在卵石层中，集中分布在出口附近，主要靠大气降水补给；风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处，易形成片状渗流或者点滴状渗水，构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处，为富含水层，含水量大，是该隧道的主要含水层，施工时应加强防排水工作。勘察期间，钻孔揭露地下水埋深为5.7～266.0m。

2超前地质预报在断层破碎带的应用

基于实际情况考虑，施工时对穿越节理裂隙密集路段进行前期勘探，采用隧道地震探测仪TSP202/203进行了远距离探测，并结合近距离地质预报手段，对掌子面前方的工程地质及水文地质情况提前了解，及时发现存在问题的区域，并采取预防措施，为后续施工做好铺垫。在探测中发现，断层破碎带发现水孔，且出水量较大，达到10m³，为此采用全断面注浆堵水，避免水量过多。

3防排水设计

3.1洞口防排水

由于青海省位于寒冷地区，寒冷气流会通过环向、纵向及横向三个方向对隧道产生影响，要对排水管、排水沟等区域进行检查，及时发现是否存在冻结情况。一旦发现冻结情况，必须提前做好预防措施，避免结构胀裂、边墙渗水等冻害，确保工程项目质量。此外，隧道在冬季气温变化较大，洞口和内部的气温不同，存在温差，要处理好洞口位置的冻胀问题，防寒保暖。根据洞口的地形情况，于洞口边仰坡坡口外5m左右设截水沟，将地面径流引排并与路基排水形成完整的防排水体系，防止水流对洞口造成冲蚀破坏。应防止雨水对坡面和洞口产生的危害，洞口雨水不得进入隧道，可以通过截、排水沟汇入临近路基涵洞或自然沟渠中。

3.2洞身防排堵水

3.2.1洞身防水隧道暗洞段按新奥法原理进行设计，采用复合式衬砌法施工，隧道初期支护以喷射混凝土、锚杆、钢筋网为主要支护手段，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩段辅以型钢拱支撑或钢格栅作为初期支护的加劲措施，距洞口30m范围的Ⅴ级围岩浅埋段或节理裂隙密集带以F110大管棚预支护、F42超前小导管预注浆或R25超前锚杆（Ⅳ级围岩段）作为超前预支护措施，并以型钢拱加劲初期支护，二次衬砌采用C30混凝土或钢筋混凝土，采用整体式模板台车浇筑。隧道防水的重中之重在于对缝隙的处理，为了提高施工质量，结合工程特点，采用注浆止水条和可热熔双缝焊接的复合防水层，即可达到预期的防水目标。全隧道二次衬砌施工缝设置带注浆管橡胶止水条，如图1所示，通过这种方式，能够将水彻底堵住，避免渗漏现象的出现。另外，由于各围岩级别都有所不同，因此变化界面位置要格外注意，可以采用E级橡胶止水条和背贴式止水带相结合的方式对界面进行有效处理，提高施工效果，如图2所示。

3.2.2洞身排水洞身排水是在隧道拱背初期支护表面由上而下环向铺设弹簧排水管，集中水流处应加密布置，环向排水管两端下伸至纵向排水管；纵向排水管（F110HDPE双壁打孔波纹管）沿两侧拱墙脚全隧道贯通布置；横向排水管（F110HDPE波纹管）设于中心水沟与纵向排水管之间，横向排水管纵向间距为25m（卵砾石段地段按10m计），地下水出露较多的地方应加密布置。

3.2.3洞身堵水洞身堵水措施主要适合在突水位置实施。根据现有的工程堵水经验，可以采用超前探水等物理探测手段，明确坑道前方地下水的分布情况，确认出水量的大小，采取全断面超前预注浆或者局部断面超前预注浆等方式，保证将水封堵在围岩之中，确保坑道开挖时干燥、安全的施工环境，提高施工效率。

4结语

严寒地区与一般地区的地质条件不同，具有较强的特殊性和典型性，温度、水、围岩等因素都会对严寒地区隧道的施工产生不良影响，加之工程本身的复杂性，极易产生冻害问题。在高原严寒地区富水隧道防排水施工过程中，要坚持“防排堵”相结合的原则，采取可靠的防水措施，构建通畅的排水系统，来避免冻害现象的产生，提高隧道运营的安全性。本文以大力加山隧道工程为例，结合工程实际情况，对严寒地区隧道的防排水措施进行了探讨，为公路隧道的防排水施工提供了科学依据。隧道防排水从设计到施工是一个系统工程，需要不断更新设计理念，尤其在大规模修建山区高速公路的当下，应坚持设计效果评判、摒弃照搬规范，同时应从思想上高度重视，在施工中加强精细化管理，以不断提高我国的隧道建设水平。

参考文献：

[1]翟正平.高寒地区某公路隧道渗水结冰原因分析及处治[J].现代隧道技术，2016（1）：196-201.

[2]何继善，柳建新.隧道超前探测方法技术与应用研究[J].工程地球物理学报，2004（4）：293-298.

[3]许锡甲.高寒地区长大隧道反坡排水施工技术分析[J].路基工程，2017（4）：218-220.

作者：井斌 单位：中交基础设施养护集团有限公司