山岭隧道渗漏灾害治理措施

徐超

【摘 要】结合安康至重庆段增建二线工程ZH-2标的胡家沟隧道的施工实践,对山岭隧道中出现的渗漏灾害的主要原因进行了分析,并提出相应的防治措施,以改善施工环境,增加隧道结构的稳定性和安全性,减少修缮工程的重复投资,避免了破坏隧道区域内的自然水系平衡.

【期刊名称】《湖南交通科技》 【年(卷),期】2010(036)002 【总页数】3页(P176-178)

【关键词】山岭隧道;渗水地段;防治;施工措施 【作 者】徐超

【作者单位】湖南水利水电职业技术学院,湖南,长沙,410131 【正文语种】中 文 【中图分类】U457

在大部分山岭隧道施工过程中,均出现不同程度的渗漏现象,严重恶化施工环境。若渗水量较大,还会造成衬砌壁面青苔及麻面等水蚀现象,甚至锈蚀衬砌结构内钢筋。当气温较低时,更是容易形成冰柱,尤其反复冻融而造成的衬砌结构开裂,直接破坏其工作性能和结构可靠性。如若出现隧道区域内的地表径流减小的现象,更是证明隧道的修建对地表水和地下水影响很大,已经破坏到原有的自然水系。因此,采取正确

措施治理山岭隧道内渗漏灾害是具有十分重要的现实意义的。

胡家沟隧道沿线不良地质主要有顺层、岩溶、崩塌、错落、岩堆、危岩落石、泥石流、河岸冲刷、特殊岩土等;所经地区属亚热带温暖湿润气候区,气候具有“冬暖、春旱、夏热、秋雨”的特点,雨量充沛,春早夏长,秋雨连绵,冬暖多雾。胡家沟隧道的施工过程当中,在开挖、初期支护和二次衬砌阶段,拱顶和拱墙的多处都出现不同程度的涌水现象。隧道区域内,农户家水井和田间水渠还出现明显的水量减少现象,问题较为严重。在认真分析成因之后采取了针对性的治理措施,明显减少洞内地下水的流失,使隧道内渗漏情况得到控制和改善。这些问题极具山岭隧道渗漏情况的特点,在针对实际情况采取了针对性的治理措施后,效果明显,可供类似工程参考。 1 山岭隧道渗漏成因分析

经过对水文地质资料的分析和对现场情况的考察,认为胡家沟隧道渗漏现象的成因主要是以下两个方面的因素。 1.1 隧道区的水文地质条件

经分析水文地质资料发现,胡家沟隧道施工过程中遇到裂隙水发育地段,虽然地表水不发育,但是由于隧道区域内岩层裂隙发育,裂隙连通性较好,并存在于断层破碎带中,且施工阶段正值雨季,大气降水形成地表水沿裂隙及断层导入洞室。

胡家沟隧道开挖后,裂隙水在该地段断层破碎带的主要构造裂隙中形成多点处的股状流水,水量较大,且与地表水系连通;部分地段呈现节理、裂隙密集出现的情况,裂隙水则沿隧道围岩周边散状、面状渗水,渗水从拱顶倾泻而下,洞内如同下雨一般。由于胡家沟隧道埋深并不大,裂隙水发育地段围岩相对破碎,结构不完整,稳定性差,当隧道开挖后,拱顶裂隙水渗漏不仅形成了恶劣的施工环境,也明显增加了隧道开挖和防排水的难度,还降低了隧道支护体系的稳定性和防排水系统的质量,严重影响施工进度。同时,由于裂隙水发育地段地下水的不断流失,已经打破了隧道区域内原有自然水系的平衡,若不及时治理,情况继续恶化,将造成明显的自然生态环境破坏。

1.2 施工缝、伸缩缝和沉降缝的堵漏不严

在隧道施工中,施工接缝处、预留伸缩缝和沉降缝处都需要进行封堵,规范要求封堵密实且受温度影响小,否则接缝处封堵设施变形收缩,造成封堵不严,大量渗水渗出,将直接冲刷二次衬砌结构面。隧道施工缝实际是相邻两次浇筑二衬混凝土结构相结合的一个面,胡家沟隧道的施工缝处采用止浆带连接,而因为施工中没有规范操作或者自检不到位等原因造成封堵不密实而在后期出现渗水,破坏二次衬砌结构面。预留伸缩缝是为了混凝土面不因为温度应力作用而开裂;而沉降缝则在围岩级别变化处设置,为了避免不均匀沉降作用于衬砌面上造成开裂,此处二衬混凝土厚度发生变化;沉降缝处亦可作为伸缩缝。胡家沟隧道的预留缝处采用浸沥青的木丝条结合水泥砂浆进行封堵,而浸沥青的木丝条受温度影响变形较大,安设不久后出现收缩,造成封堵不严,造成该部位渗水,直接冲刷二次衬砌结构面。 2 渗漏治理措施 2.1 治理原则

山岭隧道的渗漏问题普遍存在。对少量的渗水应以防、排为主,但对于大量渗水,长期排水会降低地下水位,破坏地下水均衡,对地下水资源造成浪费,因此应把隧道工程、环境水文地质和生态环境影响三者作为一个整体来考虑,把稳定原有隧道水文地质环境和保护生态环境作为治水目标[1]。对于突涌水的治理原则是“以堵为主,堵排结合,综合治理,保护环境”,考虑衬砌结构安全和生态环境两个方面[2]。随着隧道数量与里程不断增加,对隧道的渗漏情况日益重视,也逐渐积累了很多的治理经验。具体到每个隧道,其渗漏情况均有自身的特点,必须在全面调查基础上采用适当的方法解决。针对胡家沟隧道的实际情况,最终确定了以堵防为主,截排为辅的治理原则。 2.2 治理方法 2.2.1 股状裂隙水封堵

在山岭隧道施工中常出现大量股状水涌出时,这种情况在胡家沟隧道也较为明显。

在施工实践中,胡家沟隧道拱顶、拱墙多处出现股状渗水,采用了超前小导管预注浆堵水的施工方法进行处理。在施工当中,注浆小导管既有注浆防水的功效,又对破碎岩体的开挖起到固结围岩、超前支护围岩的作用,最终使地下水在围岩以外自寻平衡,恢复和保持地下水位,减少对地表水和植被的影响。 超前小导管预注浆堵水施工具体操作方法如下:

1)小导管制作:小导管采用 Φ42壁厚 3.5 mm的热轧无缝钢管,按长 3.5 m每根制作,钢管前端15 cm加工呈锥形。管壁周围钻 8 mm压浆孔,但尾部 0.6 m不设压浆孔,孔距 10 cm,呈梅花形布设。如图 1所示。 图1 钢花管制作示意简图

2)小导管设置与安装:小导管环向设置,间距20～50 cm,外插角 6°～8°,两组小导管纵向水平搭接长度不小于 1.5 m,如图 2所示。采用凿岩机将小导管顶入岩层当中。注浆前对工作面及 5 m范围内进行喷射混凝土封闭,小导管外露长度一般不小于 30 cm,以便连接孔口阀门和管路。孔口段外围空隙用锚固剂封堵,孔口设置止浆塞防止浆液外露。

3)注浆参数及方法:水灰比选为 0.8∶1～1∶1;水玻璃浓度选为 25～35°Be';注浆压力初压为0.5 MPa,终压为 1 MPa。当钻孔过程中无涌水则一钻到底,全孔一次压入式注浆;若钻孔中出现涌水,则停钻,并采取注一段钻一段前进式注浆,直至完成设计注浆段长。注浆前可先进行现场钻孔试验,确定浆液配合比、胶结时间和注浆量,注浆终压稳定后5 min停止注浆,保证注浆施工的顺利进行。 图2 小导管设置安装示意图 2.2.2 衬砌防水

根据“新奥法”施工设计思路,在隧道初期支护和二次衬砌之间敷设防水层是一种行之有效而在目前又广泛采用的防渗措施。胡家沟隧道的防水层设计也不例外,但在出现大量面状渗水之后,为了加强防水效果,对防水层构造和施工工艺上作了改善。

施工过程中,在铺设防水层之前必须将外露锚杆头钢筋割除,对凹凸部位进行补喷修凿,使喷射混凝土表面平顺,在隧道二次衬砌前沿除底板以外的整个隧道壁面铺设防水层,防水层由 300 g/m2无纺土工布和 1.2 mm厚 EVA防水板组成,并采用无钉工艺铺设。无纺土工布吸水性强,能将隧道壁面的渗水吸附到土工布上。之后在土工布上铺设 EVA聚氯乙烯综合防水板,防水板具有在 0.2 MPa压力下24 h无渗漏的强抗渗性能。这样,土工布吸附的渗水就可以沿防水板流入二次衬砌预设的纵向 PVC排水管,最终排往隧道边墙的排水沟内。防水层是分区防水,在施工缝和沉降缝处设置背贴式止水带。当防水板存在渗漏时,止水带防止地下水在二衬与防水板间大范围流动。而作为第二道防水措施,隧道二次衬砌拱部及边墙均采用防渗等级不低于S8级的防水混凝土,防水剂采用 HEA型防水剂,每1 m3混凝土掺 26.6 kg。 2.2.3 衬砌排水

胡家沟隧道的排水系统设置纵横 2种排水管防渗方式,即初期支护时铺设的环向软式弹簧透水管和二次衬砌前铺设的 PVC排水管,排水管采用内径φ300 mmPVC排水管。弹簧透水管的功能类似于无纺土工布,将初期支护壁面渗水吸附到管中并通过纵向 PVC管排到排水沟中。PVC管主要是沿隧道纵向将防水层及弹簧透水管中的水集中排到排水沟中。

2.2.4 施工缝、伸缩缝和沉降缝的渗漏处理

在三缝施工过程中,严格按照规范操作,并对封堵设施进行改善,二次衬砌的施工缝采用带注浆管橡胶止水带,伸缩缝、沉降缝均采用中埋式橡胶止水带,加强初期支护表面的排水和二次衬砌的防水。对于渗水的施工缝处,则凿深 ×宽为 5 cm×5 cm的环形槽,在槽中央埋设 φ20 mm的 PVC半管,将水引至边墙水沟,半管上 8 cm等间距打透水眼。PVC半管上涂一层 2 cm厚的高强防渗剂,将施工缝内的渗水全部引到 PVC排水管。最后用高标号砂浆把施工缝抹平,与老混凝土圆顺。对于渗漏水非常严重的地方,则凿深槽检查,并打注浆孔注双液浆止水。

3 治理效果

根据以上设计思路,实施极具针对性的治理措施之后,胡家沟隧道的渗漏现象明显减轻,使施工得以顺利进行,保持了施工中以及后期整个隧道的正常状态。而实施注浆施工方法不仅起到堵水的效果,还进一步加固了隧道围岩,改善了围岩的物理力学性能,使得后期的支护衬砌结构荷载得到有效缓解,保证了隧道衬砌结构的稳定,减少了拱顶沉降;最终明显减少裂隙水发育地段地下水、地表水的流失,因此大大降低了隧道施工对该区域内生态环境的影响。实践证明,以上山岭隧道渗漏的防治措施切实可行,且效果显著。 4 结论

对于山岭隧道渗漏现象明显,采用注浆堵水施工和无纺土工布结合 EVA防水板的防水层配合纵横向排水的改善性治理措施,防排水效果明显,不仅有效控制住隧道内的围岩渗水,改善了施工环境,而且保证了隧道区域内的地下水系平衡免受破坏和持续发展,大大有利于保护自然生态环境。 参考文献:

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[6]徐爱民,蒋鹏飞,甘建国.邵怀高速公路隧道防排水技术与施工[J].湖南交通科

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