地下水对山岭隧道施工的影响及防治措施研究

  地下水对山岭隧道施工的影响及防治措施研究  秦毅摘要：山嶺隧道为地下线性建筑物，同其余类型相比，不仅施工过程较为复杂，且具有着较强的隐蔽性。在隧道施工当中，漏水可以说是较为常见、且影响十分严重的灾害类型，将导致难以预计的后果发生，对此，就需要在实际施工中做好该问题的控制与把握。在本文中，将就地下水对山岭隧道施工的影响及防治措施进行一定的研究。关键词：地下水；山岭隧道施工；影响；防治措施0引言隧道建设与地下水环境有着密切的联系。一方面由于地下水渗流影响，隧道开挖过程中地下水将涌入隧道。少量的涌水对隧道施工影响不大，但是大量的隧道涌水和隧道突水会对隧道建设造成不良影响，严重的还可能将隧道内的工程人员和机具掩埋。在隧道运营时期，地下水渗漏还可能破坏隧道的稳定性，对行车构成极大的安全威胁。鉴于此，为了确保隧道施工安全和工后安全运营，本文首先概述地下水对隧道施工活动的影响，进而深入探讨隧道涌水、隧道突水的影响因素，最后结合山岭隧道工程提出一套比较可行的山岭隧道地下水防治，旨在进一步明确存在地下水威胁的隧道工程的安全施工策略，确保山岭隧道顺利完工。1地下水对隧道施工的影响在隧道施工当中，地下水对其产生的影响有：第一，直接影响。在山岭隧道施工，涌水冒泥可以说是经常出现的问题类型，当在施工中该类灾害出现时，则将会使工程停工，在大大影响施工效率的同时对经济效益产生了较大的影响。同时，该类灾害的出现也将导致岩体失稳情况的发生，尤其是结构当中围岩弱点。其主要具有两种类型，第一种为围岩易碎，另一种即因围岩应力重分布形成震动作用，在对失稳过程加快的情况下对施工安全造成隐患。第二，间接影Ⅱ向。地下水的存在，将对隧道形成一定的腐蚀作用，在长时间腐蚀下，且能够同混凝土等材料当中的部分物质发生化学反应，形成较多具有膨化性、可溶性的盐物质。在高渗环境下，这部分膨化性盐则会对混凝土材料形成一定的松弛影响，使其在形成移动变迁的情况下对隧道结构稳定性产生影响，进而导致塌陷事故的发生。第三，分布规律。我国的岩性构造、人类活动以及气候变化等都将对地下水的质量以及水位等产生影响，在现有地质水文条件下，要想建设成一个具有丰富水量、完整的水带，两项因素十分关键，即补给水源以及蓄水，是否能够形成储水容量以及蓄水结构，则同当地的岩性构造具有直接的连接，而地势地貌、气候条件等将会对地下水排泄、补给径流条件产生影响。这部分因素的存在，都使得地下水在隧道当中将具有一定的规律。而在隧道开挖工程当中，其则正是一个逐渐对集水通道形成的过程，不仅将原有的地下水环境进行改变，且在改变水流向的情况下对原有的自然状态形成扰乱。长时间之后，就会将在通道当中沉积的泥沙碎石等都涌进隧道当中，并因此使水、泥沙出现大量涌出情况。2隧道涌、突水影响因素在隧道当中，其由动静两部分储量组成。其中，静储量为隧道围岩当中空隙存在的地下水，其水量大小同含水围岩的规模、给水以及储水能力具有着直接的影响。动储量则以地下径流方式存在含水围岩当中，同地下以及地水体具有着直接的联系，具体大小则同含水围岩规模，排泄以及补给条件具有着直接的联系。在山岭隧道隧址区，地下水在受到地质构造、地貌以及地层岩性等因素的影响下，在地下水形成条件方面具有着较为复杂的特点，且具有着不均一的富水性。通常来说，地层岩性是对地下水活动产生影响的重要基础，如在砂岩当中，其涌水通常为线状流水，而在板岩当中，则将在同一时间有多个位置存在渗水情况，在灰岩中，则为股状以及线装水流。对于岩性界面来说，因其通常为富水部位，对此，岩性存在变化的位置也即为涌水发生位置。在地下水形成控制方面，地质构造是主要因素，地貌则是对水量补排关系产生影响的外部条件。在局部范围当中，需要对不同力学性质的地层接触面、侵入接触面以及断裂结构面进行充分的考虑，在做好产状要素、岩性结构、规模大小对地下水分布、运动以及形成产生影响进行充分考虑的基础上做好地下水露头分布以及地貌条件特征的结合，以此对地下水富集规律进行确定。根据实践，在对断层地下水补给条件以及两盘岩性组合特征进行充分考虑的基础上，也需要对以下构造富水部位加强调查：压性断层转折位置、张性断裂的尖灭端、不同体系构造的交接部位以及山字型构造的前弧和反射弧。对于不同区域，也具有着不同的：第一，在碎屑岩地区，需要做好褶皱构造地形同形态间关系的重点调查，主要包括有含水层埋藏条件、分布情况，对褶皱构造形成的自流斜地以及自流盆地可能性进行调查，并包括有不同具有集中应力情况区域富水性以及富水条件等。同时，需要做好岩脉侵入、断裂构造情况对形成脉状富水、阻水带条件的把握。如碎屑岩层具有平缓的产状，则需要做好平面扭结情况的调查。同时，需要做好沉积间断面以及地层岩性组合关系对地下水形成条件的影响引起重视，以及具有较大厚度硬脆地层，泥灰岩融水以及薄层灰岩的富集条件等。如碎屑为红色地层，则需要做好其自身以及胶结物物质成分的重视，包括有地下水分布、富集以及形成的关系等。做好地下水矿化度、变化规律以及化学成分的调查把握。第二，变质与侵入岩地区。在该地区，重点即对风化作用做好调查，以及岩浆活动、构造断裂等在地下水分布、形成方面的控制内容等。风化作用的存在，将对岩石形成产生风化离析，尤其是对于混合岩以及粗粒侵入岩等，其通常处在具有较好汇水以及地貌条件区域，具有着较为丰富的风化裂隙水，而侵入接触带以及构造断裂带裂隙，在具有较好补给条件情况下，将形成接触富水带以及断裂情况。3山岭隧道地下水防治方案研究富水围岩不宜采用以排水为主的隧道水害治理方法，而应该较多地采用堵水措施，建立“防、排、截、堵结合的水害防治方案，结合隧道工程的建设要求和当地的地形地貌特征，因地制宜，综合治理。针对隧道涌水问题，必须根据隧道所在区域的生态环境承压能力、施工单位的经济技术条件、隧道涌水量等各方面因素来综合研究防治水方案，尽量维持地下水环境相对平衡。另外，断层破碎地段岩体蓄水量较多，水源供给充足，隧道涌水往往呈喷射状股流，携带着大量泥沙，面对这种情况，建议采用超前钻孔排水、长管棚注浆堵水。endprint在山岭隧道当中，目前较为常见的流向关系为围岩-环向、纵向排水管-横向排水盲管-中央排水管。具体来说，即在完成隧道的开挖处理后，需要每隔一定的距离以环向方式做好弹簧排水管的铺设，其直径在5-10cm范围以内，且具有一定的柔性特征。对于弹簧材料来说，其自身存在着一定的刚度，而无论管道变形情况如何，都将保持原有的管径不变。在弹簧排水管外层，使用玻璃纤维布材料进行包裹处理，以此使其具有防堵、滤水功能。其下端位置，使其同纵向排水管保持连接，其具有软、硬两种类型，其中，软管同弹簧排水管具有着相同的构造，其管径在10cm左右。硬管方面，所使用的即为普通PVC管道。为了使管道同时具有透水以及排水功能，则需要在其上半部位置做好小孔设置，而为了对纵向排水盲管进行充分的利用，在具体铺设时，需要做好一定泄水坡度的控制，每隔15m位置做好出水口的设置，使用横向盲管实现中央、双边排水管的连接，并由排水管集中实现地下水的排出。3.1环向排水管第一，围岩渗流水引排。在该项工作中，要充分联系围岩的涌水情况做好记录，做好对应引排措施的处理。如存在较为集中的涌水情况，在进行喷锚处理前，要通过开缝摩擦锚杆的应用统一做好导水处理，如用水面积较大，在进行喷锚处理前，则需要做好软式透水管的设置，以此进行排水，如果经过检查发现涌水情况较为严重，则需要做好汇水孔的设置。在完成喷锚工作以后，使喷射混凝土同岩石面间形成汇水孔，通过汇水孔实现漏水向纵向排水管的传输，之后将其排到中心排水沟当中。第二，背面排水管。在进行二次衬砌处理前，需要重点做好混凝土面的检查，在将其表面存在的钢筋网断头以及锚杆进行处理后对不平位置进行喷补修凿，以此使材料表面具有较好的平顺性、能够对柔性防水板要求相符合。之后，根据要求在边墙以及拱部位置做好软式透水管的设置。当表面存在渗漏水问题时，则需要根据渗漏水量使用透水管做好其引导处理，也可以根据情况对环向软式排水管进行增加，通过塑料锚固螺栓做好绑牢处理。3.2纵向排水盲管第一，外观检查。要做好管道材质规格检查，因对于塑料制品，如果没有做好日常保存，则将容易发生老化问题。具体检查方面，可以先对管道的变形情况以及材料色泽进行观察，对管体轻轻敲击，看其是否发生变脆情况，使用钢尺、卡尺的应用做好管壁与管径的测量，看其同设计要求是否符合。同时，要做好管体的透水孔检查，使用直尺对钻孔的孔间距以及孔径进行检查。第二，安装检查。首先是皮肤检查，在具体施工中，经常将该类管道设置在衬砌墙角位置，如在施工当中受到条件限制，施工中则将出现起伏不定情况。此时，隧道在完成建设后则出现淤沙对纵向盲管封堵的情况，并因此对排水的通畅性产生影Ⅱ向。此时，即需要在具体施工中打好基础，使用坡度规做好检查，在做好盲管坡度测量的基础上使其在进入到盲管后能按照设计要求流动。其次，要做好包裹的安装检查，在具体布设中，即需要能够做好其细部构造的检查，并通过土工布材料的应用做好排水管道的包括处理。之后，通过防水卷材对管道半裹处理，以此使上部水能够在此处进入到管内，避免出现纵横漫流情况。最后，要做好上下管道的连接检查，通常来说，两者间以简单方式搭接，避免被混凝土材料喷射割断。同时，要做好横向、纵向排水盲管间的连接，在三通管位置方面，要保证其准确性，并做好接头的牢固处理。3.3横向盲管该管道处于路面下部以及衬砌的基础位置，具体布设方向同隧道轴线保持垂直，是对中央排水管、纵向排水盲管进行连接的关键通道。其材质为硬质塑料管，在具体施工中，要先在总线盲管上做好预留接头的设置，之后对其进行接长处理、直至中央排水管。在对其进行检查时，主要内容即为接头具有密实以及牢靠的特点，以此保证中央排水管同盲管间的通畅性。其次，之后在上部具有缓冲层的设置，避免路面荷载直接对盲管施压导致变形、破裂问题出现。3.4围岩注浆堵水当前常用围岩注浆堵水法来治理隧道涌水或隧道突水。围岩注浆堵水，就是向富水的围岩灌浆来修补岩体裂隙，防止地下水通过裂隙上涌，从而达到隧道施工现场防水治水的目的。一般情况下，只需在开挖隧道之前从地表钻孔至裂隙，通过孔道注浆即可封堵裂隙，或者在隧道开挖后实施径向导管注浆或超前导管注浆来完成。通过围岩注浆封堵围岩裂隙，对于防止隧道渗水有极好的效果。通过向裂隙注浆，浆液可在隧道周围形成一道结实的隔水屏障，有效阻断地下水上涌，同时能大大降低隧道结构外压力，使地下水位得以恢复到规定的水位线。总之，要治理隧道工程中地下水，防止隧道水害，就必须在开工前针对隧道围岩的结构、岩性、隧道埋深以及隧道上方有无居民区等各方面因素进行综合考量。如果隧道上方或附近地带有居民区，并且其生活用水主要以地下水为主，则建议地下水治理以“堵”为主。若以排水为主，势必会打破地下水的平衡状态，对居民正常用水产生不良影响。此外，当隧道的埋深较深时，这时地应力很大，一般不适合堵。4建议与结论本文针对隧道地下水对隧道施工的影响进行分析，提出了隧道地下水的防治的基本原則，得出以下结论与建议：①地下水是造成隧道施工过程中围岩结构失稳的重要因素之一，由于地下水分动、静态，在施工过程中，应做好前期超前地质预报，尤其是通过现场监测，判定地下水储量、涌水量的动态变化规律，有针对性地做好施工对策。②由于地下工程的复杂性和不确定性，隧道排水系统的设计，应该充分考虑隧道地下水的分布规律，考虑最不利情况下排水量，对沿线排水系统采取差异化设计。③施工过程中，应做好隧道永久排水材料、施工质量的检验工作以及施工过程中的保护工作，确保排水系统的使用功能和耐久性。④隧道地下水防治应严格遵循“以堵为主，以排为辅”的原则，尽量减少对原有地下水系的破坏，同时，为避免由于封堵造成地下水局部汇聚，导致对隧道结构侵蚀和偏压，甚至支护结构破坏，在隧道地下水防治施工过程中，建议对地下水进行内引流，以保证地下水系的平衡。endprint -全文完-