高速公路長大隧道施工排水設(shè)計優(yōu)化

歐陽子文

（湖南尚上建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 長沙 410022）

0 引言

隨著我國高速公路的迅猛發(fā)展,公路交通逐漸蔓延到偏遠山區(qū),在高速公路工程中的長大隧道也日益增多[1]。長大隧道是一種長距離地下構(gòu)造物，相對于日常高速公路施工，工期長，資源占用大，對高速公路的整體施工速度和施工質(zhì)量具有決定性作用[2-3]。長大隧道斷面大、跨度大、埋深大、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，受地下水的不利影響極其嚴(yán)重[4-5]。如處理不當(dāng)，隧道在完工后，會影響行車安全，襯砌受壓掉片易造成行車安全隱患，造成不良社會影響[6]。本文以湖南省西部某新建高速公路中一長大隧道為例，針對施工中的排水設(shè)計問題進行了研究，分析了長大隧道涌水產(chǎn)生原因，優(yōu)化設(shè)計隧道排水設(shè)計方案，提出相應(yīng)的涌水治理措施解決施工中的排水問題。

1 工程概況

該隧道為本高速公路項目中一大重點控制性工程，平均海拔156.3m，隧道埋深約200m，左洞全長為3458m，右洞全長3627m，進出口皆為端墻式洞門。結(jié)合地勘報告與設(shè)計資料，隧址區(qū)地層巖性屬于個舊組上段，主要為石灰?guī)r和大理巖，局部夾雜白云巖，巖性為IV 級，有局部巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象，隧道穿越多條不同的構(gòu)造帶，施工過程中常出現(xiàn)較大的涌水現(xiàn)象，高峰期掌子面涌水量可達 450m3，在該地區(qū)較為罕見，試用常規(guī)的注漿工藝進行封堵，未有預(yù)期效果，同時該地區(qū)為國家二級水源保護地，不能進行鉆孔引流，處理該隧道的排水問題較為困難。

2 隧道滲水涌水產(chǎn)生的原因分析

隧道地處多條循環(huán)帶交叉范圍內(nèi)，隧道局部巖溶極為發(fā)育，山體表面天坑匯水面積較大，地下水極為豐富，通過巖溶管道滲入隧道，形成隧道內(nèi)涌水。

施工工期處于雨季之中，隧道場區(qū)內(nèi)雨勢大、降雨持續(xù)時間長，造成隧道入口出現(xiàn)大面積水淹，右洞淹水長度為278m，洞內(nèi)積水8512m3，左洞淹水長度為169m，洞內(nèi)積水7536m3。

隧道二襯內(nèi)原有設(shè)計排水系統(tǒng)的排泄能力不足，隧道內(nèi)有多處貫通橫向裂縫，二襯拱腳處水壓力較大出現(xiàn)涌水，局部出現(xiàn)射水，拱內(nèi)局部鉆孔即出現(xiàn)大量涌水。

3 隧道排水方案設(shè)計

原排水方案采用加大排水措施和引排等手段實現(xiàn)迅速減小襯砌背后水壓、排出巖內(nèi)滲水，通過隧道排水系統(tǒng)排出巖溶滲水，在人行橫洞和車行橫洞兩端通過高差控制，形成左右洞中心水溝排水的協(xié)同作用，在橫洞內(nèi)采用溢流墻、排水控制閥對水流進行控制。利用原生落水溶洞引流，增大隧道中心排水溝尺寸。隧道兩側(cè)設(shè)排水暗溝，輔助隧道中心的排水溝進行排水。在隧道襯砌施工過程中，由于地質(zhì)的構(gòu)造不確定性，常出現(xiàn)涌水或滲水，影響施工進度。利用水泵抽水可以逐漸消除工作面積水，但是當(dāng)進行新的工作面時，需要來回挪動管道、水泵、電纜等重復(fù)工序，并在挪動過程中可能對電纜、管道、水泵等造成損害，提高維護成本，影響施工進度。

圖1 隧道防水施工現(xiàn)場圖

經(jīng)過反復(fù)分析實際工程情況，決定在原隧道溶洞位置對隧道主洞內(nèi)襯砌進行局部擴大，設(shè)置消能池兼作沉淀砂池。首先將溶腔出水排入消能池內(nèi)，然后導(dǎo)入路面兩側(cè)排水溝或中部水溝。在富水段的二次襯砌區(qū)域內(nèi)，在路面兩邊排水暗溝側(cè)壁設(shè)置橫向?qū)埽捎脵M向?qū)苁占瘞r溶裂隙水，達到降低襯砌后背水壓的目的。采用限排措施，對富水段圍巖周邊進行注漿封閉，減少隧道巖溶裂隙水的滲入量。圍巖加固圈厚度大于3.5m，打孔深度為4.5m，鉆孔間距為1.5m×1.5 m梅花陣形布置。

圖2 排水設(shè)備機組布置示意圖

在雨季應(yīng)加大防排水技術(shù)使用力度，根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查與地勘資料對隧道內(nèi)富水量明顯偏高段的排水系統(tǒng)應(yīng)進行優(yōu)化設(shè)計，隧道襯砌與洞內(nèi)排水系統(tǒng)排水能力須滿足高峰期3倍的安全系數(shù)，確保隧道運營安全。按照排水施工設(shè)計方案，在長大隧道施工的出水位置、水量、周期變化以及水質(zhì)成分進行實時觀測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)不斷調(diào)整排水工程的技術(shù)方案，采取針對性的方案，阻止大隧道滲漏情況的出現(xiàn)，根據(jù)實時情況進行技術(shù)調(diào)整，對防水材料進行檢測抽查，保證所使用的防水材料符合實際的防排水要求。在進行防水板施工之前，確保板材平整度，避免使用損壞的防水板，在安裝中保持防水板掛點間距合理，在凹凸處設(shè)置掛點，保證防水板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。對于施工區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的施工縫與沉降縫，用止水帶進行防水處理，在混凝土噴注環(huán)節(jié)，注意保護止水帶，確保其防水作用的持續(xù)發(fā)揮。在施工中如果發(fā)現(xiàn)止水帶破損等情況，應(yīng)立即組織人員進行修補。

4 總結(jié)

長大隧道在施工中出現(xiàn)涌水、突水現(xiàn)象是高速公路富水巖溶隧道施工中常見的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象之一，對施工人員生命安全造成威脅，影響隧道施工的順利進行和整個工程的施工進度。通過本文因地制宜地優(yōu)化排水方案有效地控制了突水現(xiàn)象并確保了掌子面圍巖的穩(wěn)定，成果有助于指導(dǎo)隧道地質(zhì)勘察設(shè)計及為隧道涌水治理的設(shè)備研發(fā)提供幫助。