公路隧道施工滲水問(wèn)題及防治技術(shù)要點(diǎn)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(guò)程中出現(xiàn)滲流的情形，從施工機(jī)械設(shè)備和施工方案選擇、施工工藝、圍巖監(jiān)控量測(cè)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(jìn)隧道工程施工建設(shè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土隧道工程；滲水問(wèn)題；防治技術(shù)

中圖分類號(hào)：U459.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）20-0107-02

黃土是我國(guó)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(diǎn)。在濕陷性黃土地區(qū)修建隧道具備以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一，需要對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)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(huì)導(dǎo)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(shí)際地質(zhì)情況來(lái)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(jìn)行。

1 濕陷性黃土隧道工程特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 工程特點(diǎn)

濕陷性黃土隧道工程特點(diǎn)具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，黃土隧道成洞開挖操作過(guò)程在本質(zhì)上是圍巖土體的卸荷過(guò)程，具體表現(xiàn)為圍巖土地呈現(xiàn)出豎向的發(fā)展特點(diǎn)，在其側(cè)面壓力減小的同時(shí)剪力壓力會(huì)增大，相應(yīng)的隧道地基總體壓縮應(yīng)力減少。第二，黃土隧道出口和進(jìn)口一般會(huì)穿越具有一定傾斜程度的黃土邊坡，在這個(gè)邊坡上很容易受到降雨的沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致黃土地基出現(xiàn)浸水的問(wèn)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(diǎn)的影響，隧道在開挖的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致拱頂發(fā)生松動(dòng)，由此引發(fā)土層開裂的問(wèn)題。

1.2 濕陷性黃土隧道工程施工技術(shù)現(xiàn)狀

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展支持下，我國(guó)黃土地區(qū)逐漸建設(shè)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(guó)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(huì)涉及到人工施工的問(wèn)題，稍有不慎就會(huì)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(zhǎng)度5.5KM，項(xiàng)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?zèng)_積成因，局部為沖洪積成因，主要分布在現(xiàn)代河流Ⅰ級(jí)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?zèng)_積成因，沿河谷分布，形成兩岸Ⅱ級(jí)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(fēng)積成因，為馬蘭黃土，主要分布在塬坡表部及其過(guò)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(wèn)題，圍巖總體性能不穩(wěn)定，洞身基礎(chǔ)不牢固，在施工中很容易出現(xiàn)濕陷的問(wèn)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(diǎn)。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(diǎn)，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(diǎn)，在浸水的情況下具有一定的強(qiáng)度和抗壓縮性的特點(diǎn)，一旦失去支撐，土地將會(huì)快速被瓦解。結(jié)合黃土的這種特點(diǎn)，在濕陷性黃土隧道工程施工建設(shè)中首先需要做好排水工作，通過(guò)排水將黃土的含水量減少。第二，TGP206預(yù)報(bào)技術(shù)的應(yīng)用。在濕陷性黃土隧道工程施工之前，相關(guān)人員應(yīng)用TGP206預(yù)報(bào)技術(shù)，在充分發(fā)揮加深炮孔探測(cè)和地質(zhì)素描結(jié)合作用的基礎(chǔ)上，從多個(gè)角度構(gòu)建了完整的施工地區(qū)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)體系，為整個(gè)工程施工建設(shè)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(yán)格遵循先探測(cè)、管超前、嚴(yán)格防控滲水、加強(qiáng)支護(hù)處理、多次勘測(cè)測(cè)量、趁早襯砌施工的原則開展施工。（1）進(jìn)行洞口防護(hù)加固處理。在濕陷性黃土隧道工程施工過(guò)程中需要做好排水工作，永久邊坡需要應(yīng)用拱形骨架進(jìn)行防護(hù)處理。（2）洞身施工。濕陷性黃土隧道工程隧道開挖采用三臺(tái)階七步法，第四，Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用挖掘機(jī)直接開挖操作，通過(guò)機(jī)器開挖在最大限度上減少施工隊(duì)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(zhǔn)備。在防滲水施工操作之前需要實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波電磁焊設(shè)備的合理使用，特別是要加強(qiáng)對(duì)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(guò)應(yīng)用電磁焊減少人為原因?qū)Ψ浪宓钠茡p。在準(zhǔn)備好器械之后進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備，具體操作如下：工作臺(tái)車準(zhǔn)備就位；檢查鋪設(shè)面的光滑度和平整度，嚴(yán)格按照規(guī)范施工；對(duì)初期支護(hù)外露的錨桿和尖銳物，需要施工人員應(yīng)用水泥砂漿進(jìn)行抹平處理；清理施工現(xiàn)場(chǎng)；檢查防水材料的質(zhì)量是否符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

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(hù)、襯砌結(jié)構(gòu)在施工操作的過(guò)程中往往會(huì)受到橫縱兩個(gè)方面的荷載影響，同時(shí)還會(huì)在不同程度上承擔(dān)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(xì)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(fù)雜。在夏季施工的時(shí)候，濕陷性黃土公路隧道會(huì)出現(xiàn)滲水或者掛水的現(xiàn)象，加上地區(qū)氣候的反復(fù)無(wú)常、降水較多，隧道洞室在開通之后仍然還會(huì)面臨比較嚴(yán)重的滲水現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了運(yùn)輸車輛的行走。為此，結(jié)合工程施工的實(shí)際情況需要采取如下的進(jìn)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(shí)際情況科學(xué)設(shè)置排水溝，從而有效減少地表水的向下滲透。第二，加強(qiáng)量測(cè)工作?，F(xiàn)場(chǎng)量測(cè)是工程施工的重要組成，不僅能夠?yàn)楣こ淌┕ぬ峁┲匾笇?dǎo)，而且還能夠通過(guò)檢測(cè)更為全面的獲取圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)工作狀態(tài)信息，為工程修正和初期支護(hù)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(wù)繁重、工期緊張，因此，為了能夠盡早進(jìn)洞，在明洞段施工的時(shí)候施工人員可以應(yīng)用迂回的施工技術(shù)，具體是在下行線的出口應(yīng)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(hù)和超前支護(hù)

4.2.1 洞口防護(hù)

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(hù)施工，并做好相應(yīng)的邊坡防護(hù)。在濕陷性黃土地區(qū)公路隧道洞口位置上利用混凝土導(dǎo)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(hù)

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(yīng)用大管棚進(jìn)行支護(hù)操作，并在長(zhǎng)管棚子上設(shè)置導(dǎo)向墻，導(dǎo)向墻應(yīng)用C20型號(hào)的混凝土。導(dǎo)向墻的內(nèi)部還需要設(shè)置一個(gè)工字型鋼架，鋼架外面焊接導(dǎo)向管。

4.3 支護(hù)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(shí)間，在安裝拱架前初噴3-5cm噴射混凝土對(duì)圍巖進(jìn)行封閉，以便在地下水沒(méi)有滲透到圍巖表面之前及時(shí)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(zhǔn)度，在施工操作的時(shí)候需要采用高強(qiáng)螺栓連接，通過(guò)節(jié)段拼裝來(lái)節(jié)省操作時(shí)間，從而有效縮短洞內(nèi)作業(yè)安裝時(shí)間。第三，在支護(hù)操作中所有錨桿孔要應(yīng)用煤電鉆鉆探成孔，在這個(gè)過(guò)程中要盡可能避免因?yàn)槭褂糜盟磺‘?dāng)而對(duì)圍巖帶來(lái)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(jìn)行，在工程開挖一次之后襯砌一環(huán)。在實(shí)際施工中，襯砌一般會(huì)應(yīng)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(yīng)用混凝土罐車進(jìn)行運(yùn)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(gè)閉合環(huán)狀。同時(shí)，中心水溝的開挖施工和仰拱開挖施工同步進(jìn)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(hù)環(huán)設(shè)置50mm的軟式透水管盲溝，墻體縱向還設(shè)置了80mm的軟式透水管。結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)情況，為了防止透水管滲漏影響整個(gè)工程襯砌的厚度，在噴射混凝土的時(shí)候需要在其中埋設(shè)一個(gè)100mm的鋼管。第四，二次襯砌之后進(jìn)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(wèn)題，需要相關(guān)人員進(jìn)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(shí)際情況進(jìn)行布置安排，在二次襯砌注漿操作的時(shí)候可以以電沖擊的方式來(lái)?yè)翦N成孔。為了確保二次襯砌注漿效果，需要相關(guān)人員嚴(yán)格檢查注漿材料，特別是要檢查注漿材料的流動(dòng)性、穩(wěn)定性、快速凝結(jié)性等。

4.5 圍巖監(jiān)控量測(cè)

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(zhǎng)，因此，在工程施工中的監(jiān)控量測(cè)將會(huì)變得十分重要。在開挖圍巖操作之后要及時(shí)進(jìn)行封閉處理，做好對(duì)圍巖的監(jiān)控量測(cè)。濕陷性黃土隧道防滲水工程施工中的量測(cè)項(xiàng)目在做好軟弱圍巖的處理之外還需要針對(duì)支護(hù)薄弱點(diǎn)進(jìn)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(gè)觀測(cè)斷面，在洞口及其淺埋地段則是需要適當(dāng)?shù)膶⒘繙y(cè)斷面進(jìn)行加密處理。

5 結(jié)語(yǔ)

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(guò)防滲漏施工之前的準(zhǔn)備、初期支護(hù)、防水層設(shè)置、洞口防護(hù)和超前支架、防水板鋪設(shè)、搭接焊縫質(zhì)量的檢查和防護(hù)、巖土洞過(guò)渡帶的防滲漏設(shè)計(jì)、混凝土材料的防滲漏、柔性復(fù)合式防水層等方面的工藝，對(duì)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(méi)有再出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，可見文章所研究的施工工藝對(duì)濕陷性黃土地區(qū)公路隧道防滲漏工程起到了重要指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]張峰.濕陷性黃土地區(qū)公路隧道施工中的技術(shù)問(wèn)題[J].中華建設(shè)，2017，（4）：150-151.

[2]郭秀麗.大斷面濕陷性黃土隧道施工技術(shù)[J].山西建筑，2017，43（17）：158-159.

[3]丁越峰.濕陷性黃土隧道施工技術(shù)研究[J].商品與質(zhì)量，2017，（27）：296-297.

[4]馮振寧.濕陷性黃土隧道施工大變形及其控制技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)， 2017，（7）：10-13.