高速公路长大隧道施工排水设计优化

欧阳子文

（湖南尚上建设开发有限公司， 湖南 长沙 410022）

0 引言

随着我国高速公路的迅猛发展,公路交通逐渐蔓延到偏远山区,在高速公路工程中的长大隧道也日益增多[1]。长大隧道是一种长距离地下构造物，相对于日常高速公路施工，工期长，资源占用大，对高速公路的整体施工速度和施工质量具有决定性作用[2-3]。长大隧道断面大、跨度大、埋深大、地质构造复杂，受地下水的不利影响极其严重[4-5]。如处理不当，隧道在完工后，会影响行车安全，衬砌受压掉片易造成行车安全隐患，造成不良社会影响[6]。本文以湖南省西部某新建高速公路中一长大隧道为例，针对施工中的排水设计问题进行了研究，分析了长大隧道涌水产生原因，优化设计隧道排水设计方案，提出相应的涌水治理措施解决施工中的排水问题。

1 工程概况

该隧道为本高速公路项目中一大重点控制性工程，平均海拔156.3m，隧道埋深约200m，左洞全长为3458m，右洞全长3627m，进出口皆为端墙式洞门。结合地勘报告与设计资料，隧址区地层岩性属于个旧组上段，主要为石灰岩和大理岩，局部夹杂白云岩，岩性为IV 级，有局部岩溶等不良地质现象，隧道穿越多条不同的构造带，施工过程中常出现较大的涌水现象，高峰期掌子面涌水量可达 450m3，在该地区较为罕见，试用常规的注浆工艺进行封堵，未有预期效果，同时该地区为国家二级水源保护地，不能进行钻孔引流，处理该隧道的排水问题较为困难。

2 隧道渗水涌水产生的原因分析

隧道地处多条循环带交叉范围内，隧道局部岩溶极为发育，山体表面天坑汇水面积较大，地下水极为丰富，通过岩溶管道渗入隧道，形成隧道内涌水。

施工工期处于雨季之中，隧道场区内雨势大、降雨持续时间长，造成隧道入口出现大面积水淹，右洞淹水长度为278m，洞内积水8512m3，左洞淹水长度为169m，洞内积水7536m3。

隧道二衬内原有设计排水系统的排泄能力不足，隧道内有多处贯通横向裂缝，二衬拱脚处水压力较大出现涌水，局部出现射水，拱内局部钻孔即出现大量涌水。

3 隧道排水方案设计

原排水方案采用加大排水措施和引排等手段实现迅速减小衬砌背后水压、排出岩内渗水，通过隧道排水系统排出岩溶渗水，在人行横洞和车行横洞两端通过高差控制，形成左右洞中心水沟排水的协同作用，在横洞内采用溢流墙、排水控制阀对水流进行控制。利用原生落水溶洞引流，增大隧道中心排水沟尺寸。隧道两侧设排水暗沟，辅助隧道中心的排水沟进行排水。在隧道衬砌施工过程中，由于地质的构造不确定性，常出现涌水或渗水，影响施工进度。利用水泵抽水可以逐渐消除工作面积水，但是当进行新的工作面时，需要来回挪动管道、水泵、电缆等重复工序，并在挪动过程中可能对电缆、管道、水泵等造成损害，提高维护成本，影响施工进度。

图1 隧道防水施工现场图

经过反复分析实际工程情况，决定在原隧道溶洞位置对隧道主洞内衬砌进行局部扩大，设置消能池兼作沉淀砂池。首先将溶腔出水排入消能池内，然后导入路面两侧排水沟或中部水沟。在富水段的二次衬砌区域内，在路面两边排水暗沟侧壁设置横向导水管，采用横向导水管收集岩溶裂隙水，达到降低衬砌后背水压的目的。采用限排措施，对富水段围岩周边进行注浆封闭，减少隧道岩溶裂隙水的渗入量。围岩加固圈厚度大于3.5m，打孔深度为4.5m，钻孔间距为1.5m×1.5 m梅花阵形布置。

图2 排水设备机组布置示意图

在雨季应加大防排水技术使用力度，根据水文地质调查与地勘资料对隧道内富水量明显偏高段的排水系统应进行优化设计，隧道衬砌与洞内排水系统排水能力须满足高峰期3倍的安全系数，确保隧道运营安全。按照排水施工设计方案，在长大隧道施工的出水位置、水量、周期变化以及水质成分进行实时观测，根据观测数据不断调整排水工程的技术方案，采取针对性的方案，阻止大隧道渗漏情况的出现，根据实时情况进行技术调整，对防水材料进行检测抽查，保证所使用的防水材料符合实际的防排水要求。在进行防水板施工之前，确保板材平整度，避免使用损坏的防水板，在安装中保持防水板挂点间距合理，在凹凸处设置挂点，保证防水板的结构稳定。对于施工区域内出现的施工缝与沉降缝，用止水带进行防水处理，在混凝土喷注环节，注意保护止水带，确保其防水作用的持续发挥。在施工中如果发现止水带破损等情况，应立即组织人员进行修补。

4 总结

长大隧道在施工中出现涌水、突水现象是高速公路富水岩溶隧道施工中常见的地质灾害现象之一，对施工人员生命安全造成威胁，影响隧道施工的顺利进行和整个工程的施工进度。通过本文因地制宜地优化排水方案有效地控制了突水现象并确保了掌子面围岩的稳定，成果有助于指导隧道地质勘察设计及为隧道涌水治理的设备研发提供帮助。