鐵路隧道工程地下水的排堵措施

摘 要：對隧洞施工中出現(xiàn)的地下水所應(yīng)采取的對策，應(yīng)根據(jù)隧洞周圍的地層條件和環(huán)境條件來確定究竟選擇排水法，還是選擇止水法，這一點是非常重要的。在研究處理地下水的對策時，應(yīng)采用符合條件的有效的施工方法。 一般當(dāng)?shù)叵滤疂B流以靜儲量為主時，采用以排為主的方式；以動儲量為主時，采用以堵為主的方式。

關(guān)鍵詞：隧道 地下水 處理

隧道地下水的處理是隧道施工的一大技術(shù)難點 隧道施工地下水的處治問題一直困擾著隧道工程界，對地下水作用的認(rèn)識仍未達(dá)成共識，隧道地下水處治的理念和方式。主要創(chuàng)新點如下： 明確提出高水壓的概念，建立隧道襯砌水壓力計算的概念模型，提出針對隧道不同埋深段及地下水發(fā)育狀況采取不同處理策略的隧道防排水原則，研究成果為高壓富水隧道設(shè)計提供了理論依據(jù)。基于環(huán)境保護(hù)、施工安全等因素的考慮，在對隧道地下水的處理方式上，更多采用以堵為主的方式，這對于涌水量少、靜水壓頭低的隧道，很容易做到，而在高水壓、富水地段，如何實現(xiàn)以堵為主，安全、可靠地進(jìn)行隧道的施工，卻非易事。只有科學(xué)防護(hù)和有效排堵，才能解決隧道地下水隱患。

1、地下水的探測和預(yù)報

1.1 TSP地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)

TSP超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)探測又稱震測法，它的基本原理是應(yīng)用了震動（聲）波的回聲原理。震動（聲）波是由選定位置進(jìn)行小型爆破所產(chǎn)生，布局一般是大約20個爆破點沿著隧道隧洞左壁或右壁平行于洞底成直線排列，孔深1.5m，點距1.5m，這樣由人工制造一系列有規(guī)則排列的輕微震源，形成地震源斷面。這些震源發(fā)出的地震波遇到地層層面、節(jié)理面，特別是斷層破碎帶界面和溶洞、暗河、巖溶陷落柱、淤泥帶等不良地質(zhì)界面時，將產(chǎn)生發(fā)射波（聲），對反射波進(jìn)行采集處理后形成反映相關(guān)界面的隧道隧洞影響點圖和隧道隧洞剖面、平面圖，供分析人員參考。TSP203地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)在軟巖和極硬巖的任何地質(zhì)條件下，探測距離為250m～500m（硬巖300m～500m，軟巖250m～400m），最高分辨率可達(dá)1m，能準(zhǔn)確地預(yù)報隧道施工前方范圍內(nèi)的地質(zhì)條件和巖石特性的變化，對施工順利進(jìn)行具有直接指導(dǎo)意義。

1.2 水平長距離鉆探法

水平長距離鉆探是一種較精準(zhǔn)有效的地質(zhì)探查方法，可與震測法探測技術(shù)相互配合使用。震測法探測具有快速且大范圍探查隧道前方地質(zhì)狀況的功能，而水平長距離鉆探則兼具有取芯及排水的功能。水平鉆探可采用鋼索及反循環(huán)雙套管兩種方式。

1.3 掌子面編錄預(yù)測法

通過對掌子面已揭露地質(zhì)體（巖層、不良地質(zhì)等）進(jìn)行觀測與編錄，對掌子面地質(zhì)體向掌子面前方延伸情況進(jìn)行有依據(jù)的推斷。

2、對施工中可能發(fā)生突、涌水部位的分析

2.1隧洞通過的斷層、向斜、背斜核部位置。

2.2可溶巖與非可溶巖接觸界面部位。

2.3結(jié)構(gòu)面是工程區(qū)內(nèi)地下水活動的重要通道，是隧洞可能突水的部位。

2.4根據(jù)大突水點的涌水特征：一般有滲、滴水段——線狀滲水段——集中涌水段——高壓噴水段，當(dāng)隧洞由滲、滴水段進(jìn)行線狀滲水段時，應(yīng)做好出現(xiàn)集中涌水的準(zhǔn)備。

2.5風(fēng)鉆孔內(nèi)出現(xiàn)渾水，前方可能有涌水；若渾水能噴射5m以上，則前方可能有大于30L/s～50L/s的涌水；當(dāng)超前鉆孔內(nèi)出水能噴射3.5m以上，或涌水速度大于7m/s，或風(fēng)鉆孔內(nèi)有涌水速度大于14m/s的出水，則前方可能出現(xiàn)大于20L/s的涌水。

3、地下水的處理

3.1 排水

地下水滲流以靜儲量為主時，采用以排為主的方式。當(dāng)隧道涌水量以靜儲量為主時，初期涌水量很大，表現(xiàn)為突水，隨著時間的推移，涌水量不斷衰減，最后僅為滴水或滲水，貫通性裂隙含水圍巖和孤立溶洞中的圍巖涌水多屬此類。這類涌水對隧道施工影響很大，對運營影響相對較小。

地下水滲流以動儲量為主時，采用以堵為主的方式。以動儲量為主的含水圍巖，發(fā)生隧道涌水時，涌水量往往由小到大地變化，然后趨于與動儲量相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定值，即隧道的涌水量等于補給量。這類隧道涌水包括巖溶水因充填裂隙的地下水力梯度增加或沖刷加劇而逐漸貫通，并與其他水體（地表水或地下水）發(fā)生水力聯(lián)系時的涌水，以及與地表水有水力聯(lián)系的斷層破碎帶的涌水。防排水主要作用是切斷水力聯(lián)系通道，堵住地表水體的補給。因此，防排水設(shè)計時多采取以堵為主的方式。

3.2 灌漿堵水

注漿布置。根據(jù)注漿范圍、注漿段長、單孔堵水范圍、圍巖及含水層分布、開挖尺寸、操作條件等確定。鉆孔按長短搭配形成傘狀輻射狀布置，并考慮來水方向分布，按最不利條件設(shè)孔，以求治水效果。布孔沿拱部開挖輪廓間隔0.3m～0.5m排列。根據(jù)地下水量大小，可布置為單層、雙層或三層，內(nèi)外圈孔按梅花狀排布，終孔處孔與孔之間保持3m～5m，外層孔距隧洞邊維持5m距離。

鉆孔結(jié)構(gòu)。選用稍大孔徑，以增大散漿面積，以Φ90～Φ100為好。開孔直徑取Φ110，鉆3m的內(nèi)孔。

注漿材料。注漿材料主要為水泥與水玻璃雙漿液，在雙漿液中，水泥與水玻璃之比為1：0.5。

注漿方式。采用分段上行式注漿，即鉆孔一次完成后，由孔底向孔口注漿，注漿孔不必重復(fù)鉆進(jìn)。裂隙發(fā)育圍巖破碎地段采用上下行式，即由孔口向下分段注漿。

分段長度。根據(jù)圍巖裂隙情況確定。裂隙發(fā)育、涌水量在10m3/h以上時，采用下行式注漿，段長5m～10m。裂隙不發(fā)育或不夠發(fā)育時，采用上行式，分段長為20m～30m或15m～20m。每一循環(huán)留8m～10m長不開挖，作為下段注漿的止水巖盤。

注漿操作技術(shù)。準(zhǔn)備工作：設(shè)置注漿泵站，需要時搭設(shè)注漿臺車，準(zhǔn)備作用材料設(shè)備，并試運轉(zhuǎn)；確定注漿參數(shù)：漿液膠凝時間由注水實驗確定，進(jìn)水量大時，1min～2min；中量時，3min～4min；小量時，6min左右。水灰比由稀向濃升級注入2：1或1：1。注漿壓力按涌水壓的3倍考慮。注漿壓力及進(jìn)量與設(shè)計一致時即可停止注漿，注清水洗管后拆管；合理安排開挖工序與注漿工序的鉆孔：安排兩者平行作業(yè)，合理安排上下左右開孔先后，以利于鉆孔與爆破的作業(yè)；檢查效果：注漿后工作面鉆3個～5個檢查孔，取巖芯測涌水量。

4、結(jié)束語

鐵路隧道地下水通過排水灌漿處理措施，不僅能改善巖體的力學(xué)性質(zhì)，從注漿施工情況來看，注漿壓力一般能到達(dá)設(shè)計終值，采取對已經(jīng)加固的地層挖開來看，大部分漿液能劈開巖層相互貫通，使圍巖得到擠壓，充填的比較密實，膠結(jié)的也很牢固，降低了巖體的含水量； 有效地控制了隧道的整體下沉，同時也加快了施工進(jìn)度。因此，采用排水灌漿法在有地下水的隧道中進(jìn)行止水效果明顯，施工簡便，建議同行在今后的隧道施工中大力推廣應(yīng)用，并不斷總結(jié)經(jīng)驗提高改進(jìn)措施。

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作者簡介：

許道連，男，（1978.12-），漢族，安徽全椒人，本科，中鐵二十一局集團(tuán)第三工程有限公司，項目總工。