高速公路長大隧道施工排水設計優化

歐陽子文

（湖南尚上建設開發有限公司， 湖南 長沙 410022）

0 引言

隨著我國高速公路的迅猛發展,公路交通逐漸蔓延到偏遠山區,在高速公路工程中的長大隧道也日益增多[1]。長大隧道是一種長距離地下構造物，相對于日常高速公路施工，工期長，資源占用大，對高速公路的整體施工速度和施工質量具有決定性作用[2-3]。長大隧道斷面大、跨度大、埋深大、地質構造復雜，受地下水的不利影響極其嚴重[4-5]。如處理不當，隧道在完工后，會影響行車安全，襯砌受壓掉片易造成行車安全隱患，造成不良社會影響[6]。本文以湖南省西部某新建高速公路中一長大隧道為例，針對施工中的排水設計問題進行了研究，分析了長大隧道涌水產生原因，優化設計隧道排水設計方案，提出相應的涌水治理措施解決施工中的排水問題。

1 工程概況

該隧道為本高速公路項目中一大重點控制性工程，平均海拔156.3m，隧道埋深約200m，左洞全長為3458m，右洞全長3627m，進出口皆為端墻式洞門。結合地勘報告與設計資料，隧址區地層巖性屬于個舊組上段，主要為石灰巖和大理巖，局部夾雜白云巖，巖性為IV 級，有局部巖溶等不良地質現象，隧道穿越多條不同的構造帶，施工過程中常出現較大的涌水現象，高峰期掌子面涌水量可達 450m3，在該地區較為罕見，試用常規的注漿工藝進行封堵，未有預期效果，同時該地區為國家二級水源保護地，不能進行鉆孔引流，處理該隧道的排水問題較為困難。

2 隧道滲水涌水產生的原因分析

隧道地處多條循環帶交叉范圍內，隧道局部巖溶極為發育，山體表面天坑匯水面積較大，地下水極為豐富，通過巖溶管道滲入隧道，形成隧道內涌水。

施工工期處于雨季之中，隧道場區內雨勢大、降雨持續時間長，造成隧道入口出現大面積水淹，右洞淹水長度為278m，洞內積水8512m3，左洞淹水長度為169m，洞內積水7536m3。

隧道二襯內原有設計排水系統的排泄能力不足，隧道內有多處貫通橫向裂縫，二襯拱腳處水壓力較大出現涌水，局部出現射水，拱內局部鉆孔即出現大量涌水。

3 隧道排水方案設計

原排水方案采用加大排水措施和引排等手段實現迅速減小襯砌背后水壓、排出巖內滲水，通過隧道排水系統排出巖溶滲水，在人行橫洞和車行橫洞兩端通過高差控制，形成左右洞中心水溝排水的協同作用，在橫洞內采用溢流墻、排水控制閥對水流進行控制。利用原生落水溶洞引流，增大隧道中心排水溝尺寸。隧道兩側設排水暗溝，輔助隧道中心的排水溝進行排水。在隧道襯砌施工過程中，由于地質的構造不確定性，常出現涌水或滲水，影響施工進度。利用水泵抽水可以逐漸消除工作面積水，但是當進行新的工作面時，需要來回挪動管道、水泵、電纜等重復工序，并在挪動過程中可能對電纜、管道、水泵等造成損害，提高維護成本，影響施工進度。

圖1 隧道防水施工現場圖

經過反復分析實際工程情況，決定在原隧道溶洞位置對隧道主洞內襯砌進行局部擴大，設置消能池兼作沉淀砂池。首先將溶腔出水排入消能池內，然后導入路面兩側排水溝或中部水溝。在富水段的二次襯砌區域內，在路面兩邊排水暗溝側壁設置橫向導水管，采用橫向導水管收集巖溶裂隙水，達到降低襯砌后背水壓的目的。采用限排措施，對富水段圍巖周邊進行注漿封閉，減少隧道巖溶裂隙水的滲入量。圍巖加固圈厚度大于3.5m，打孔深度為4.5m，鉆孔間距為1.5m×1.5 m梅花陣形布置。

圖2 排水設備機組布置示意圖

在雨季應加大防排水技術使用力度，根據水文地質調查與地勘資料對隧道內富水量明顯偏高段的排水系統應進行優化設計，隧道襯砌與洞內排水系統排水能力須滿足高峰期3倍的安全系數，確保隧道運營安全。按照排水施工設計方案，在長大隧道施工的出水位置、水量、周期變化以及水質成分進行實時觀測，根據觀測數據不斷調整排水工程的技術方案，采取針對性的方案，阻止大隧道滲漏情況的出現，根據實時情況進行技術調整，對防水材料進行檢測抽查，保證所使用的防水材料符合實際的防排水要求。在進行防水板施工之前，確保板材平整度，避免使用損壞的防水板，在安裝中保持防水板掛點間距合理，在凹凸處設置掛點，保證防水板的結構穩定。對于施工區域內出現的施工縫與沉降縫，用止水帶進行防水處理，在混凝土噴注環節，注意保護止水帶，確保其防水作用的持續發揮。在施工中如果發現止水帶破損等情況，應立即組織人員進行修補。

4 總結

長大隧道在施工中出現涌水、突水現象是高速公路富水巖溶隧道施工中常見的地質災害現象之一，對施工人員生命安全造成威脅，影響隧道施工的順利進行和整個工程的施工進度。通過本文因地制宜地優化排水方案有效地控制了突水現象并確保了掌子面圍巖的穩定，成果有助于指導隧道地質勘察設計及為隧道涌水治理的設備研發提供幫助。