合武鐵路大別山隧道防排水施工設計優化

喻天金,唐 可,焦 蒼

(滬漢蓉鐵路湖北有限責任公司,武漢 430071)

合武鐵路大別山隧道防排水施工設計優化

喻天金,唐 可,焦 蒼

(滬漢蓉鐵路湖北有限責任公司,武漢 430071)

大別山隧道為合武鐵路最長的隧道,在隧道施工設計中綜合采用了各種防排水措施。詳細介紹隧道內無砟軌道道床底板排水施工設計,建議適當強化隧道底部排水措施,無砟軌道底板與隧道底板間采用界面劑進行防水,為類似工程提供參考。

大別山隧道 防排水 施工設計

1 工程概況

新建合肥至武漢鐵路大別山隧道地處大別山腹地的湖北省麻城市境內,穿越大別山山脈孟匠巖主峰,進口位于木子店鎮洗馬河村丁家溝,出口位于三河口鎮碧綠河程鵬畈村。進口里程 DK212+426,出口里程DK225+682,隧道全長13 256m,大別山隧道是合武線最長的隧道,縱斷面如圖 1所示。

圖1 大別山隧道縱向布置示意

隧道內設人字坡,采用無砟軌道整體道床,為單洞雙線電氣化客貨共線鐵路隧道。線間距為 4.6 m,隧道內軌頂面以上有效面積為 92m2。

隧道設無軌運輸斜井兩座,一號斜井位于隧道右側,與線路小里程方向平面交角為 38°,綜合坡度為9.19%,斜長 646.88 m。二號斜井位于隧道右側,與隧道中線正交,綜合坡度為 8.2%,斜長1 076.87m。

隧道位處剝蝕中低山區,最大埋深約 530 m。隧道出露地層主要有下元古界大別山群片麻巖組合和K1白堊系花崗巖系列及少量第四系坡洪積層。隧道洞身范圍內發育有 2處接觸帶、3處斷層、5處節理密集帶,斷層和接觸帶處地表均表現為峽谷或沖溝,其中出露于 DK214+770處的Fd3桃李沖-張廣河斷層預測隧道開挖時最大地下出露水量為3 000 m3/d。

2 隧道防排水設計

2.1 防排水原則

隧道采取“防、排、截、堵相結合,因地制宜,綜合治理”的原則;在地下水與地表水聯系密切且對水環境有嚴格要求地段,采取“以堵為主,限量排放”的原則。

2.2 防排水設計

1)隧道內設雙側高式水溝及中心水溝,兩側墻下部設泄水孔排水。側溝主要用于匯集和排除地下水,并將地下水引入中心管溝,同時起到沉淀的作用。中心管溝主要用于排水,同時匯集道床頂部積水,疏干底板下積水,見圖 2。

2)全隧道初期支護與二次襯砌之間拱墻鋪設EVA防水卷材加土工布防水,防水卷材厚度≥1.2 mm,土工布質量≥300 g/m2。

3)全隧道防水卷材背后設置 φ50mm環向排水盲溝,縱向間距 8 m/環,防水卷材下端泄水孔高程處設置 φ80 mm縱向排水盲溝。縱向盲溝 8～10 m一段,縱向盲溝兩端及環向盲溝下端采用圓彎接入隧道側溝 ,見圖 3。

4)全隧道縱向施工縫采用涂界面劑防水,拱、墻環向施工縫設置中埋式止水帶(縱向間距 8 m/環)防水和 φ50mm波紋管外包土工布排水;仰拱環向施工縫設置中埋式止水帶防水;變形縫處設置橡膠止水帶及聚硫密封膠防水,并設置排水暗槽排水,見圖 4。

5)當隧道內有單個漏水點時應埋設硬塑料管引排至洞內側溝。

6)初期支護后有大面積滲漏水或大股地下出露水時,采用圍巖注漿。

7)在開挖過程中,如發現底部有集中地下水出現,需埋設盲溝排水,盲溝采用外徑 89 mm,壁厚 3.5 mm的鋼花管內襯 φ80mm的塑料透水管組成,引排至隧道中心管溝。

8)隧道二次襯砌采用摻外加劑的防水混凝土,抗滲等級不低于 P8。

9)DK213+935～DK213+990、DK 214+730～DK214+860、DK218+771 ～ DK218+821、DK222+740～DK222+810、DK225+8～DK225+73段Ⅴ級圍巖斷層破碎帶地表水及地下水較發育,設計采用 5 m超前預注漿堵水。

10)DK213+350～DK213+410、DK213+905～DK213+935、DK213+990 ～ DK214+20、DK218+509～ DK218+555、DK 219+360 ～ DK219+410、DK227+533～DK227+574段Ⅳ級圍巖接觸帶地表水、地下水較發育,設計采用開挖后 3 m徑向注漿。

圖2 Ⅱ級圍巖地段中心管溝示意(單位：cm)

圖3 無縫地段防排水系統斷面布置示意

圖4 施工縫防水示意(單位：cm)

3 隧道防排水設計優化

防排水設計優化主要是根據隧道施工中遇到的各種情況,由設計院提出相應的對策,確保隧道防排水滿足運營要求。

1)當隧道內有單個漏水點時應埋設硬塑料管引排至洞內側溝。

2)全隧道側溝、中心管溝、環縱向排水盲溝、連接側溝與集水井的橫向排水管必須保持疏通,站后施工單位在施工完畢時應及時清理建筑垃圾,做到“工完料清”,對隧道側溝施工的薄弱質量通病(如施工縫、蜂窩、麻面等)要加強施工質量控制,保持隧道排水通暢。

3)設計中隧道無砟軌道道床板與中心明溝之間兩側各 90 cm寬地段設置有 2%橫坡,在施工過程中嚴格控制,必要時開槽引排,禁止無砟軌道底板積水現象發生。

4)開通后,建立定期排水系統維修養護機制。

5)對于地下水出露較大的地段,為確保仰拱及底板結構安全,結合工程實際按照“釋壓排水”的原則進行處理。

①在隧道地下出露水量較大的地段,所有Ⅱ級圍巖底板地下出露水地段隧道中心管溝檢查井在找平層下(即檢查井蓋板面下約 40 cm)向四周鉆設引水孔,橫向引水孔應穿透檢查井側墻深入圍巖中,縱向應穿透檢查井側墻深入至中心管溝兩側碎卵石濾層中,檢查井縱、橫向兩端各布設兩孔,橫向布孔不得破壞隧道側溝至檢查井的排水管。引水孔孔徑為 φ50 mm,插入 φ50 mm壁厚 3.5mm鋼花管,見圖 5。

②在隧道地下出露水量較大地段,沿隧道中線排水槽布設引水孔,引水孔孔徑為 φ42 mm,引水孔縱向間距 1.0m,引水孔由隧道中線向橫向兩側的外傾角為 40°,深入圍巖中不小于 50 cm,引水孔中插入 φ42 mm壁厚 3.5mm鋼花管,將地下水引排至中心管溝或中心排水槽,縱向引水孔間距可根據現場具體情況和引水效果進行適當調整,見圖 6。

③在隧道地下出露水量較大的地段,所有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖底板地下出露水地段在中心管溝檢查井無砟軌道墊層 C30混凝土底高程處向下鉆設引水孔,引水孔深入圍巖中不小于 50 cm,插入 φ50 mm壁厚 3.5 mm的鋼花管。

圖5 有仰拱襯砌段集水井引水孔布置(單位：cm)

圖6 隧道無砟軌道底板地下出露水處理示意(單位：cm)

4 建議

1)隧道無砟軌道道床板與中心明溝之間兩側各90 cm寬地段設置有 2%橫坡,必要時開槽引排,禁止無砟軌道底板積水現象發生。

2)在后續鐵路無砟軌道隧道設計時,適當加密隧道底部排水措施,如適度擴大中心管溝周圍的反濾層,保證排水效果。

3)在后續鐵路無砟軌道設計時,無砟軌道底板與隧道底板間采用界面劑進行防水。

4)如遇到局部地下出露水量較大時,可借鑒武廣鐵路隧道地下出露水治理的成功經驗,在側溝鉆垂直孔釋壓排水。

5)全隧道側溝、中心管溝、環縱向排水盲溝、連接側溝與集水井的橫向排水管必須保持疏通,站后施工單位在施工完畢時應及時清理建筑垃圾,做到“工完料清”,對隧道側溝施工的薄弱質量通病(如施工縫、蜂窩、麻面等)要加強施工質量控制,保持隧道排水通暢。

6)開通后,建立定期排水系統維修養護機制,及時進行養護維修。

[1]張民慶,孫國慶,彭峰.圓梁山隧道高壓富水區徑向注漿技術研究及應用[J].隧道建設,2004(05)：21-27.

[2]王汝澄.鐵路隧道防排水有關問題的探討[J].隧道建設,1994(02)：5-9.

[3]劉文武,史煥祥.鐵路隧道防排水工程的質量控制[J].鐵道建筑,2004(08)：48-49.

U453.6

B

1003-1995(2010)03-0037-03

2009-12-15;

2010-01-20

喻天金(1964— ),男,武漢市人,高級工程師。

(責任審編 王 紅)