新麒麟隧道進口涌水治理措施
祝廷建
摘要:文章結合襄渝二線滬漢蓉通道胡家營——安康段新麒麟隧道進口涌水的過程,從隧道涌水的特征出發,分析了隧道涌水的原因,對隧道涌水的治理進行了探討,并采取了有效的處理措施,取得了良好的效果。
關鍵詞:隧道;涌水;治理;雙液注漿
在隧道建設施工過程中,由于復雜的地質條件,隧道涌水現象成為隧道施工中僅次于塌方常見的地質病害之一,給隧道工程施工造成了嚴重困難。因此,如何有效地解決隧道涌水,減少其對隧道施工的危害,成為人們關注的焦點之一。
1工程概況
新建襄渝二線鐵路新麒麟隧道全長5917m,起訖里程為DzK207+575~DzK213+492,洞身最小埋深約25m,最大埋深約550m;地面高程一般為200m~800m,相對高差100m~600m。隧道進口為王家溝,主要經過魏家溝、劉家溝、東溝、麒麟溝,穿越較大型河谷為川河,出口為下冷水河,各溝谷河流直接匯入漢江。該區地處華北古陸與揚子古陸的結合部位,地質構造十分復雜,在構造單元劃分上屬秦嶺褶皺系之南秦嶺印支褶皺帶,受此影響新麒麟隧道洞身局部揉皺、褶曲現象明顯,主要工程地質問題有涌水、斷層、地熱等。地層巖性為云母石英片巖、石英云母片巖為主,巖性比較單一。線路平面位置處經過F1逆斷層,根據既有資料和地質調查顯示,區域性大斷裂F1與線路斜交,線路小里程一段位于Fl逆斷層的上盤,逆斷層上盤一般構造裂隙發育,巖性較破碎,易于富水,大里程一段位于下盤,富水性較貧乏。該隧道屬于漢江水系,區內地下水為淺表基巖裂隙水,第四系孔隙潛水和隧道洞身(深層)基巖裂隙水,且地下水分布不均,隧道圍巖富水性變化大。
2隧道涌水的特征、部位及原因
2.1 隧道涌水的特征和部位
在隧道施工的過程中,隧道多處出現了涌水,其主要表現形式為股狀涌水。涌水情況及特征如下:
(1)DzK207+787~DzK207+799,涌水地層巖性為石英云母片巖夾少量石英巖,節理裂隙發育,巖石較破碎,涌水量約2800m3d出水點較分散,拱部有股狀涌水,并有空洞形成。
(2)DzK208+120~DzK208+130,涌水地層巖性為石英云母片巖夾少量石英巖,節理裂隙發育,巖石較破碎,涌水量最大時約4000m3d,穩定時約2500m3d。出水點較集中,股狀涌水,有較大水壓力,位置在左側邊墻。
(3)DzK208+390~DzK208+430,涌水地層巖性為石英云母片巖夾少量石英巖,節理裂隙發育,巖石強度較高,整體性較好。涌水量約7000m3d,最大時達12000m3d出水點較集中,股狀涌水,呈噴射狀,水質清澈,無渾濁現象,并有較大水壓力,最大射程約8m,距地面高度約3.2m,位置在左側邊墻。
(4)DzK210+010~DzK210+040,涌水地層巖性主要為石英云母片巖,夾有炭質片巖及石英巖,薄層狀,片理扭曲明顯,節理裂隙發育,巖體較破碎,右側邊墻炭質片巖較多,巖石略為發亮,涌水量約5000m3d。出水點較分散,左側邊墻為股狀涌水,初期水流中夾有少量小碎石,水質清澈;拱部有雨狀淌水和線狀滴水。
2.2隧道涌水的原因
縱觀新麒麟隧道涌水的現場情況,經過分析,認為隧道涌水的主要原因如下:
(1)從隧道涌水量、地質及周圍環境調查,地表山頂無明流現象,而沿線路左側的王家溝、魏家溝、劉家溝等常年流水已干涸,且隧道涌水位置均主要在線路左側,由此可以斷定,隧道涌水大部分來自溝內常年流水。
(2)該段位于F1逆斷層的上盤,構造裂隙發育,巖石較破碎,易于富水。區內地下水主要為大氣降水補給,而該地區年降水量較豐富,山勢陡峭,植被覆蓋面積廣,地表賦水面積大,淺表基巖裂隙水經大氣降水補給后沿溝向下徑流,通過第四系覆蓋層和基巖強風化層滲入地下,再沿基巖節理裂隙運移形成第四系孔隙潛水。由淺表基巖裂隙水、溝內地表水及溝內第四系孔隙潛水的垂向深入形成隧道洞身(深層)基巖裂隙水,在隧道開挖過程中。由于破壞了巖體結構,從而形成了隧道涌水。 3隧道涌水的治理
3.1隧道涌水的治理措施
隧道防排水應遵循“防、排、截、堵結合,因地制宜,綜合治理”的原則,采取切實可行的措施,妥善處理,使達到防水可靠、排水暢通的目的。隨著對環境保護要求的提高,當隧道產生大量涌水時,為避免破壞地下水的正常循環,應采取“以堵為主、限量排放”的對策。由于本隧道涌水量較大,且該區山上植被茂密,通過設計排水系統長期排泄,會使圍巖周邊受力結構發生不同程度的變化(如地表塌陷、地面沉降變形等),從而對隧道結構穩定性產生不利因素,同時對整個生態環境也存在一定的影響(如水塘、溝河干涸、樹木枯死等)。因而我們采取以堵為主,適量排放的原則,對涌水點采取水泥一水玻璃雙液注漿堵漏,用超前小導管將周圍巖體預先加固及封閉巖體裂隙,對初期支護完成后的滲水點采用再次注漿與環向排水盲管引排的措施,并鋪設防水板,將水引至隧道縱向排水溝,對隧道涌水達到根治的目的。
3.2水泥一水玻璃雙液注漿堵漏原理及參數的確定
3.2.1雙液注漿堵漏原理
雙液注漿是采用水泥漿溶液與水玻璃溶液混合后生成水泥膠,利用水泥膠凝結速度快、強度提高快的特點,在發生涌水的位置附近注入水泥一水玻璃液漿來封堵滲漏通道,達到堵漏目的。在使用雙液注漿進行堵水施工時,應仔細觀察水流的變化和隨水流流出的漿液情況,以便及時對雙液漿的凝固時間和早期強度進行調整。施工時還應注意監測結構的變形及支撐軸力的情況,以防止注漿對圍巖結構產生破壞。
3.2.2雙液注漿施工工藝參數
(1)小導管規格:采用冷軋無縫鋼管,外徑42mm,壁厚3.5mm。在管身設注漿孔,孔徑6mm~8mm,孔間距15cm,呈梅花型布置,前端加工成錐形,尾部長度部小于30cm,作為不鉆孔的止漿段。
(2)注漿漿液參數:注漿壓力控制在0.5MPa~2.0MPa之間,可由現場實驗確定。擴散半徑0.5m,水泥標號:525普通硅酸鹽水泥;水泥漿液水灰比為1:1,水玻璃濃度為35Be',水泥漿與水玻璃的體積比為1:1[設計為(1:1)~(1:0.6)】。
3.3隧道涌水堵漏后防排水處理
在隧道大量涌水被堵漏后,由于種種原因,可能無法達到完全堵漏的理想效果。出現此種情況我們所采取的措施是:對局部出現滲漏水的地方,先噴射混凝土,然后采用再次注漿,并在滲水點加密布設環向盲管(中50mm)將滲漏水引至縱向排水溝,最后再鋪沒雙層PVE防水板以保證整體防水板焊接質量,采用達到標本兼治的目的。
3.4隧道涌水治理效果
在采取上述方法對新麒麟隧道多處大量涌水進行了治理后,通過長期觀察表明,隧道涌水得到了明顯的控制,極大地保證了隧道安全掘進,取得了良好的效果。
4結束語
隧道涌水是隧道施工中常見的地質災害之一,而隧道涌水治理更是一項艱巨而復雜的系統工程。特別是在施工過程中,隧道涌水治理處理不當,可能引起圍巖坍塌、突水等一系列災害事故,甚至可能破壞生態環境,導致地表植被大面積枯死。因此,隧道涌水采取雙液注漿的方法,以堵為主、適量排放,避免大量涌水進入隧道,這樣既可以保證隧道施工安全,又可以為以后隧道安全運營提供保障,同時還保持了地表生態環境。