齊海鋒

隨著高速鐵路運營里程的逐漸增加,隧道工程也將得到很大的發(fā)展,隧道工程對地下水環(huán)境的影響是一個迫在眉睫的新問題。由于這種影響具有很長的“滯后性”,目前還未引起人們的普遍重視,但其所導(dǎo)致的結(jié)果則足以令人咋舌。地下水是有限而不可代替的自然資源,是生態(tài)環(huán)境的基本要素,在水資源匱乏的今天,應(yīng)重視對地下水環(huán)境的保護(hù)。必須科學(xué)地、謹(jǐn)慎地處理好隧道與地下水的關(guān)系,若處理不當(dāng),將影響到整個的生態(tài)環(huán)境,造成不良的社會、經(jīng)濟后果。

1 問題的提出

隧道施工后造成地下水位下降的例子層出不窮。例如高速公路中寮隧道,長度1 800 m,最大埋深232 m,隧道貫通后最大水位下降9 m。太中銀鐵路呂梁山隧道,長度20 785 m,線位低于水位線20 m～40 m。施工完成后將造成峽口泉域和吳城泉域分水嶺改變、小泉小水干枯衰減。

現(xiàn)在設(shè)計的大量隧道防排水貫徹的大的原則為“以堵為主,防、堵、截、排相結(jié)合,因地制宜,綜合治理”,但是遇到水量比較大的隧道還是以排為主。隨著我國對環(huán)境問題重視的提高,隧道開挖對地下水的影響將很大程度破壞地下水資源。根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境法》和《中華人民共和國水資源保護(hù)法》指出,開采礦藏或者興建地下工程,因疏干排水導(dǎo)致地下水位下降、枯竭或者地面塌陷,對其他單位或個人的生活和生產(chǎn)造成損失的,采礦單位或者建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)采取補救措施,賠償損失。

從長遠(yuǎn)考慮,為了更好的處理好隧道與地下水的問題,本文提出了全封閉的隧道防水設(shè)計理念,當(dāng)然這種設(shè)計考慮環(huán)境的同時也相應(yīng)的提高了造價。但是從保護(hù)環(huán)境的長遠(yuǎn)考慮,這將是隧道洞內(nèi)防排水發(fā)展的必然方向。

2 現(xiàn)行隧道洞內(nèi)防排水設(shè)計

隧道防排水貫徹“以堵為主,防、堵、截、排相結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的原則,根據(jù)隧道長度、氣象條件、地下水的性質(zhì)及發(fā)育程度,采取有針對性的防排水措施,達(dá)到防水可靠,經(jīng)濟合理的目的。

1)隧道設(shè)置雙側(cè)水溝,隧道環(huán)向盲溝采用φ 50 mm單壁打孔波紋管,縱向兩側(cè)墻角設(shè)置φ 80 mm雙壁打孔波紋管,縱向盲溝設(shè)三通與邊墻進(jìn)水孔相連。2)隧道在初期支護(hù)和二次襯砌間鋪設(shè)土工布及防水板,防水板鋪設(shè)范圍:隧道拱頂至邊墻下部引水管,防水板采用厚度1.5 mm,EVA高分子防水材料的定型產(chǎn)品,幅寬2 m～4 m,盡量選用寬幅防水板,減少焊縫。防水板背襯400 g/m2無紡布,防水板與土工無紡布配合使用;拱墻環(huán)向、墻腳縱向設(shè)盲溝,并與側(cè)溝分段連通。環(huán)向盲溝間距按8 m考慮,集中出水處加密設(shè)置一道。3)對淺埋、偏壓及斷層破碎帶地段采用小導(dǎo)管注漿加固地層并止水。4)襯砌采用防水混凝土,其抗?jié)B等級不低于P8。5)二次襯砌施工縫環(huán)向間距10 m設(shè)置一道、縱向通長設(shè)置兩道;縱向施工縫設(shè)中埋橡膠止水條+涂刷混凝土界面劑,環(huán)向施工縫設(shè)外貼式塑料止水帶+中埋橡膠止水帶;變形縫設(shè)中埋橡膠止水帶及塞填材料。

3 全封閉的隧道洞內(nèi)防排水設(shè)計理念

隧道防排水應(yīng)貫徹“以堵為主,防、截、堵、相結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的原則,杜絕地層內(nèi)地下水通過隧道排出。襯砌內(nèi)采用全封閉的結(jié)構(gòu),這樣就可以不改變原有地層內(nèi)的水系,修建成的隧道就像在山體中插入一根比較粗的鋼管一樣。當(dāng)然這樣需要比較高的建設(shè)費用,但是卻很好的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,保護(hù)了地下水資源。

1)加強超前地質(zhì)預(yù)報:采用地質(zhì)雷達(dá)與超前鉆孔相結(jié)合的方法,探測對象主要是斷層破碎帶地下水的儲藏狀況,以便及時采取對策。2)加強超前支護(hù)設(shè)計:當(dāng)發(fā)現(xiàn)前方地質(zhì)很差時采用洞內(nèi)長管棚超前支護(hù)。這樣處理可以大大減輕后期地下水對施工的影響以及作用在支護(hù)上的靜水壓力。3)注漿止水,在隧道的周圍形成一個完整的注漿圈,注漿圈不但可以降低圍巖的滲透系數(shù),還可以承擔(dān)一部分的地下水壓力。并且有了注漿圈的存在,可以降低初期支護(hù)和二次襯砌施工時的施工危險。4)隧道在初期支護(hù)和二次襯砌間鋪設(shè)土工布及防水板,土工布及防水板要有足夠的耐久性。不再設(shè)置環(huán)向盲管和縱向盲管。5)加強初期支護(hù):使初期支護(hù)的承載能力能夠承擔(dān)全部設(shè)計的土壓力荷載,以充分滿足施工階段的需要,確保施工安全。6)加強二次襯砌:二次襯砌按承擔(dān)全部靜水壓力考慮,因為防水層施作在二次襯砌與初期支護(hù)之間,初期支護(hù)是不防水的,盡管要求二次襯砌與初期支護(hù)必須密貼,但是一般其間存在空隙,因此將會在二次襯砌的外表面產(chǎn)生靜水壓力。7)襯砌自防水:襯砌采用防水混凝土,其抗?jié)B等級不低于P8,甚至更高。

4 結(jié)語

地下水隧道開挖必然要面對的一個問題,全封閉的隧道內(nèi)防排水設(shè)計理念雖然增加了工程的造價,但是從長遠(yuǎn)和立足后代的觀點考慮,全封閉的隧道內(nèi)防水有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù),尤其是山嶺地區(qū)地下水資源的保護(hù)。在全封閉的隧道內(nèi)防水設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點:

1)對水下地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確度問題,特別是如何取得有關(guān)各種地層滲透參數(shù)是很重要的,不然將會使設(shè)計遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離實際情況,從而使設(shè)計過于保守或造成工程隱患。2)二次襯砌的結(jié)構(gòu)設(shè)計。因為二次襯砌要承受水壓,所以要準(zhǔn)確定位水位線,計算水壓,最終計算襯砌合理厚度,保證整個隧道結(jié)構(gòu)的運營安全。3)加強施工組織,保證施工安全與質(zhì)量,全封閉施工水壓較大,應(yīng)注意施工安全;防水板的焊接要嚴(yán)密,施工縫的密封要好。

[2] TZ 331-2009,鐵路隧道防排水施工技術(shù)指南[S].

[3] 高寶玉.太中銀鐵路呂梁山隧道對水環(huán)境影響的探討[J].山西水利科技,2008(4):131-132.

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[5] 張成平,張頂立,王夢怒,等.高水壓富水區(qū)隧道限排襯砌注漿圈合理參數(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2007(11):55-56.

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