探討巖溶隧道防排水施工技術(shù)

李養(yǎng)林

(陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司)

1 前言

巖溶是地下水和地表水對(duì)可溶性巖層，如硫酸鹽巖類、碳酸鹽巖類、鹵鹽巖類等，進(jìn)行化學(xué)侵蝕、崩解作用或者是機(jī)械破壞、沉積、搬運(yùn)作用所形成的各種地下和地表溶蝕現(xiàn)象的總稱。產(chǎn)生巖溶必須要滿足兩個(gè)條件：其一，巖石溶性。其二，要有地下水和地表水來補(bǔ)給。地層結(jié)構(gòu)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的千差萬(wàn)別決定了巖溶類型的多樣性。如果隧道穿越可溶巖層地層的斷層、節(jié)理、滲透、裂縫等不連續(xù)面結(jié)構(gòu)，容易碰到溶溪、暗河、溶管、溶腔、溶洞等類型的巖溶地質(zhì)。

2 隧道涌水量預(yù)測(cè)

依據(jù)巖溶水文地質(zhì)的專題研究報(bào)告，若采用徑流模數(shù)法與降水入滲法來對(duì)隧道涌水量進(jìn)行總體性概略評(píng)估，參數(shù)選取主要是依據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料和野外調(diào)查結(jié)果來取值。圈定集水面積時(shí)，要綜合考慮地層巖性、地形地貌、構(gòu)造和埋深、隧道位置等影響因素。在實(shí)踐過程中，一般使用以下三種方法來進(jìn)行涌水量的預(yù)測(cè)計(jì)算。

2.1 地下徑流模數(shù)法

計(jì)算公式如下

其中：Q為隧道通過含水地段的正常涌水量;M為平均地下徑流模數(shù);Fi為隧道通過含水體地段的集水面積。

2.2 降水入滲法(一)

計(jì)算公式如下

其中，Xdcp為多年月最大降水量的日均降水量;F為隧道通過含水體地段的集水面積;α為降水入滲系數(shù)，依據(jù)現(xiàn)有資料，參考相似鄰區(qū)的觀察指，α值可取0.6或0.7;η為根據(jù)水文地質(zhì)條件的涌水折減系數(shù)，主要受巖溶水賦存空間特征，地下水運(yùn)移通道的連通性，含水體的富水透水性等因素的影響，η 指可取0.6 或 0.7。

2.3 降水入滲法(二)

計(jì)算公式如下

其中，X為多年年均降水量;F為隧道通過含水體地段的集水面積;α為降水入滲系數(shù)，取值與降水入滲法(一)相同，α 值可取0.6 或0.7。

上述三種方法中，降水入滲法(二)和徑流模數(shù)法反映的是區(qū)域性巖溶和地質(zhì)條件而得出的涌水量，可看作是平均的穩(wěn)定涌水量;而降水入滲法(一)則反映的是豐水期是的涌水量情況，因此計(jì)算結(jié)果會(huì)偏大些。

3 巖溶隧道防水原則

目前我國(guó)隧道防水遵循“以排為主，防排結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，滿足隧道建成之后的洞內(nèi)基本干燥要求，確保隧道結(jié)構(gòu)和設(shè)備的正常使用和洞內(nèi)行車安全。目前主要是采用三層共同防水、排水方法，三層結(jié)構(gòu)即初期支護(hù)、防水層、二次襯砌。依據(jù)涌水量的大小，制定出合理的防水、排水措施。對(duì)于暗河、溶管、溶洞，要制定專項(xiàng)的治理方案，對(duì)于局部滲水，要先預(yù)測(cè)涌水量的情況，之后再依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來制定出相應(yīng)的防水、排水方案。

4 初期支護(hù)和防水、排水施工

4.1 暗河處理

(1)暗河在仰拱上部

暗河如果是在仰拱的上部，就可采用改河的方法，從拱腰、邊墻修筑一條大于原河流斷面的鋼筋混凝土導(dǎo)管，從而把河水向下引入原暗河流道。

(2)暗河在仰拱下部

暗河如果是在仰拱的下部，且體積、寬度、深度都比較小時(shí)，可在隧道底部設(shè)置暗涵跨越。如果暗河的規(guī)模、體積都比較大，則可采用橋梁跨越的處理辦法。

4.2 溶洞處理

(1)帷幕注漿法

如果溶洞比較大，洞內(nèi)流動(dòng)著稀泥漿，且預(yù)測(cè)溶洞走向較長(zhǎng)時(shí)，就可采用帷幕注雙液漿法。該方法不僅可以封堵泥漿，還可以硬結(jié)泥漿，使其具有自穩(wěn)能力，之后再進(jìn)行初期的支護(hù)加固措施。通常選用水泥漿的水灰比為≤1∶1，水泥漿和水玻璃的體積比為1∶0.5～1∶1，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到50～200 MPa。注漿方式可依據(jù)泥漿壓力和導(dǎo)管插入深度來采用袖閥管后退式注漿。

(2)移位法

若溶洞和地表相通，為地表的泄洪洞或泄水，并且在地表層比較明顯，這樣就應(yīng)該在地表進(jìn)行改溝，在溶洞口加上鋼筋混凝土蓋板，在隧道一側(cè)增加導(dǎo)管，確保隧道支護(hù)不承受水壓。若溶洞季節(jié)性流水量比較大，是由裂隙滲水形成的，可用移位法處理。

4.3 溶管處理

雖然溶管涌水量不是很大，但是時(shí)常流水，且含有泥沙，易造成排水管道堵塞。如果只采用外排治水方法，這樣溶管里的水有可能匯集在隧道支護(hù)后，使水壓力成倍增加，增加隧道支護(hù)的附加力。所以處理溶管水應(yīng)選用連通方案，通過使用紅外線探水儀，探明溶管內(nèi)的流水方向，用導(dǎo)管把破損的溶管連同起來，且預(yù)留一定的坡度來防止泥沙淤積，把管路堵塞了。

5 防水層施工

5.1 優(yōu)化防水材料

全隧道全部鋪滿無(wú)紡?fù)聊静己铣傻膹?fù)合防水板，這種防水板具有耐腐蝕、高強(qiáng)力耐穿刺、耐老化等特點(diǎn)，在防水板上還布置防滲肋，來把隧道分割成不同的防滲區(qū)，方便有效的尋找到漏水位置。優(yōu)化的防水材料，還能夠更有效的提高隧道的防水效果。

5.2 防水層施工工藝

若隧道局部滲水，可在初期支護(hù)表面安裝Ω型的彈簧排水管，并和預(yù)埋在隧道墻邊的透水管相連，依據(jù)滲水量的大小不同來調(diào)整排水管間的距離，使水管的排水量要大于滲水流量才可以。若滲水量較小或者無(wú)滲水量，則要在每一個(gè)滲水區(qū)安裝一道環(huán)形半圓軟式透水管，使透水管和預(yù)埋在隧道墻邊的透水管相連，且軟式透水管外面必須包裹上耐腐蝕性的塑料布。各排水管鋪設(shè)完畢后，就可以進(jìn)行防水層的施工了。

(1)首先清理初期支護(hù)表面的雜物，把外漏的錨桿頭割掉，再把突出的混凝土鑿弄平整，之后再補(bǔ)噴一層混凝土來確保表面的圓順和平整。

(2)布置初期支護(hù)表面的防水板掛點(diǎn)，從拱頂向兩邊按梅花形分布，之后用沖擊電鉆打孔，插入鋼筋彎鉤，并用水泥砂漿把彎鉤抹平。

(3)將鐵絲穿通鉆孔，并用繃帶把防水板綁在鐵絲上，確保防水板有一定的松度，以防混凝土下滑拉緊防水板，造成空洞。

(4)在整個(gè)防水板鋪設(shè)的過程中，一定要注意接頭的焊接，一般采用雙縫熔接焊，焊接完后要進(jìn)行充氣檢查，合格之后才可進(jìn)行下一步工序。

6 二次襯砌防水施工

(1)止水帶、止水條

在變形縫、圍巖和襯砌型巖處安裝中埋式橡膠止水帶，用鋼筋卡固定在襯砌臺(tái)上，并且中間用青木絲板填塞。在每一個(gè)混凝土施工縫中間，設(shè)置帶漿管橡膠止水條，在模板擋頭預(yù)埋環(huán)狀木條預(yù)留槽，將一半的止水條嵌入槽中。

(2)防水混凝土

二次襯砌選用S8抗?jié)B混凝土和復(fù)合高效的防水劑，灌筑混凝土?xí)r，要保證連續(xù)性，振搗一定要密實(shí)。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，若想徹底地治理好巖溶隧道的涌水、漏水問題，就應(yīng)選擇準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)方法對(duì)巖溶隧道涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，之后再制定出合理有效的排水、防水方案，保證隧道施工的安全進(jìn)行。巖溶處理要避開陰雨天氣，抓旱季進(jìn)行巖溶區(qū)域施工。在整個(gè)治水方案實(shí)施過程中，最為關(guān)鍵的一步是如何判斷巖溶流水方向，連通被破壞的水系，確保隧道結(jié)構(gòu)不受其影響。隧道防水遵循“以排為主，防排結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，在初期支護(hù)前就應(yīng)處理了巖溶涌水、漏水問題，保證后期的排水管道順暢，以免管道堵塞。選擇耐腐蝕、耐穿刺、高強(qiáng)力、優(yōu)質(zhì)的防水材料，確保隧道防水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果沒有合理選擇防水材料，而由于破損、腐蝕使排水管阻塞，造成積水，將會(huì)給隧道結(jié)構(gòu)帶來附加作用力，使隧道產(chǎn)生相應(yīng)的質(zhì)量安全隱患，后果將不堪設(shè)想。因此，為了避免類似事故的發(fā)生，探討巖溶隧道防水排水施工技術(shù)的研究，對(duì)隧道施工有著重要的研究意義。

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［1］王秀英，譚忠盛.宜萬(wàn)鐵路巖溶隧道防排水原則及技術(shù)研究［J］.中國(guó)工程科學(xué)，2010，(8).

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［3］李娟.富水巖溶隧道防排水施工技術(shù)［J］.中小企業(yè)管理與科技，2011，(36).

［4］趙相俊.巖溶隧道防排水施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2006，(1).