臨沂市三河口隧道排水施工

張曉冬，陳向軍，趙忠衛

（臨沂市水利局，山東 臨沂 276000）

臨沂市三河口隧道，始于濱河路涑河橋南側，以隧道方式穿越祊河，向北連接電視塔以東的濱河大道。主線與南側濱河路相交的節點采用平交，近期為右進右出兩條匝道與濱河路銜接，并結合涑河橋南側的下穿立交實現多向互通的交通功能。主線與北側濱河大道相交的節點采用全互通立交，隧道至濱河大道的左轉采用環形匝道的方式圍繞電視塔設置，直行采用下穿箱涵向北接濱河大道，并利用現狀三和大橋向西接濱河大道。隧道主線全長1.92 km，雙向6車道布置，計算行車速度為60 km/h。其中主線隧道全長1 680 m，隧道暗埋段長1 460 m，隧道敞開段長220 m，主線道路部分全長241.169 m。濱河路及濱河大道為現狀道路拓寬，拓寬后均為雙向6車道布置，其中濱河路拓寬范圍全長720 m，濱河大道拓寬范圍全長1 520 m，計算行車速度均為40 km/h。

1 水文條件

該隧道位于祊河、涑河、沂河3河交匯地帶，河床形態為緩U字型。受下游沂河橡膠壩蓄水影響，水流較平緩，勘察期間祊河水位為65.50 m，目前最大水深約0.5～5.80 m，平均3.57 m。據調查，洪水集中在夏季，一般年份的洪水流量為4 950 m3/s。沂河100年一遇的最高水位為70.33 m，相應洪水流量為14 000 m3/s。

通過調查，三河口隧道工程附近，距離擬建隧道1 km處沂河上游有桃園橡膠壩，距離隧道5 km處沂河下游有小埠東橡膠壩。桃園橡膠壩滿壩蓄水高程為69.00 m，小埠東橡膠壩滿壩蓄水高程為65.50 m。

據對隧道線路初步勘察時所取的祊河水樣品分析，判定河水在Ⅱ類環境條件下對混凝土有結晶類微腐蝕性，對鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。

2 施工前調水準備

該工程位于四河交匯處，上游涑河、祊河、柳青河來水較大，為保證工程施工環境，采用引祊入涑工程進行導流。并在兩側岸邊分別設置一條導流明渠，北岸導流明渠主要分流祊河和柳青河未截斷的水，設計流量為60 m3/s；南岸導流明渠主要分流祊河和涑河未截斷的水，設計流量為15 m3/s。此外，把上游有關閘壩騰出庫容，以應對上游突發來水。

3 施工期間排水

3.1 圍堰隔水

為確保隧道主體結構施工，在祊河上、下游各設一道圍堰，其中上游圍堰包括祊河河道圍堰和涑河河道圍堰，平面呈Z字形布置，上游圍堰在祊河河段處與隧道結構中心線的距離為200 m，上游圍堰在鳳凰廣場灘頭折向南，涑河河道圍堰設置在涑河與祊河的交匯口處，上游圍堰全長1 153 m；下游圍堰呈一字形布置，與隧道結構中心線的距離為150 m，全長1 137 m，下游圍堰北端通過南北向的圍堰與上游圍堰銜接，南側與WD圍堰銜接，形成閉合結構。圍堰主要成份為砂土，透水性高，為減小圍堰的透水，降低圍堰內排水負荷，在圍堰迎水面附近增設隔水帷幕，在每一標段的兩端設置縱向隔水帷幕，便于基坑分標段施工。

3.2 隔水帷幕

隔水帷幕采用Φ1 000 mm雙頭高壓噴射注漿施工，滲透系數≤10-7cm/s，分兩序進行。Ⅰ序孔為旋噴、Ⅱ序孔為擺噴，孔間距為1.4 m，入巖0.5 m，形成一道樁、板連接的連續墻。

1）旋噴施工布孔。在隧道邊墻兩側，布設一排旋噴孔與素混凝土板墻相結合形成截滲墻，孔間距為0.8 m，最小搭接長度0.15 m，入巖0.5 m。高噴采用兩管法施工。高噴灌漿分兩序進行，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。2）主要灌漿參數。采用P32.5#普通硅酸鹽水泥，28 d無側限抗壓強度0.8 MPa。鉆孔斜度≤0.5；擺噴夾角 30°；氣壓≥0.7 MPa；水泥漿液的水灰比 1.3∶1；漿液密度 1.39～1.42 g/cm3；漿壓≥35 MPa；提升速度8～10 cm/min；Ⅰ序孔完成，做相鄰Ⅱ序孔的時間間隔≥24 h。3）隔水帷幕灌漿。帷幕灌漿平臺頂寬6.0 m，帷幕灌漿軸線距圍堰外肩3.0 m。灌漿頂標高根據施工時的水深，初步確定為64.0 m。高壓噴射注漿施工及質量檢驗應符合規范規定。

3.3 排水施工

在東、西兩側圍堰內，沿隧道縱向開挖排水溝，同時在圍堰內的河床上開挖4個橫向的排水溝，形成排水溝渠網格。設置4個集水坑，通過橫向排水溝將水導入集水坑中。伴隨抽水及土方開挖深度的逐步推進，集水坑也逐步挖深，最終形成二級排水方式。在西側圍堰的北段（MK0+840）和南段（MK0+550）設置 2 個集水坑，采用二級倒水方式，將水從隧道邊排出圍堰。

在基坑開挖至結構底后，沿結構邊至少8 m以外，縱向開挖8 m×2 m（寬×深）的排水溝，在基坑底部設置 8 m×2 m×10 m（寬×深×長）的集水坑，基坑變寬段（MK0+707～MK0+888）受放坡條件影響，寬度漸變為5 m。排水溝在二級臺地上設置4 m×2 m×10 m（寬×深×長）的集水坑。水由水泵從底部集水坑抽至二級臺地集水坑，再由二級臺地集水坑抽出上游圍堰。

根據現場水量大小及水流方向，計劃在西岸北側上下2個集水坑分別設置4臺水泵（45 kW，850 m3/h），其中2臺抽水，2臺備用；南側上下2個集水坑分別設置2臺水泵（45 kW，850 m3/h），根據現場水量確定工作臺數。抽水高峰時，水泵排水量可達8.16萬m3/d。其他潛水泵、污水泵約10臺，根據現場情況隨時調配，確保抽水工程順利進行。

在結構施工前，水位需降至基底以下0.5 m，確保干槽施工，嚴禁沖刷墊層，將墊層掏空。

3.4 井點降水

1）井點布置。在一標段西側上游圍堰二級邊坡的施工便道內側3.5 m處（距離結構邊線25.5 m），布置直徑600 mm大口徑降水井，降水井縱向間距20 m，深度深入不透水層1 m或結構底板以下5 m，共計45口。根據現場抽水試驗情況，如果水量大，則局部可將降水井間距加密。本工程降水施工在土方開挖出工作面后進行，降水至基坑底面以下1.0 m。

2）降水井施工。采用正循環鉆機成孔，本工程計劃配置3臺正循環鉆機。降水井直徑Φ600 mm，井管采用Φ400 mm無砂混凝土管。根據工況進行試抽試降，進一步優化設計。降水井在土方施工過程中隨挖隨拆。

3.5 降排水計算

1）排水量計算。綜合考慮圍堰止水、帷幕泄漏水、河中砂層所含的飽和水、基底巖石裂隙水，計算得砂層厚度為11 m，圍堰內面積為675 785 m3，總水量236 526 m3。降水井單井抽水能力采用流量大于20 m3/h的潛水泵，按照24 h/d計算，單口井排水量則為480 m3/d，兩側設計45口降水井，則每天同時抽排水量為27 840 m3。在降水的同時，外側排水溝和集水井明排還要同時進行，則排水量滿足挖土要求。

2）降水井設置。降水井采用直徑600 mm的成孔，內放直徑400 mm的無砂管，降水井縱向間距20 m，在西側圍堰（上游圍堰）布置20口，在東側圍堰（下游圍堰）布置25口，共計45口井。在降水井口處把水管引到排水溝內，或者直接排到圍堰外側河中。

每口降水井內都設置潛水泵，在開始時同時降水抽水，在抽水期間，可以采用單井和并聯結合形式，在水量大的情況下，同時抽水，在水位降低到一定程度后，再適當減少抽水井的數量。每隔10口井設置一個降水井兼觀察井，隨時觀察水位標高。

3）停止抽水條件。降水工程應連續不間斷進行，須持續進行到本工程隧道結構封頂后澆筑混凝土達到一定齡期、肥槽回填完畢，依據監理單位的書面通知終止降水、拆除降水設施并作填土處理。

3.6 隧道內排水

1）隧道內自身產生的諸如滲水、污水采用隧道內接水盒和排水溝引至最低點的泵房，加壓后泵送出隧道。2）由道路部分匯集而來的雨水，采用在隧道洞口處設置的多道橫截溝和縱溝將水引至專門設置的雨水排水泵房，就近泵送進河道。

4 結語

本工程采用明挖法施工，最大的風險是來自水的威脅，排水、降水又貫穿于整個施工過程。排水體系的正常運行，有效保障工程無水施工和混凝土正常澆筑。多種排水方式的協調運作，對降低施工成本、提高排水效率有重要意義。