公路隧道進(jìn)口洞仰坡、端墻涌水處理措施研究

摘 要：該文以浙江省奉化市莼湖鎮(zhèn)石郞山隧道施工為工程背景，介紹了隧道工程概況和水文地質(zhì)條件，分析了石郎山隧道進(jìn)口右洞端墻、仰坡大面積涌水的主要原因，提出了處理措施。工程應(yīng)用表明該文所提出的技術(shù)措施解決了公路隧道進(jìn)口洞端墻、仰坡涌水的難題，可為國內(nèi)外類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：公路 隧道 仰坡 端墻 涌水

中圖分類號：U45文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0107-02

1 工程概況

浙江省奉化市莼湖鎮(zhèn)對外快速通道工程是莼湖鎮(zhèn)與奉化城區(qū)、甬臺溫鐵路、甬臺溫高速公路等連接的便捷道路。公路等級為一級公路。起于莼湖鎮(zhèn)規(guī)劃西環(huán)線終點，路線往西北方向，經(jīng)金地村北、跨過里岙谷，隧道穿越石郎山脈，于橫坑水庫東側(cè)五獅岙出洞，經(jīng)上橫村，然后下穿甬臺溫鐵路，終點與奉化火車站通站道路交叉口轉(zhuǎn)彎處相接，路線全長6.164 km。石郞山隧道位于莼湖鎮(zhèn)對外快速通道上，為雙洞單向行車，雙車道隧道：左洞K1+400～K4+670/3270 m；右洞K1+430～K4+680/3250 m，是目前寧波市最長的公路隧道。石郎山隧道進(jìn)口右洞洞口邊仰坡經(jīng)歷兩次施工，第一次是于2011年4月20日開始按原設(shè)計圖紙進(jìn)行邊仰坡刷坡防護(hù)。后因護(hù)拱開挖后現(xiàn)場地質(zhì)條件差，并結(jié)合4月28日石郎山隧道進(jìn)洞施工方案專家討論會的意見，2011年4月30日業(yè)主單位組織設(shè)計單位、監(jiān)理單位及施工單位于現(xiàn)場根據(jù)開挖的實際地質(zhì)情況和目前的征地范圍，確定將右洞暗洞樁號由YK1+445變更為YK1+456。隨后5月1日開始按調(diào)整后的暗洞樁號施工，中間又因補(bǔ)充征地問題的影響，整個洞口的邊仰坡防護(hù)及護(hù)拱澆注于5月31日才完成，2011年6月1日開始管棚施工。

在2011年5月10日第二次邊仰坡防護(hù)完成后，除右洞端墻左側(cè)上方有兩個出水點，水流成細(xì)線狀外，其余邊坡、仰坡面基本沒有滲水現(xiàn)象的出現(xiàn)。2011年6月1日～6月5日，右洞現(xiàn)場開始管棚鉆孔施工，根據(jù)10個鉆孔的總體情況來看，暗洞前方水量較小，安裝好的管棚有斷續(xù)的水流呈滴狀流出：0#管棚在安裝Φ108鋼管至30 m左右時，有滿管的水流出，持續(xù)時間為5 min左右。2011年6月5日凌晨開始降雨，降雨過程持續(xù)到2011年6月7日，雨量較大，根據(jù)天氣預(yù)報為中雨或大雨。降雨出現(xiàn)后，右洞的端墻、仰坡及安裝的管棚內(nèi)有水流出現(xiàn)，根據(jù)連續(xù)觀察，水流出現(xiàn)的大小隨降雨的周期波動。降雨過程中水量最大，降雨結(jié)束后隨之減弱（如圖1，2，3）。

2 地形、水文地質(zhì)情況

2.1 現(xiàn)場地形

從現(xiàn)場地形上來看，石郎山隧道進(jìn)口右洞位于山谷沖溝中，西南高，北東低，匯水面積大。南、西、北三面環(huán)山，植被茂盛。隧道右洞洞頂上方沿隧道前進(jìn)方向100 m范圍內(nèi)為當(dāng)?shù)卮迕耖_墾的農(nóng)田，田間種有桔樹、花木等。隧道左右洞中間有東西向上山道路，靠路南側(cè)有經(jīng)雨水沖刷形成的自然溝。北側(cè)山下有自然的沖溝一道，距隧道右洞右側(cè)約15 m左右，自項目部2011年1月進(jìn)場以來，溝中水流不斷（如圖4）。

2.2 水文地質(zhì)情況

進(jìn)洞口自然坡向南東傾，地形坡度5～15 °。表部未第四系坡洪積含粉質(zhì)黏土碎石，厚約7.5～19.0 m，下伏基巖為玻屑凝灰?guī)r，巖體破碎。地下水類型主要為孔隙型潛水和基巖裂隙水?？紫缎蜐撍x存于含黏性土碎石中，主要受大氣降水和地表水的補(bǔ)給。由于地表水匯水條件較好，地下水稍豐?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖的風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，含水性和透水性差，含水不均勻，無統(tǒng)一的地下水位，主要受大氣降水和地表水的補(bǔ)給，以泉、滲流的形式排泄，動態(tài)變化大。

從現(xiàn)場施工情況來看，地質(zhì)條件與設(shè)計圖紙描述基本相符。圍巖結(jié)構(gòu)松散，基本為塊徑不等的碎石、泥土的堆積物，在長時間沒有降雨時，地下水量較少。有降水時，地下水量明顯增大。

3 涌水原因及后果

經(jīng)仔細(xì)調(diào)查和分析，關(guān)于此次石郎山隧道進(jìn)口右洞端墻、仰坡大面積涌水原因主要有以下3點。

（1）隧道洞口的地形條件決定了洞口存在很大的匯水面積，三面山體的雨水最終都匯集在洞口。

（2）隧道洞口地質(zhì)條件差，因洞口位于山谷沖溝中，基本為塊徑不等的碎石、泥土的堆積物，結(jié)構(gòu)松散，孔隙發(fā)育，有較好的過水通道。

（3）2011年6月5日-2011年6月7日的降水，持續(xù)時間長、雨量大。

若隧道進(jìn)口右洞仰坡、端墻涌水的問題不及時解決，任其自然發(fā)展，一則不利于邊仰坡的穩(wěn)定，二則進(jìn)洞后，地下水量在降雨天氣將會很大，給隧道施工安全帶來嚴(yán)重的安全隱患。

4 處理方案及效果

4.1 處理措施

地形條件是自然形成的，基本已經(jīng)無法改變，而降雨也是自然氣象，更不可能人為左右。根據(jù)以上分析的主要原因，故在對地表水和地下水以及工程的輔助施工上采取以下措施：

（1）根據(jù)降雨期間的觀察，距離右洞洞口上方約80 m處，上山道路南側(cè)的水溝的地表徑流在此折向北東方向，在地表流動10 m左右后潛入地下。故在此（對應(yīng)右線樁號YK1+537）增加南北方向水溝一道，將此處水流引致原北側(cè)自然溝，過水?dāng)嗝鎯魧挷簧儆?.0 m，深度不少于1.0 m。

（2）在仰坡、端墻目前出水位置的區(qū)域，增設(shè)Φ50的pvc管材的泄水孔，橫豎間距100 cm×100 cm，深度不小于50 cm，以能排水為準(zhǔn)，保持水力通道暢通。泄水管外接軟管將水引流至洞口前方排水溝，避免水流直接沖刷仰坡、端墻面。同時對目前右洞上方已經(jīng)開挖的截水溝，漿砌片石跟不上時先噴射不小于5 cm的噴射混凝土做臨時防護(hù)。

（3）加強(qiáng)進(jìn)口右洞的管棚施工控制，按設(shè)計要求將管棚安裝到位。并按要求做好注漿工作，對管棚四周土體起到穩(wěn)定的作用，在管棚施工過程中注意以下問題：鉆孔、裝管及注漿安排：根據(jù)目前地質(zhì)情況，必須成孔一根、裝管一根、注漿一根。

注漿控制：注漿采用水泥漿—水玻璃雙液注漿，考慮到水泥漿與水玻璃體積比例對混合液的膠凝時間有較大影響，注漿前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗，確定體積比例，保證管棚注漿過程中不因混合液體過早凝膠而中途造成堵管。

注漿參數(shù)：水泥漿水灰比0.8∶1；

水玻璃濃度35～40波美度，水玻璃模數(shù)2.4；

注漿壓力：初壓0.5～1.0 MPa，終壓2.0 MPa；

注漿壓力達(dá)到2 MPa，并持壓5 min以上，注漿漿液達(dá)到設(shè)計80%以上時，可停止注漿。

對安裝長度不夠管棚的處理：

對目前已經(jīng)安裝的2#（14 m）、6#（16.03 m）及10#（19.9 m）管棚，將管拔出后用潛孔鉆清孔重新裝管，拔管盡量安排在水量較小的時間，盡量避免二次塌孔。

如中間出現(xiàn)因地質(zhì)、水文原因塌孔，在現(xiàn)有條件下安裝不到位的情況，在洞身開挖時，對管棚長度安裝不到位的部位根據(jù)2011年5月11日上報，經(jīng)監(jiān)理、設(shè)計及業(yè)主單位同意的《石郎山隧道進(jìn)口端左洞部分管棚長度不足處理施工方案》補(bǔ)打雙層的Ф42×4 mm超前小導(dǎo)管，外插角10～15 °，環(huán)向布置間距30 cm，層距25 cm，層間錯開15 cm布置。每環(huán)打入長度4.5 m，縱向水平搭接長度為2 m。超前小導(dǎo)管與管棚的搭接長度不小于4.0 m。

（4）對洞口段拱頂位置的系統(tǒng)錨桿調(diào)整至邊墻、拱腰位置，以充分發(fā)揮錨桿功能。

4.2 處理效果

按設(shè)計方案處理后，即使是降雨量達(dá)到了50 mm/h，石郎山隧道也未出端墻涌水問題，因此，處理效果良好。

5 結(jié)語

隧道進(jìn)口洞仰坡、端墻涌水的問題不及時解決，不利于邊仰坡的穩(wěn)定并給隧道施工安全帶來嚴(yán)重的安全隱患。本文以浙江省奉化市莼湖鎮(zhèn)石郞山隧道施工為工程背景，結(jié)合隧道工程概況和水文地質(zhì)條件，分析了石郎山隧道進(jìn)口右洞端墻、仰坡大面積涌水的主要原因，提出了處理措施。工程應(yīng)用表明本文所提出的技術(shù)措施解決了公路隧道進(jìn)口洞端墻、仰坡涌水的難題，可為國內(nèi)外類似工程施工提供參考。

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