富水粉細(xì)砂地層鐵路隧道降水施工技術(shù)

唐國志

摘 要：隧道是在鐵路建設(shè)過程中經(jīng)常會遇到的建設(shè)工程，而在富水粉細(xì)砂地層的隧道施工中，由于開挖面經(jīng)常出現(xiàn)涌水、涌泥、涌砂等現(xiàn)象，存在著塌方的風(fēng)險，嚴(yán)重影響施工安全、進(jìn)度、工期，在這種地質(zhì)條件下做好降水成為工程施工的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：隧道；降水；富水粉細(xì)砂；CRD工法

前言

隧道是在鐵路建設(shè)中經(jīng)常遇到的建設(shè)工程，而在一些富水粉細(xì)砂地層開挖隧道，開挖面涌水涌泥涌砂等會破壞圍巖的穩(wěn)定性，這就需要做好地下水降水，文章將就如何做好鐵路隧道的降水施工進(jìn)行介紹。

1 富水粉細(xì)砂地層簡介

在隧道施工中，富水粉細(xì)砂地層是一種施工難度較大的地層，這種地層圍巖的成巖性較差，圍巖在土質(zhì)較為干燥時，土質(zhì)的情況較為穩(wěn)定，而當(dāng)施工路段處于地下水較多的地段時，由于其長期受到地下水的浸泡侵蝕，再加上施工作業(yè)時會造成一些擾動，容易產(chǎn)生塌方的危險，同時由于地下水的原因會造成施工路段出現(xiàn)涌水、涌泥、涌砂的現(xiàn)象，對于在此地層上進(jìn)行隧道施工造成了極大的困擾，而且在這種地質(zhì)條件下，其他措施如管棚，注漿等，效果都不太理想，工法大都采用六部CRD法。

2 第三系富水粉細(xì)砂地層施工中需要注意的問題

在第三系富水粉細(xì)砂地層進(jìn)行隧道施工時會面臨著如下地層狀況：富水粉細(xì)砂地層隧道施工的圍巖質(zhì)地較軟，其所含有的土質(zhì)多為泥質(zhì)弱膠結(jié)整體的巖石性不高、滲透系數(shù)小、地下水的水位較高，土層中的含水率為4%-19%之間，含水率較高。由于此種土層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻，造成土層中的地下水的滲透以孔隙滲水為主，使得整段的土層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。粉細(xì)砂巖中的土層結(jié)構(gòu)、膠結(jié)以及土壤中的含水情況各部分各不相同，同時當(dāng)進(jìn)行鐵路隧道施工時，由于受到地下水的滲透浸泡影響以及其他因素的影響，使得鐵路隧道的開挖面的土壤的穩(wěn)定性隨著時間的持續(xù)而顯著降低，極大的增大了鐵路隧道的難度。同時在此種土層中進(jìn)行施工時會面臨著以下問題：（1）由于受到地下水的浸泡導(dǎo)致鐵路隧道施工時的圍巖出現(xiàn)一定程度的軟化，從而造成鐵路隧道在進(jìn)行施工的過程中由于圍巖層之間的粘性層層缺失而導(dǎo)致土層的粘性下降，從而造成在施工的過程中導(dǎo)管的上方以及拱腳背后出現(xiàn)脫空，從而造成鐵路隧道的上斷面出現(xiàn)沉降變形致使隧道變形以及拱架接腿等地方無法進(jìn)行施工。（2）同時由于周邊的地下水位過高，致使在進(jìn)行鐵路隧道施工的過程中會受到地下水的影響，在進(jìn)行鐵路隧道的施工的過程中，由于地下水的壓力較大，容易形成水涌與砂涌的現(xiàn)象，同時水涌呈現(xiàn)的是噴射狀的，不容易進(jìn)行疏堵，滲水導(dǎo)致拱腳、基底受潮形成淤泥狀，不利于施工機(jī)械的展開，同時由于受到地下水的浸泡導(dǎo)致土層松軟，在進(jìn)行鐵路隧道施工的過程中在進(jìn)行下臺階的挖掘作業(yè)時經(jīng)常會出現(xiàn)大幅度的沉降，而平均沉降量通常會達(dá)到600mm以上，在進(jìn)行底板的挖掘時會突然出現(xiàn)一定的收斂，而收斂量的收斂值最大可以達(dá)到300mm以上。（3）在進(jìn)行鐵路隧道的作業(yè)時經(jīng)常會遇到水囊，水囊是指在地層中存在的積水區(qū)域，在進(jìn)行鐵路隧道的作用過程中遭遇到水囊而使得水囊中的水大量的涌出，從而造成突水涌砂，使得鐵路隧道中的掌子面以及拱墻后方的初期支護(hù)松脫，使得圍巖容易產(chǎn)生松動，容易因支護(hù)變形而導(dǎo)致的塌方。

3 粉細(xì)砂地層鐵路隧道綜合降水技術(shù)措施

由于富水粉細(xì)砂地層在受到地下水的侵襲下對鐵路隧道施工造成了極大的困難，在隧道施工過程中需要做好降水作業(yè)，主要有超前水平真空降水、臺階輕型井點降水及深井降水相結(jié)合的綜合降水技術(shù)措施。（如圖所示）

3.1 超前水平真空降水施工工藝

在開挖輪廓線拱頂120度范圍，施打一排超前水平降水管，外插角度6-10度，孔徑Φ70，管子采用Φ32無縫鋼管，環(huán)向間距0.75m。每排真空管采用Φ75主管連接，主管接入真空泵；支管包雙層100目濾網(wǎng)；支管和主管間采用32mm鋼絲軟管連接，并在連接部位加設(shè)閥門，控制管井降水。主管與真空泵間采用Φ75鋼絲軟管連接。

3.2 真空輕型井點降水施工工藝

在真空輕型井點降水的施工過程中采用的復(fù)式真空泵與離心式水泵和水氣分離器等的組成，同時根據(jù)降水位置的不同又可以將其分為臺階側(cè)壁豎向降水和掌子面水平降水等。同時對于真空井點的降水系統(tǒng)是由點井、鋼管連接管以及集水總管和一些抽水泵等組成，主管與支管采用的是不同直徑的PVC管，插入土層的井點降水管使用雙層的100目的過濾網(wǎng)進(jìn)行包裹過濾，并將井點降水管與抽水的主管相連接，主管直接與真空泵向連接，而對于主管與支管之間則可以采用透明鋼絲軟管進(jìn)行連接，并在各連接部分添加一定的閥門來對降水量進(jìn)行一定的控制，在進(jìn)行真空降水作業(yè)時需要保證真空負(fù)壓控制在-0.06MPa以下從而確保抽水量。對于真空輕型井點的降水管的埋設(shè)需要在降水支管的下端鉆孔，孔呈梅花狀，并在抽水管的頂端包裹過濾網(wǎng)進(jìn)行一定的過濾避免雜質(zhì)進(jìn)入到真空泵中造成泵的卡死，同時在降水管的固定上采用的是在降水管與所鉆孔的孔壁之間使用干凈的粗砂進(jìn)行填充，而后將鉆孔的孔口封緊。完成了對于真空輕型井點降水的管線的布設(shè)后，在進(jìn)行鐵路隧道的降水系統(tǒng)運行之前首先需要進(jìn)行試運行，確保管線的連接處無漏水、漏氣等現(xiàn)象，如果在試運行時發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)及時予以解決。同時對于抽水設(shè)備的供電需要具備備用線路，避免當(dāng)主線路供電出現(xiàn)問題時影響降水作業(yè)，由于此種方法主要依靠的是真空來實現(xiàn)降水的，因此，在進(jìn)行隧道的降水作業(yè)時需要定時對排水管線的真空度進(jìn)行一定的測量，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題需要及時予以處理。

3.3 深井降水的施工工藝

相較于真空輕型井點降水，深井降水管的井深要深的多，將降水管布設(shè)于斜井兩側(cè)邊墻部位，且各降水管的間距為10米，降水管在兩側(cè)呈梅花形進(jìn)行布設(shè)。對于降水管的挖掘使用正循環(huán)的工程鉆機(jī)來進(jìn)行鉆孔，并使用泥漿護(hù)壁成孔。完成了降水施工的管線布設(shè)后，需要進(jìn)行降水作業(yè)，在每座管井處使用一臺潛水泵與一臺真空泵以及兩座降水管井，所使用的潛水泵的排水量需要大于單座井的出水量，由于使用的真空負(fù)壓的方式來進(jìn)行抽水，對于管路中的真空度需要控制在-0.06MPa以下，在進(jìn)行降水作業(yè)時需要將兩臺泵同時開啟，且在進(jìn)行鐵路隧道的施工前需要保證抽水2天以上，鐵路隧道的降水施工需要沿著鐵路的施工線路進(jìn)行，并在施工完一座抽水井的基礎(chǔ)上立即投入抽水泵進(jìn)行抽水，保障隧道的正常施工。

4 結(jié)束語

在一些地下水較為豐富的路段進(jìn)行鐵路隧道的施工時，需要采用降水的方式來將地下水位進(jìn)行降低，避免其滲入到施工路段從而形成涌水、涌泥、涌砂等影響鐵路隧道的施工的現(xiàn)象發(fā)生。這種降水施工技術(shù)在實踐中經(jīng)濟(jì)可行，操作方便，并取得了明顯的效果，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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