對公路隧道防排水工程的分析與研究

◎ 中鐵十九局集團第一工程有限公司 袁西東

1、工程概況

1.1 工程概況

某公路隧道工程平縱線形和隧道幾何尺寸、凈空斷面標準按照100KM/H行車速度的相關設計標準進行設計。該公路隧道工程分左右雙線施工，進口凈間距約22m。右線進出口里程為長1042m，底板最大埋深72.05m；左線進出口里程為長1106m，底板最大埋深68.45m，兩者均為曲線短隧道。本隧道地質特性復雜，地下巖溶水發育，地表水庫、水塘、暗河和泉眼都很多，地下水與地表連通性較好。該隧道所處區域海拔高程達到110.60-322.50m，相對高差約210m，地勢北高南低，進口位于斜坡上。隧道區域的植被較為茂盛。該隧道線路行進地段構造單元上位相鄰板塊活動帶之東偏南的位置，巖層整體呈東北向斜的單斜地層，無構造發育，巖層產狀600∠150，隧址區無斷層發育。根據目前國內相關工程的施工實例來看，針對該隧道富含以巖溶水為主的地下水，具有涌水量大、涌水集中等復雜的結構特點，如果施工中采取大量排水將措施將引起地下水水位大幅度下降，這也將會對襯砌結構、行車安全和生態環境造成不利的影響。因此，對該隧道設計采取“以堵為主、控制排放”的原則實施各項工程技術措施。

1.2 注漿堵水方案設計

隧道內的高壓水處理：對于隧道工程中的高壓水進行處理一般需要一定的時間才能完成，首先需要對隧道內高壓水進行全面的深入研究和系統的分析處理，結合常規的正面的封堵處理施工，和進行繞避施工的處理相結合的手段進行。進行繞避施工時需要提前對繞避位置進行全面系統的物探和超前鉆探的檢測過程，并對實驗數據進行分析處理，盡可能地掌握掌子面前方地高壓水裂隙、管道走向、水流方向等基本信息，最終通過系列的分析達到繞避施工通過的最終目的。高壓封堵注漿出水點的位置一般設計在探孔、炮眼或掌子面的施工部位上，施工中可以采用不同的封堵方法進行處理。如采用化學漿液與普通漿液相結合的處理方法；采用加寬、加深洞內的排水溝的處理辦法；采用混凝土擋水墻、預埋鋼管等排水管的處理辦法；施工中可以選擇使用TSP、超前探孔或地質雷達等探測儀器對管道的分布方向進行檢測判斷；還可以采用超前探孔注染料的方法判定水流方向等措施和手段進行相關的試驗檢測，最終達到對該隧道高壓水的分流減壓、封堵成功的注漿堵水施工技術。

該隧道在施工方案的設計上對于注漿的形式可以選擇使用徑向注漿、局部頂水注漿、超前預注漿等三種方式。隧道的施工方案要求在進行工程的施工過程中，對集中涌水點進行局部頂水的注漿施工處理；對已開挖地段大面積淋水的地段采用徑向注漿的堵水處理措施。對未開挖地段，根據地質勘測資料、超前探水及施工工作面的滲水量情況，對于集中涌水點實施局部頂水注漿或超前注漿堵水等處理措施。對開挖后出現大面積滲水、淋水的施工工作面按相關設計資料的要求預鉆徑向注漿孔處理，在隧道施工工序能調整開時，立即進行周邊徑向的注漿等施工處理，以減少工作面的涌水量，從而最終達到加快施工進度的目的。對于掘進后的洞壁裂隙出水和滲滴水，可先采用化學漿液對裂隙出口進行封堵再作處理。

2、公路隧道防排水技術應用

2.1 注漿材料

根據隧道注漿堵水及地層加固的基本要求，從方案的可行性、可靠性、無毒性污染、可操作性強等特點綜合考慮，建議選擇采用三種注漿材料，即：普通水泥單液漿、水泥-水玻璃雙液漿、TGRM單液漿。

2.2 注漿設備

（1）鉆機蹦出選擇使用ZYG-150型液壓旋轉式壓鉆機和YQ-100型風動鉆機，該兩種施工機械的特點各有所長，在隧道施工過程中配合使用。

（2）注漿泵施工中以KBYS/70全液注漿泵和ZG6310雙液注漿泵為主，KBYS/70全液注漿泵主要用于小流量的雙液注漿，ZG6310雙液注漿泵用于大流量注漿。

2.3 注漿施工工藝

（1）測量放線

根據方案設計的要求采用全站儀對相關坐標進行測量，并放出各鉆孔的正確位置，對鉆孔及孔點的高程進行全程的監控。

（2）鉆機就位

鉆機就位施工需要將巖芯鉆機安放在施工孔的位置上，安裝要求鉆機平穩，安裝過程中需要使用水平尺進行校平。

（3）成孔

成孔施工需要采用回轉鉆進的方式進行施工，并取上巖芯進行試驗檢測描述，用以探明巖層的基本特性，其余注漿孔可以采用氣動潛孔錘的鉆進形式。鉆孔開孔的孔徑為Φ1l0m，注漿段鉆孔孔徑Φ91mm。

（4）清孔

當對某一注漿段鉆孔完成后，可以采用脈沖法或氣水聯合沖洗法進行沖洗鉆孔的施工過程，施工過程中應對巖粉嚴格的清理干凈，達到施工的孔口返出清水的狀態方可。

（5）簡易壓水試驗

在清孔的施工工序進行完畢后，在注漿段上部0.5m處采用止漿塞進行處理，作簡易的壓水試驗，從而得出注漿段單位吸水率值，并對注漿段簡易壓水試驗單位析水率值達到終孔要求的標準。

（6）制漿

施工中采用三級攪拌法進行配置施工漿液，第一級：使得粘土在上方攪拌桶里加水水化；第二級：根據配方要求在上方攪拌桶里加入水泥進行混合攪拌，攪拌后的漿液流入下一級稍小的攪拌桶里；第三級：根據漿液配方要求在攪拌桶里先后加入緩凝劑磷酸二氫銨、速凝劑水玻璃并進行攪拌，達到方案要求后即可完成操作。

（7）壓漿

將止漿塞下至注漿段上面的0.5m位置處，并擰緊止漿塞，用施工泵向孔內泵送漿液進行施工處理。鉆孔淺部原設計的前兩段注漿段注漿壓力為0.1～0.2MPa，后兩段注漿壓力為0.3～0.4MPa，以下各段均為0.5～0.6 MPa。為保證工程質量，可以在地層及注漿設備承受力允許的情況下提高注漿壓力。

（8）注漿段結束

當隧道某注漿施工段注漿過程中滿足以下相關設計注漿結束標準時方能按照結束處理。單孔結束標準為注漿壓力逐步升高到設計終壓數值，并繼續注漿10min以上，而且注漿結束時的進漿量小于20L/min，檢查孔涌水量小于0.2L/min；注漿結束判定標準：整個注漿循環結束后，在開挖面設置3～5個效果檢查孔，檢查注漿效果。全段注漿結束標準：所有注漿孔均已符合單孔結束條件，注漿后預測涌水量小于lm3/dm；或進行壓水試驗，在0.75Mpa的壓力下，吸水量小于2L/min。可認為這一注漿段已完成了注漿施工，可以進行上提止漿塞，并繼續注上一注漿段的施工工序。

（9）全孔壓水試驗

當全孔注漿施工過程結束后，需要在注漿的范圍內作一次壓水試驗以測試施工效果，如果未能達到要求則需要進行重新進行注漿的施工。

（10）封孔壓漿

當全孔壓漿施工達到設計效果要求后，可分段采用注入濃漿的形式進行封孔的施工步驟。在帷幕注漿的施工過程中，為了保證注漿的質量及取得良好的效果，可以在隧道施工地址設立數個監測孔以便進行工程施工監控。

3、結語

作者結合文獻資料，根據該隧道地質情況及勘察設計要求，在巖溶富水段采取“堵水防漏”的基本措施，施工中以“先探水、預注漿、后開挖、后注漿、再襯砌”的基本原則進行處理。使得該隧道在施工中能夠保證工期，按照設計要求很好的完成了工程施工及管理部分，也做到了有效堵水和快速施工的有機結合的施工要求。