巖溶構造區特長隧道富水環境的施工降效與引排水技術

張揚揚 羅俐 曹成 王紅運 邵德華 何博

摘? 要：該文以西南山嶺地區巖溶構造區域內的某特長公路隧道為依托，簡要闡述了在富水環境下，隧道施工尤其是洞身開挖和初期支護的施工降效情況，并且通過理論計算與現場實踐，形成了一套特長隧道引排水技術，充分考慮了各施工面的富水條件，最終確保了該特長公路隧道的正常施工，希望為同類型的施工情況提供借鑒。

關鍵詞：特長隧道? 富水環境? 施工降效? 引排水技術

某西南地區公路隧道為分離式特長隧道，隧道左右線均位于+2.35%的單向坡。隧道為進出口兩端對打，出口端為反坡施工。出口左線起止點樁號為ZK44+785～ZK43+100，長1685m，縱坡-2.35%，起止點相對高差39.60m;出口右線起止點樁號為K44+815～K43+080，長1735m，縱坡-2.35%，起止點相對高差40.77m。

隧址區地表水主要為河水及山間沖溝基巖滲水匯集的小溪流，水位及流量受季節控制明顯，具暴漲暴落的特點。隧址區地下水主要為基巖裂隙水，由于下伏基巖節理裂隙連通性差，利于裂隙水儲存，地下水并非為具有連通性的裂隙潛水，為局部破碎巖體中賦存的裂隙水。隧址所在縣年際溫度變化小，降水時空變化大且分布不均，82%的降水集中在6～9月。

1? 實際涌水量測算

在該隧道的開挖過程中，實際涌水量與設計涌水量差別較大，經過長期的觀察測算，得到該隧道的實際涌水量。左線設計涌水量1580m3/d，實際一般涌水量3248m3/d，實際最大涌水量8427m3/d;右線設計涌水量1597m3/d，實際一般涌水量3536m3/d，實際最大涌水量8971m3/d。

2? 富水環境的施工降效分析

由于洞內涌水量常年處于1000m3/d以上，根據《區域水文地質普查規范補充規定》，屬于富水環境。

2.1 富水環境對掌子面開挖施工的影響

富水環境對掌子面開挖施工的影響見表1。

其中，降效系數=富水環境下施工的單位人工（臺班）/正常環境下施工的單位人工（臺班）。實際時間均已換算成定額工日與定額臺班。

2.2 富水環境對初期支護施工的影響

富水環境對初期支護施工的影響見表2。

通過分析上述數據可得，富水環境下施工，造成了大量工時、材料的浪費，極大地消耗隧道開挖進度。因此，做好隧道掌子面的引排水以及反坡引排水工作是十分有必要的。

3? 隧道引排水技術

3.1 掌子面滲水點引排

在滲水點鋪設彈簧排水管，引排至拱腳位置排出。彈簧排水管鋪設時要緊貼巖壁，將滲水封堵在初期支護外圍。

3.2 股狀涌水點引排

對股狀涌水點鉆孔并埋設PVC管，引排至拱腳，最終連通至隧道縱向排水管，通過隧道防排水體系排出。消除最大涌水點，降低涌水點泄向臨空面的流量與流速，從而減小噴射混凝土的施工降效。

3.3 反坡引排水

（1）流量。考慮到水泵的損壞維修、集水坑的清淤以及抽水能力不應小于最大涌水量，故將每天有效的抽水時間設定為20h，則：

式中：Qjhmax為集水坑每小時的最大排水量，m3/h;Qmax為單洞每天的最大涌水量，m3/d。

（2）管徑。無論是無縫鋼管還是螺旋焊接鋼管，其材質均為鋼，流速為2.0～3.0m/s。

式中：Qhmax為管道每小時的最大排水量，m3/h;Vp為管道流速，取值為2.5m/s;N為排水管的排數，取整。

（3）揚程。考慮到左右洞集水坑的方便管理，將集水坑的間隔設置為260m一個，即在每個橫通道的附近設置，方便人員機械在左右洞之間來回調運，節省路程。

考慮當地市場的現有型號以及局部水頭損失的富余量，水泵揚程可都定為20m。從現場潛污泵維修更換以及排水管布置方便的角度考慮，最終采用2排管徑200mm的排水管。

（4）泵站級數。

經計算得m=0.61，即兩個集水坑之間不需要設置增壓泵，完全滿足引排水需求。

（5）自動報警系統。在高程最低處的集水坑設置浮球液位開關，連接至報警器。當集水坑水位超限（即涌水量增大或者是潛污泵堵塞、損壞），即發出警報，由洞內值班采取相應的措施。從而實現無人化，免去因派專人值守而產生的人工費用，提高經濟效率。

4? 結語

經過該隧道長期的反坡排水實踐，證明上述反坡排水技術適用可行。目前，引排水系統運行正常，施工面沒有出現大面積的積水現象。由于各地水文、地質、氣候條件的差異性、隧道施工方法的不同，引排水系統要因地制宜，在施工過程中不斷摸索，選用最適合的方法，積極應變并最終解決特長隧道的引排水問題，為施工創造條件，減少施工降效的影響。

參考文獻

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