中山頂隧道滲漏水原因與綜合防治研究

2021-12-24 05:04:02王辰晨張彥龍林海山張豹

西部交通科技 2021年10期

王辰晨張彥龍林海山張豹

摘要：文章針對中山頂隧道洞內滲漏水及地表塌陷病害，結合中山頂隧道洞內滲漏水調查及排水系統，分析地表范圍內精細水文地質并進行了水連通實驗，查明中山頂隧道滲漏水原因以及隧道地下水水力聯系，提出中山頂隧道滲漏水綜合防治建議。

關鍵詞：隧道;滲漏水;水連通實驗;綜合防治

文獻標識碼：U457+.2-A-31-103-3

0 引言

高速公路隧道滲漏水病害是影響隧道結構安全、行車安全最嚴重的威脅之一，巖溶發育多雨地區高速公路隧道滲漏水病害更加普遍。

廣樂南高速公路為廣州到樂昌高速公路南段，自廣樂高速公路開通以來，中山頂隧道出現滲漏水現象，根據統計兩行車隧道共有滲漏水點74處，其中在北行K169+940～K170+040和南行K169+350～K169+530處尤為突出，對隧道內行車安全造成了一定影響。

基于此，進行中山頂隧道滲漏水原因調查，提出針對性的滲漏水綜合防治措施。

1 工程概況

中山頂隧道地處廣東省英德市，距英德市市區約12 km，進口段位于橫石塘鎮新建村旁的山坳處，出口段位于英城鎮獨山村北側約800 m的武廣高速鐵路的棄土場內，出口段距東側的武廣高速鐵路約550 m。

根據工程勘察資料顯示，隧道區為巖溶發育地區，山體表面可見多處巖溶洼地、漏斗、落水洞、溶溝、石芽等巖溶現象。

隧道區域地下水主要為構造裂隙水和碳酸鹽類巖溶水，存在幾處間歇性巖溶上升泉出露地表，最大泉流量為3 000 m3/d。

2 滲漏水調查及排水系統檢查

2.1 地表調查

為了更好地了解與分析地表水對隧道涌水量的影響，根據1∶1 000中山頂隧道水文地質工程地質平面圖，通過地表分水嶺進行分區，將隧道匯水區分為四個區。

通過隧道區地表調查得出地質災害主要問題表現為巖溶地面塌陷，調查結果共發現不同大小不同規模塌陷共計18處。

匯水區及塌陷分布如圖1所示。

2.2 洞內調查

本次工作調查隧道洞身襯砌部分滲漏水病害以及隧道排水系統情況，具體調查結果如下：

（1）左線洞身襯砌（北行，樂昌方向）

隧道左線洞身襯砌共有滲漏水病害48處：浸滲痕跡36處，有明水流出12處，病害狀況值均為“1”。

（2）右線洞身襯砌（南行，廣州方向）

隧道右線洞身襯砌共有滲漏水病害34處：浸滲痕跡29處，有明水流出5處，病害狀況值均為“1”。

（3）隧道排水系統

隧道整體排水是往樂昌端排出，經現場調查量測，樂昌端洞口排水溝寬約1.3 m，水深約8 cm，水流流速約1 m/s，隧道整體排水系統較通暢。

3.1 實驗方案

連通實驗屬于一種較為直接的研究地下水流動的技術，利用某種示蹤物質在上游點的投放，并在下游點利用儀器進行監測，來證明兩監測點間是否有水力聯系。本次連通實驗共設置了兩個投放點和五個接收點，目的是為了驗證兩個投放點即落水洞處（TF01）、沼澤處（TF02）與另外五個接收點即隧道左線北出口處（JS01）、隧道右線北出口處（JS02）、涵洞處（JS03）、泉處（JS04）、隧道內部處（JS05）之間的連通性與水力聯系。

第一天開始在隧道左線北出口處（JS01）、隧道右線北出口處（JS02）兩處布置監測儀器進行背景值觀測;第二天上午11：20左右，分別在沼澤處（TF02）投放1 kg羅丹明，在落水洞處（TF01）投放1 kg熒光素鈉，在隧道左線北出口處（JS01）、隧道右線北出口處（JS02）、涵洞處（JS03）、泉處（JS04）、隧道內部處（JS05）五個點進行取樣以及觀測。

3.2 監測結果分析

本次示蹤實驗為便于檢測，選用熒光素鈉和羅丹明作為示蹤劑，監測儀器為多功能野外在線地質環境監測儀。實驗項目開展之前需要先在室內制作熒光素鈉和羅丹明的標準曲線，熒光素鈉和羅丹明標準曲線擬合度較好，在儀器量程范圍內均能滿足本次實驗的精度要求，標準曲線如圖2所示。

在取樣過程中，始終未觀察到水體的顏色變化。圖3所示為五個接收點的熒光素鈉與羅丹明濃度隨監測時間的變化曲線，其中，橫坐標軸表示監測的時間間隔，單位是h，縱坐標軸表示監測水樣中的示蹤劑濃度（羅丹明與熒光素鈉），單位是μg/L。其中，橫坐標軸上的零刻度表示的是5月8日上午11：20，為投放示蹤劑的時刻，即零刻度之前表示監測的是羅丹明與熒光素鈉的背景值濃度，零刻度以后表示投放后開始監測的示蹤劑濃度。在監測期間，5月7日14：00發生第一次降雨，日降雨量為10.5 mm，雨量等級屬于中雨;5月8日凌晨1：00發生第二次降雨，日降雨量為8.3 mm，雨量等級屬于小雨。

從圖3可知，在隧道左線北出口處（JS01），投放示蹤劑前后，羅丹明與熒光素鈉的濃度變化不大，投放后的濃度與背景值相差不大，可認為未檢測到羅丹明與熒光素鈉;在右線北出口處（JS02），投放后的羅丹明有明顯增加，可認為檢測到羅丹明;涵洞處（JS03）、泉處（JS04）的羅丹明與熒光素鈉濃度在投放前后變化也不大，可認為未檢測到羅丹明與熒光素鈉;隧道內部處（JS05）在投放后熒光素鈉濃度有明顯增加，羅丹明濃度則變化不大，可認為檢測到熒光素鈉而未檢測到羅丹明。

3.3 實驗結果

通過地下水連通實驗，得到結果如圖4所示，并得出如下結論：

（1）在隧道內（JS05）處檢測到了來自落水洞處（TF01）投放的熒光素鈉，說明隧道內（JS05）與落水洞（TF01）處兩點間存在水力聯系。

（2）在右線北出口處（JS02）檢測到了來自沼澤處（TF02）的羅丹明，說明兩點存在水力聯系。

4 綜合防治建議

中山頂隧道位于巖溶較發育地區，地下水豐富，滲漏水病害頻發。隧道滲漏水嚴重的原因主要是由于地表存在塌陷，在降雨期間地表水匯入塌陷處，沒有得到有效引排，匯水通過地質裂隙滲流到隧道內部，造成隧道嚴重的滲漏水病害。針對隧道滲漏水處治，建議分為地表塌陷的處治以及洞內引排水處治。

地表塌陷處治方式主要采取塌陷處充填夯實、修筑截排水溝的形式。洞內邊墻滲漏水、施工縫滲漏水等采取的防治措施包括邊墻打泄水孔、施工縫引排等方式。

5 結語

高速公路隧道滲漏水病害是養護工作中重點關注的地方，結合隧道地表水文地質調查與隧道洞內滲漏水檢查初步分析隧道滲漏水原因，進一步通過水連通實驗驗證隧道地下水水力聯系，明確隧道滲漏水來源，并進行針對性防治處治。為同類工程的隧道滲漏水病害原因調查提供思路，為隧道滲漏水綜合防治處治及設計施工提供參考與借鑒。

參考文獻

[1]盧樹.淺談廣樂高速公路英德段中山頂隧道滲涌水的處治技術[J].城市道橋與防洪，2019（7）：230-234，27.

[2]玄志明.隧道滲漏水原因分析[J].科技與企業，2014（17）：183，186.