公路隧道施工滲水問題及防治技術(shù)要點研究

陳銳剛

摘 要：文章結(jié)合（G69）銀百高速甜水堡至慶城段濕陷性黃土隧道群工程施工過程中出現(xiàn)滲流的情形，從施工機械設備和施工方案選擇、施工工藝、圍巖監(jiān)控量測等方面具體分析隧道施工滲水綜合防治策略，旨在能夠更好地促進隧道工程施工建設發(fā)展。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土隧道工程；滲水問題；防治技術(shù)

中圖分類號：U459.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0107-02

黃土是我國西北部分地區(qū)的一種特殊土壤，新黃土大多具有濕陷性的特點。在濕陷性黃土地區(qū)修建隧道具備以下兩個特點：第一，需要對濕陷性黃土地基進行處理。第二，黃土隧道在開挖和施工之后拱頂沉降較大，由此會導致隧道結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定。在這樣情況下，為了能夠確保隧道工程順利完成，需要結(jié)合黃土隧道地區(qū)的實際地質(zhì)情況來選擇適宜的隧道開挖方式，減少隧道拱頂沉降的發(fā)生，在一定程度上減少隧道圍巖變形，從而確保黃土隧道施工順利進行。

1 濕陷性黃土隧道工程特點和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 工程特點

濕陷性黃土隧道工程特點具體表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，黃土隧道成洞開挖操作過程在本質(zhì)上是圍巖土體的卸荷過程，具體表現(xiàn)為圍巖土地呈現(xiàn)出豎向的發(fā)展特點，在其側(cè)面壓力減小的同時剪力壓力會增大，相應的隧道地基總體壓縮應力減少。第二，黃土隧道出口和進口一般會穿越具有一定傾斜程度的黃土邊坡，在這個邊坡上很容易受到降雨的沖擊，進而導致黃土地基出現(xiàn)浸水的問題。第三，濕陷性黃土隧道工程的成洞方法暗挖法和盾構(gòu)法，如果開挖洞口較小，那么將不利于隧道底部濕陷性黃土的加固操作。第四，受黃土土層自身特點的影響，隧道在開挖的過程中會導致拱頂發(fā)生松動，由此引發(fā)土層開裂的問題。

1.2 濕陷性黃土隧道工程施工技術(shù)現(xiàn)狀

在社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展支持下，我國黃土地區(qū)逐漸建設了很多黃土隧道，在一般情況下，黃土地層從上到下分別是濕陷性黃土、非濕陷性黃土和基層巖。我國早期濕陷性黃土隧道工程施工方法比較單一，且在具體施工中還會涉及到人工施工的問題，稍有不慎就會引發(fā)一系列隧道塌陷事故。

2 郭陰山1#隧道工程概述

銀川——百色高速公路（G69）甜水堡至慶城至永和段，K88+400-K93+900，線路總長度5.5KM，項目沿線濕陷性黃土較多，具體有以下幾種形式：第四系全新統(tǒng)濕陷性黃土（Q4al），屬沖積成因，局部為沖洪積成因，主要分布在現(xiàn)代河流Ⅰ級階地、河漫灘部位，濕陷性黃土厚度一般小于10m；第四系上更新統(tǒng)濕陷性黃土（Q3al），屬沖積成因，沿河谷分布，形成兩岸Ⅱ級低階地的主體，濕陷性黃土厚度一般10～30m；第四系上更新統(tǒng)濕陷性黃土（Q3eol），屬風積成因，為馬蘭黃土，主要分布在塬坡表部及其過渡地帶部位，濕陷性黃土厚度一般20～40m之間。另外，速調(diào)如果在垂直節(jié)理裂縫位置上發(fā)育，很容易出現(xiàn)塌陷的問題，圍巖總體性能不穩(wěn)定，洞身基礎不牢固，在施工中很容易出現(xiàn)濕陷的問題。

3 濕陷性黃土隧道工程防滲水施工方案的制定

第一，了解黃土的特點。在濕陷性黃土隧道工程施工之前，需要相關(guān)人員了解黃土的特點，即黃土呈現(xiàn)黃紅色，空隙較多，顆粒基本松散，顆粒含量較高。由于黃土的特點，在浸水的情況下具有一定的強度和抗壓縮性的特點，一旦失去支撐，土地將會快速被瓦解。結(jié)合黃土的這種特點，在濕陷性黃土隧道工程施工建設中首先需要做好排水工作，通過排水將黃土的含水量減少。第二，TGP206預報技術(shù)的應用。在濕陷性黃土隧道工程施工之前，相關(guān)人員應用TGP206預報技術(shù)，在充分發(fā)揮加深炮孔探測和地質(zhì)素描結(jié)合作用的基礎上，從多個角度構(gòu)建了完整的施工地區(qū)地質(zhì)超前預報體系，為整個工程施工建設管理提供了重要組織支持。第三，施工方案的確定。在濕陷性黃土隧道工程施工中嚴格遵循先探測、管超前、嚴格防控滲水、加強支護處理、多次勘測測量、趁早襯砌施工的原則開展施工。（1）進行洞口防護加固處理。在濕陷性黃土隧道工程施工過程中需要做好排水工作，永久邊坡需要應用拱形骨架進行防護處理。（2）洞身施工。濕陷性黃土隧道工程隧道開挖采用三臺階七步法，第四，Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用挖掘機直接開挖操作，通過機器開挖在最大限度上減少施工隊周邊圍巖的破壞。濕陷性黃土隧道工程施工工序如圖1所示。第四，防滲水施工準備。在防滲水施工操作之前需要實現(xiàn)對超聲波電磁焊設備的合理使用，特別是要加強對電磁焊的合理使用。在濕陷性黃土隧道工程防滲水施工中，通過應用電磁焊減少人為原因?qū)Ψ浪宓钠茡p。在準備好器械之后進行施工現(xiàn)場的準備，具體操作如下：工作臺車準備就位；檢查鋪設面的光滑度和平整度，嚴格按照規(guī)范施工；對初期支護外露的錨桿和尖銳物，需要施工人員應用水泥砂漿進行抹平處理；清理施工現(xiàn)場；檢查防水材料的質(zhì)量是否符合施工質(zhì)量標準。

4 濕陷性黃土隧道防滲水工程施工工藝

4.1 洞口段施工

隧道洞口段的支護、襯砌結(jié)構(gòu)在施工操作的過程中往往會受到橫縱兩個方面的荷載影響，同時還會在不同程度上承擔山體的縱向壓力。在三面受力的情況下，濕陷性黃土公路隧道的結(jié)構(gòu)安全難以有效保證，濕陷性黃土公路隧道的地層圍巖比較軟弱，穿越的地層是第四系全新統(tǒng)黃土狀土、第四系列更新統(tǒng)新黃土、第四系更細統(tǒng)老黃土。土質(zhì)雖然均勻，但是總體結(jié)構(gòu)十分疏松，層位復雜。在夏季施工的時候，濕陷性黃土公路隧道會出現(xiàn)滲水或者掛水的現(xiàn)象，加上地區(qū)氣候的反復無常、降水較多，隧道洞室在開通之后仍然還會面臨比較嚴重的滲水現(xiàn)象，嚴重影響了運輸車輛的行走。為此，結(jié)合工程施工的實際情況需要采取如下的進洞技術(shù)措施：第一，洞頂截、排水溝。調(diào)查洞頂水，了解水流的基本走向、流量等，結(jié)合實際情況科學設置排水溝，從而有效減少地表水的向下滲透。第二，加強量測工作。現(xiàn)場量測是工程施工的重要組成，不僅能夠為工程施工提供重要指導，而且還能夠通過檢測更為全面的獲取圍巖動態(tài)和支護工作狀態(tài)信息，為工程修正和初期支護提供重要支持。第三，明洞段的開挖施工。濕陷性黃土隧道防滲水工程施工任務繁重、工期緊張，因此，為了能夠盡早進洞，在明洞段施工的時候施工人員可以應用迂回的施工技術(shù)，具體是在下行線的出口應用拉斜坡，并提前在明洞的范圍內(nèi)開挖出足夠的施工作業(yè)空間。

4.2 洞口防護和超前支護

4.2.1 洞口防護

在開挖之前需要先完成公路隧道洞口的截水溝、洞口土方、邊仰坡防護施工，并做好相應的邊坡防護。在濕陷性黃土地區(qū)公路隧道洞口位置上利用混凝土導向墻或者鋼架打造用于隧道施工的超前鋼管。

4.2.2 超前支護

濕陷性黃土地區(qū)公路隧道洞口明挖端兩端40m的范圍內(nèi)應用大管棚進行支護操作，并在長管棚子上設置導向墻，導向墻應用C20型號的混凝土。導向墻的內(nèi)部還需要設置一個工字型鋼架，鋼架外面焊接導向管。

4.3 支護工序

第一，在濕陷性黃土公路隧道防滲水工程施工中為了能縮短圍巖的暴露時間，在安裝拱架前初噴3-5cm噴射混凝土對圍巖進行封閉，以便在地下水沒有滲透到圍巖表面之前及時封閉圍巖，有效防止圍巖裂縫水滲出之后可能出現(xiàn)的一系列崩塌。第二，提升高鋼架加工精準度，在施工操作的時候需要采用高強螺栓連接，通過節(jié)段拼裝來節(jié)省操作時間，從而有效縮短洞內(nèi)作業(yè)安裝時間。第三，在支護操作中所有錨桿孔要應用煤電鉆鉆探成孔，在這個過程中要盡可能避免因為使用用水不恰當而對圍巖帶來的浸泡。

4.4 襯砌施工

第一，一次襯砌施工。伴隨工程開挖的深入進行，在工程開挖一次之后襯砌一環(huán)。在實際施工中，襯砌一般會應用到工字鋼拱架、小塊鋼模板。混凝土從隧洞的外部和拌合站配合拌和，之后應用混凝土罐車進行運輸處理。第二，中心水溝、仰拱填充施工。在一次襯砌施工完成之后，相關(guān)人員需要做好仰拱的施工處理，使得襯砌施工盡快形成一個閉合環(huán)狀。同時，中心水溝的開挖施工和仰拱開挖施工同步進行。第三，襯砌之后的透水盲管施工。濕陷性黃土隧道拱墻防水層和初期支護環(huán)設置50mm的軟式透水管盲溝，墻體縱向還設置了80mm的軟式透水管。結(jié)合實際設計情況，為了防止透水管滲漏影響整個工程襯砌的厚度，在噴射混凝土的時候需要在其中埋設一個100mm的鋼管。第四，二次襯砌之后進行注漿操作。公路工程防滲漏工程在二次襯砌之后如果仍然存在滲漏水問題，需要相關(guān)人員進行二次襯砌操作，且二次注漿需要根據(jù)二次襯砌滲漏水的實際情況進行布置安排，在二次襯砌注漿操作的時候可以以電沖擊的方式來擊錘成孔。為了確保二次襯砌注漿效果，需要相關(guān)人員嚴格檢查注漿材料，特別是要檢查注漿材料的流動性、穩(wěn)定性、快速凝結(jié)性等。

4.5 圍巖監(jiān)控量測

在濕陷性黃土施工中，由于黃土塑性變形較大，且變形周期長，因此，在工程施工中的監(jiān)控量測將會變得十分重要。在開挖圍巖操作之后要及時進行封閉處理，做好對圍巖的監(jiān)控量測。濕陷性黃土隧道防滲水工程施工中的量測項目在做好軟弱圍巖的處理之外還需要針對支護薄弱點進行更深入的布線控制。在黃土隧道中沿線路縱向需要平均每20m安排一個觀測斷面，在洞口及其淺埋地段則是需要適當?shù)膶⒘繙y斷面進行加密處理。

5 結(jié)語

綜上所述，在文章研究的濕陷性黃土隧道防滲水工程施工中，通過防滲漏施工之前的準備、初期支護、防水層設置、洞口防護和超前支架、防水板鋪設、搭接焊縫質(zhì)量的檢查和防護、巖土洞過渡帶的防滲漏設計、混凝土材料的防滲漏、柔性復合式防水層等方面的工藝，對濕陷性黃土地區(qū)公路隧道防滲漏施工工藝的優(yōu)化策略，之后再由專門組織檢查之后發(fā)現(xiàn)該工程沒有再出現(xiàn)滲漏問題，可見文章所研究的施工工藝對濕陷性黃土地區(qū)公路隧道防滲漏工程起到了重要指導。

參考文獻

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