牛塘隧道渗涌水处理技术

2019-05-19谈利军

珠江水运 2019年5期

谈利军

摘要：以牛塘隧道为例，针对其施工过程中出现的渗涌水现象，提出了封堵回填、铺砌改沟、引排地表水等处理建议，并对各工点处治情况进行了研究，从而使隧道内涌水量明显减少，取得了良好的处理效果。

关键词：渗涌水涌水量隧道施工

近几年来，我国高铁、高速公路等大型工程的工程建设量逐渐增大，随着道路工程的不断延展，其技术也不断提升。桥隧比例大，许多隧道修建在岩溶地区，由于石灰岩溶洞及地下水发育具有复杂性、隐蔽性和突发性，尤其是隧道埋深不大、地表漏斗及竖向裂隙发育地段加上构造影响与隧道连通性好的段落，地表水短时间快速汇入地下，在连续强降雨季节隧道突水及涌水量远大于预测的涌水量的情况，并且在灰岩地区地下容易沉淀、结晶白色钙化物，日积月累很容易造成排水管沟堵塞，大大降低排水能力，因此存在高压高风险。虽然当前隧道施工工艺及技术水平在不断提高，但在岩溶地区隧道设计、施工依旧会面对许多复杂的问题，渗涌水就是其中十分常见的一种，如何彻底、长效地处治此类问题，确保隧道安全正常运营，是十分值得研究和问题。

1.工程概况

牛塘隧道位于汕昆高速清远段，为双向4车道分离式隧道，设计时速为100km/h，隧道全长3805m，进口纵坡2.4%，出口纵坡-0.5%。隧址区属岩溶低山峰丛林地貌，地形起伏较大，受地质构造和岩溶发育等因素的共同作用，隧址中部为一南北向岩溶洼地，地表存在很多负地形，并分布大量落水洞、漏斗。洞身围岩岩体主要为石炭系石磴子组（C1ds）灰岩，局部夹含砂岩及泥质砂岩等及多个岩溶发育区。隧址区未见大型构造及深大断裂发育，但发育有小型褶皱及小规模的16条次级小型断裂。

2.隧道涌水量

根据大气降雨入渗法，估算隧道涌水量估算结果如表1所示。

一般认为丰水期涌水量约为平均涌水量的3倍，故降雨入渗系数法估算丰水期隧道涌水量为26539.31×3=79617.93m3/d，（2018年5月15日～2018年7月15日现场实测涌水量为70000m3/d），但必须指出，隧址位于灰岩区，石灰岩的溶洞发育具有复杂性、不均一性、隐蔽性和突发性。根据试验结果，该地地表发育大量落水洞及地表漏斗与隧道连通性较好，在极端天气条件下可能发生隧道涌水量远大于预计涌水量的情况。

3.隧道内渗涌水情况及处治方案

3.1隧道涌水情况

牛塘隧道在施工过程中先后出现过初支开裂股状出水、基层喷射状出水、环向施工缝喷射状出水等情况，具体如下：

（1）ZK305+210-ZK305+290段底板隆起破损呈股状喷射状出水。

（2）ZK306+250-ZK306+310段横向排水喷射状出水，洞顶预留注浆孔内股状喷水，环向施工缝出水。

（3）ZK307+890.5车行横洞及点为水沟与路面基底。

（4）K305+750初期支护开裂股状涌水。

3.2设计情况

3.2.1富水段及岩溶区结构设计

富水段及岩溶发育区采用抗水压衬砌类型，支护参数见表2。3.2.2防排水设计

（1）隧道防排水总体原则应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。

（2）隧道全长在行车道前进方向左右侧边缘设排水边沟和衬砌两侧墙脚外侧设HDPEφ110mm纵向单边打孔双壁波纹排水管。

（3）初期支护与二次衬砌之间设置1.2mm厚EVA防水卷材和350g/m2无纺土工布，对于富水段（Ve1）及岩溶发育（Ve2）采用1.5mm厚EVA防水卷材。

（4）隧道内施工缝设置钢板腻子止水带、沉降缝均设置中埋式橡胶止水带和背贴式止水带，二次衬砌混凝土抗渗等级≥P8。

（5）隧道除全长设置侧沟（35×50cm）及中心水沟（60×50cm）外，在进口设置1608m泄水洞（3×2.8m）。

3.3溶洞及突涌水处治

岩溶发育段、溶洞、断层破碎带及地下水丰富段落采用全断面超前帷幕注浆止水及桩基、托梁、护拱等处治方案。全断面帷幕注浆加固施工首先封闭隧道掌子面，然后标示出注浆孔位，開孔并安设孔口管，在一定压力下，将可凝固液体压入地层和结构物空隙内，填充凝固，注浆加固范围为5m，最后检查注浆效果是否可达到防渗堵漏的目标。

3.4渗涌水处理方案

隧道隧址区水文地质条件复杂，岩溶发育，裂隙发育，地表落水洞发育并且与隧道连通性好。经多次现场调查结合地勘水文及当地气象资料，分析认为隧道存在二衬渗水、涌水量过大和暴雨天气出现底板涌水等现象的原因主要为隧址区岩溶发育，局部连通性好，地下水位较高，暴雨天气后地下水压力过大，在隧道底板范围内，形成以隧道为中心的降落漏斗，大量的地下水通过隧道进行排泄。具体处治方案如下：

（1）利用地表现有的施工便道对K306+300附近地表冲沟内与隧道连通性好的落水洞封堵回填，对地表冲沟进行铺砌改沟，将暴雨天气的部分地表水引排。

（2）对洞内侧沟及中心水沟加大断面尺寸，侧沟调整为内侧61cm高×50cm宽，外侧51cm高×80cm宽；中心沟断面尺寸调整为60cm高×80cm宽。渗漏水严重段落在侧沟及中心沟底钻孔，减少基底水压力。

（3）加快泄水洞施工进度，并在突水较严重、水压力大的K305+230、K305+260、K305+290处增加横向支洞。

3.5各工点处治

洞内需处治的工点缺陷主要为基层隆起破损、环向施工缝渗水、纵向裂缝及衬砌表面点状渗水、拱顶股状出水，其中ZK305+210-ZK305+290段底板隆起破损呈股状喷射状出水。ZK306+250-ZK306+310段横向排水喷射状出水，洞顶预留注浆孔内股状喷水，环向施工缝出水。ZK307+890.5车行横洞及右线加宽段基底出水。

3.5.1 ZK305+210-ZK305+290段基层隆起破损股状喷水段

（1）ZK305+230～ZK305+290段破损基层拆除重新施工，并在基地采用L=4mφ42mm×4钢花管注浆封堵围岩裂隙及回填基底。

（2）拱脚钻φ100mm孔泄压排水。

（3）在泄水洞ZK305+230、ZK305+260、ZK305+290处增加横向支洞。

3.5.2 ZK306+250-ZK306+310拱顶及施工缝渗水段

（1）对拱顶及衬砌表面点状出水段落应进行雷达检测，当有衬砌脱空或不密实时，通过预留注浆孔注浆回填，对混凝土不密实衬砌表面点状出水部位进行凿除松散混凝土，并使用高强混凝土回填密实。

（2）环向施工缝渗漏水处采用沿施工缝环向凿槽，槽深20cm，宽20cm，在槽内安装φ100mm半圆管排至侧式暗沟，并在拱脚钻φ100mm孔泄压排水。

（3）纵向裂缝采用刻U型槽打孔注环氧树脂的方式处理。

4.效果分析

在完成针对牛塘隧道“地表适当封堵，洞内限量排放”后，隧道内涌水量明显减少，衬砌无裂缝及渗漏水现象，中心沟及侧沟排水畅通，无水沟溢流现象，加上后期施作的泄水洞，牛塘隧道有了足够的排水能力储备。但在后期运营后还需加强水量监测，特别是在暴雨季节，应结合天气预报做好提前规划防备。

5.结束语

综上所述，在岩溶区修筑隧道，由于地下水发育复杂隐蔽，且石灰岩溶洞排水管沟容易堵塞，因此在灰岩区修筑隧道必须要有足够的排水能力储备及预案，文章所述案例可供类似工程参考。