對(duì)公路隧道防排水工程的分析與研究

◎ 中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司 袁西東

1、工程概況

1.1 工程概況

某公路隧道工程平縱線形和隧道幾何尺寸、凈空斷面標(biāo)準(zhǔn)按照100KM/H行車速度的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該公路隧道工程分左右雙線施工，進(jìn)口凈間距約22m。右線進(jìn)出口里程為長1042m，底板最大埋深72.05m；左線進(jìn)出口里程為長1106m，底板最大埋深68.45m，兩者均為曲線短隧道。本隧道地質(zhì)特性復(fù)雜，地下巖溶水發(fā)育，地表水庫、水塘、暗河和泉眼都很多，地下水與地表連通性較好。該隧道所處區(qū)域海拔高程達(dá)到110.60-322.50m，相對(duì)高差約210m，地勢北高南低，進(jìn)口位于斜坡上。隧道區(qū)域的植被較為茂盛。該隧道線路行進(jìn)地段構(gòu)造單元上位相鄰板塊活動(dòng)帶之東偏南的位置，巖層整體呈東北向斜的單斜地層，無構(gòu)造發(fā)育，巖層產(chǎn)狀600∠150，隧址區(qū)無斷層發(fā)育。根據(jù)目前國內(nèi)相關(guān)工程的施工實(shí)例來看，針對(duì)該隧道富含以巖溶水為主的地下水，具有涌水量大、涌水集中等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如果施工中采取大量排水將措施將引起地下水水位大幅度下降，這也將會(huì)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)、行車安全和生態(tài)環(huán)境造成不利的影響。因此，對(duì)該隧道設(shè)計(jì)采取“以堵為主、控制排放”的原則實(shí)施各項(xiàng)工程技術(shù)措施。

1.2 注漿堵水方案設(shè)計(jì)

隧道內(nèi)的高壓水處理：對(duì)于隧道工程中的高壓水進(jìn)行處理一般需要一定的時(shí)間才能完成，首先需要對(duì)隧道內(nèi)高壓水進(jìn)行全面的深入研究和系統(tǒng)的分析處理，結(jié)合常規(guī)的正面的封堵處理施工，和進(jìn)行繞避施工的處理相結(jié)合的手段進(jìn)行。進(jìn)行繞避施工時(shí)需要提前對(duì)繞避位置進(jìn)行全面系統(tǒng)的物探和超前鉆探的檢測過程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，盡可能地掌握掌子面前方地高壓水裂隙、管道走向、水流方向等基本信息，最終通過系列的分析達(dá)到繞避施工通過的最終目的。高壓封堵注漿出水點(diǎn)的位置一般設(shè)計(jì)在探孔、炮眼或掌子面的施工部位上，施工中可以采用不同的封堵方法進(jìn)行處理。如采用化學(xué)漿液與普通漿液相結(jié)合的處理方法；采用加寬、加深洞內(nèi)的排水溝的處理辦法；采用混凝土擋水墻、預(yù)埋鋼管等排水管的處理辦法；施工中可以選擇使用TSP、超前探孔或地質(zhì)雷達(dá)等探測儀器對(duì)管道的分布方向進(jìn)行檢測判斷；還可以采用超前探孔注染料的方法判定水流方向等措施和手段進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)檢測，最終達(dá)到對(duì)該隧道高壓水的分流減壓、封堵成功的注漿堵水施工技術(shù)。

該隧道在施工方案的設(shè)計(jì)上對(duì)于注漿的形式可以選擇使用徑向注漿、局部頂水注漿、超前預(yù)注漿等三種方式。隧道的施工方案要求在進(jìn)行工程的施工過程中，對(duì)集中涌水點(diǎn)進(jìn)行局部頂水的注漿施工處理；對(duì)已開挖地段大面積淋水的地段采用徑向注漿的堵水處理措施。對(duì)未開挖地段，根據(jù)地質(zhì)勘測資料、超前探水及施工工作面的滲水量情況，對(duì)于集中涌水點(diǎn)實(shí)施局部頂水注漿或超前注漿堵水等處理措施。對(duì)開挖后出現(xiàn)大面積滲水、淋水的施工工作面按相關(guān)設(shè)計(jì)資料的要求預(yù)鉆徑向注漿孔處理，在隧道施工工序能調(diào)整開時(shí)，立即進(jìn)行周邊徑向的注漿等施工處理，以減少工作面的涌水量，從而最終達(dá)到加快施工進(jìn)度的目的。對(duì)于掘進(jìn)后的洞壁裂隙出水和滲滴水，可先采用化學(xué)漿液對(duì)裂隙出口進(jìn)行封堵再作處理。

2、公路隧道防排水技術(shù)應(yīng)用

2.1 注漿材料

根據(jù)隧道注漿堵水及地層加固的基本要求，從方案的可行性、可靠性、無毒性污染、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)綜合考慮，建議選擇采用三種注漿材料，即：普通水泥單液漿、水泥-水玻璃雙液漿、TGRM單液漿。

2.2 注漿設(shè)備

（1）鉆機(jī)蹦出選擇使用ZYG-150型液壓旋轉(zhuǎn)式壓鉆機(jī)和YQ-100型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，該兩種施工機(jī)械的特點(diǎn)各有所長，在隧道施工過程中配合使用。

（2）注漿泵施工中以KBYS/70全液注漿泵和ZG6310雙液注漿泵為主，KBYS/70全液注漿泵主要用于小流量的雙液注漿，ZG6310雙液注漿泵用于大流量注漿。

2.3 注漿施工工藝

（1）測量放線

根據(jù)方案設(shè)計(jì)的要求采用全站儀對(duì)相關(guān)坐標(biāo)進(jìn)行測量，并放出各鉆孔的正確位置，對(duì)鉆孔及孔點(diǎn)的高程進(jìn)行全程的監(jiān)控。

（2）鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位施工需要將巖芯鉆機(jī)安放在施工孔的位置上，安裝要求鉆機(jī)平穩(wěn)，安裝過程中需要使用水平尺進(jìn)行校平。

（3）成孔

成孔施工需要采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方式進(jìn)行施工，并取上巖芯進(jìn)行試驗(yàn)檢測描述，用以探明巖層的基本特性，其余注漿孔可以采用氣動(dòng)潛孔錘的鉆進(jìn)形式。鉆孔開孔的孔徑為Φ1l0m，注漿段鉆孔孔徑Φ91mm。

（4）清孔

當(dāng)對(duì)某一注漿段鉆孔完成后，可以采用脈沖法或氣水聯(lián)合沖洗法進(jìn)行沖洗鉆孔的施工過程，施工過程中應(yīng)對(duì)巖粉嚴(yán)格的清理干凈，達(dá)到施工的孔口返出清水的狀態(tài)方可。

（5）簡易壓水試驗(yàn)

在清孔的施工工序進(jìn)行完畢后，在注漿段上部0.5m處采用止?jié){塞進(jìn)行處理，作簡易的壓水試驗(yàn)，從而得出注漿段單位吸水率值，并對(duì)注漿段簡易壓水試驗(yàn)單位析水率值達(dá)到終孔要求的標(biāo)準(zhǔn)。

（6）制漿

施工中采用三級(jí)攪拌法進(jìn)行配置施工漿液，第一級(jí)：使得粘土在上方攪拌桶里加水水化；第二級(jí)：根據(jù)配方要求在上方攪拌桶里加入水泥進(jìn)行混合攪拌，攪拌后的漿液流入下一級(jí)稍小的攪拌桶里；第三級(jí)：根據(jù)漿液配方要求在攪拌桶里先后加入緩凝劑磷酸二氫銨、速凝劑水玻璃并進(jìn)行攪拌，達(dá)到方案要求后即可完成操作。

（7）壓漿

將止?jié){塞下至注漿段上面的0.5m位置處，并擰緊止?jié){塞，用施工泵向孔內(nèi)泵送漿液進(jìn)行施工處理。鉆孔淺部原設(shè)計(jì)的前兩段注漿段注漿壓力為0.1～0.2MPa，后兩段注漿壓力為0.3～0.4MPa，以下各段均為0.5～0.6 MPa。為保證工程質(zhì)量，可以在地層及注漿設(shè)備承受力允許的情況下提高注漿壓力。

（8）注漿段結(jié)束

當(dāng)隧道某注漿施工段注漿過程中滿足以下相關(guān)設(shè)計(jì)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)方能按照結(jié)束處理。單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為注漿壓力逐步升高到設(shè)計(jì)終壓數(shù)值，并繼續(xù)注漿10min以上，而且注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于20L/min，檢查孔涌水量小于0.2L/min；注漿結(jié)束判定標(biāo)準(zhǔn)：整個(gè)注漿循環(huán)結(jié)束后，在開挖面設(shè)置3～5個(gè)效果檢查孔，檢查注漿效果。全段注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，注漿后預(yù)測涌水量小于lm3/dm；或進(jìn)行壓水試驗(yàn)，在0.75Mpa的壓力下，吸水量小于2L/min。可認(rèn)為這一注漿段已完成了注漿施工，可以進(jìn)行上提止?jié){塞，并繼續(xù)注上一注漿段的施工工序。

（9）全孔壓水試驗(yàn)

當(dāng)全孔注漿施工過程結(jié)束后，需要在注漿的范圍內(nèi)作一次壓水試驗(yàn)以測試施工效果，如果未能達(dá)到要求則需要進(jìn)行重新進(jìn)行注漿的施工。

（10）封孔壓漿

當(dāng)全孔壓漿施工達(dá)到設(shè)計(jì)效果要求后，可分段采用注入濃漿的形式進(jìn)行封孔的施工步驟。在帷幕注漿的施工過程中，為了保證注漿的質(zhì)量及取得良好的效果，可以在隧道施工地址設(shè)立數(shù)個(gè)監(jiān)測孔以便進(jìn)行工程施工監(jiān)控。

3、結(jié)語

作者結(jié)合文獻(xiàn)資料，根據(jù)該隧道地質(zhì)情況及勘察設(shè)計(jì)要求，在巖溶富水段采取“堵水防漏”的基本措施，施工中以“先探水、預(yù)注漿、后開挖、后注漿、再襯砌”的基本原則進(jìn)行處理。使得該隧道在施工中能夠保證工期，按照設(shè)計(jì)要求很好的完成了工程施工及管理部分，也做到了有效堵水和快速施工的有機(jī)結(jié)合的施工要求。