【摘要】隧道施工防排水工作，一般應以排為主，采取截堵排相結(jié)合的綜合措施，但在實際的施工過程中，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況（地質(zhì)狀況、涌水量大小、水壓力、集中出水點的位置）選擇合適的治水方案，以達到快速、安全、有效的治水原則。

【關鍵詞】高原隧道 施工 防排水

隧道防排水施工是一項技術性很強的工作，尤其是處于富水區(qū)的高原隧道，技術難度不言而喻，能否成功的治水，不僅關系到隧道的施工質(zhì)量，更是隧道能否正常施工的關鍵。

下面就以關角隧道5#斜井為例，簡單介紹高原隧道治水的成功經(jīng)驗。

1 關角隧道5#斜井工程概況

新建關角隧道是目前國內(nèi)最長的鉆爆法施工高原隧道，也是西格二線的控制性工程。該隧道為兩平行的單線隧道，線間距40m，兩線通過間距420米的橫通道相連。

5#斜井位于青海省天峻縣境內(nèi)，青海湖西側(cè)，斜井井身設計長度為1935.63m，正洞單線分割長度4704米，斜井口高程3680.80m，斜井和正洞Ⅰ線交叉口處內(nèi)軌頂面高程3486.33，斜井平均坡度10.08%，最大坡度15%。

5#斜井正洞位于中等富水區(qū)，巖溶發(fā)育，局部裂隙水大，尤其夏季受青海湖暖濕氣流影響，涌水量較大，實測夏季平均日涌水量約2.8萬方。

由于正洞及斜井涌水量大，再加上斜井長度長，高差大等一系列原因，施工防排水問題成為制約工程順利進行的關鍵問題。

2 正確選用合理的治水措施

隧道施工防排水工作，一般應以排為主，采取截堵排相結(jié)合的綜合措施，但在實際的施工過程中，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況（地質(zhì)狀況、涌水量大小、水壓力、集中出水點的位置）選擇合適的治水方案，以達到快速、安全、有效的治水原則。

比如，對于關角隧道5#斜井：①隧道涌水以基巖裂隙水為主，況且基巖裂隙貫通，地表水對地下水補給較大，因此在洞頂位置設置截水溝截斷地表水流。②西寧方向地質(zhì)狀況復雜、圍巖破碎的Ⅳ級及以上圍巖，涌水量較大，采用超前帷幕注漿堵水。③地質(zhì)狀況較好段的集中涌水點采用集中點的徑向頂水注漿堵水。④對于大面積的散水，以排為主。

3 抽排水泵站設計

3.1 抽排水工作方式

掌子面積水采用移動潛水泵抽至斜井泵站，斜井已施工地段出水經(jīng)自然匯積到集水坑后引至附近的泵站水倉，泵站工作泵將水倉內(nèi)積水抽排至下一級水倉，如此接力抽排至井外。

3.2 泵站設計

5號斜井正洞承擔Ⅰ線2208m，Ⅱ線2496m的施工任務，均為灰?guī)r地層，屬于中等富水區(qū)，預測在該種地段施工中極易發(fā)生災害性突、涌水的可能。預測5號斜井正常涌水量約5650m3/d，最大涌水量12801m3/d；所擔負的正洞Ⅰ、Ⅱ線正常涌水量約15391m3/d，最大涌水量36940m3/d。根據(jù)實際的涌水狀況，按預測的最大涌水量，設置安全可靠的排水系統(tǒng)及應急備用電源；同時為降低風險后果，確保不發(fā)生長大段落的淹井，水泵配置也考慮了一定的風險應急能力。

實際施工中，經(jīng)過多個廠家水泵的比較，鑒于國產(chǎn)水泵在高原環(huán)境下無法達到額定的排水量及耐久性，難以滿足施工排水需要，最終選用了耐久性好、高效的進口S2.100.200.1600.4 （格蘭富）水泵（流量400m3/h，揚程70m）。根據(jù)實際排水量大小，在每個泵站配置4臺該格蘭富水泵，同時配備2臺型號為300WQ600-50-132（流量400m3/h，揚程50m）的國產(chǎn)水泵備用。另外根據(jù)斜井高差194.47m和水泵的揚程斜井設5級泵站。

4 治水方案的選擇和合理利用

4.1截水

針對隧道施工，截水主要是在洞頂?shù)乇聿扇∫欢ǖ拇胧┙財嗨?，從而減小對洞內(nèi)涌水的補給，減小洞內(nèi)水量和洞內(nèi)堵排水的的困難，達到治水效果。

如關角隧道，取樣地表水和隧道內(nèi)的水，經(jīng)水質(zhì)化驗對比，成分基本相同；另外冬季洞內(nèi)水溫較底，因此可基本判定地表水對洞內(nèi)水補給較大。因此可采取措施在洞頂?shù)乇硇藿厮疁?，減少雨水補給；另外如果有條件且成本不大的情況下，可在洞內(nèi)掌子面施工到河道下方時，適當?shù)母牡赖乇砗拥溃瑴p少河水補給。

4.2排水

隧道施工防排水以排為主，排的前提是“疏”。必須做好透水盲管的布置和出水點的導引，使排水水路暢通，才能保證排水效果。

4.2.1拱墻大面積淋雨狀的施工排水措施

以關角隧道5#斜井為例，洞身位于中等富水區(qū)，部分段落開挖支護完拱、墻呈淋雨狀。針對上述情況，實際施工過程中：①加密盲管，原設計中等富水區(qū)，環(huán)向盲管縱向8米一環(huán)，但根據(jù)實際情況，明顯滿足不了排水要求，因此增加到3～5米/環(huán)。并在施工過程中加密固定點，確保施工完襯砌混凝土后盲管暢通。②加強土工布的鋪掛質(zhì)量，土工布遇水重量變大，因此必須加密固定點。③加強防水板的鋪掛質(zhì)量，重點檢查防水板有無破損、焊縫質(zhì)量和鋪掛平順度、松弛度。

注意：針對整體水量較大的部分地段，鋪掛的土工布遇水變重，施工難度增大，影響鋪掛質(zhì)量，可采用雙層防水板（即在初期支護后緊貼著鋪掛一層防水板），第一層防水板引導水流，第二層防水板起防水效果。

4.2.2集中出水點的施工排水措施

針對集中出水點，如果水壓力不大的情況下，可以考慮集中引排到隧道水溝內(nèi)。

如Ⅱ線格爾木方向DyK293+104前后，在施工過程中，在左側(cè)邊墻處出現(xiàn)幾股涌水，拳頭大小般的涌水奔涌而出，開挖后半個月水量沒有明顯減小，因此考慮將水引到左側(cè)排水溝中。

4.3堵水

針對隧道施工，堵水主要是注漿堵水，可分為超前帷幕注漿堵水、徑向注漿堵水和集中出水點的頂水注漿堵水。如果施工過程中遇到涌水量較大，并且危及到施工安全，或影響到正常施工開展，則最有效的辦法就是進行注漿堵水。注漿堵水主要是封堵裂隙、隔離水源、堵塞水點，減小洞內(nèi)涌水量。

對水量、水壓較大的出水地段，應采用超前帷幕注漿進行堵水；對散狀出水應采取“以排為主”的方式進行施工，水量較大時，可采用徑向注漿堵水；對股狀集中涌水點，采取對出水點頂水注漿為主的方式進行治水。

4.3.1超前帷幕注漿堵水

關角隧道巖溶發(fā)育，在施工過程中要做好超前地質(zhì)預報和超前水平鉆探。如果探測到或?qū)嶋H過程中出水點水壓高、水量大，水流一段時間后水量并無明顯的減小，此種出水點的巖溶裂隙比較發(fā)育、通道發(fā)達，在不同的里程，其出水點的位置也不盡相同；或出水點水壓較低，但掌子面出水點較多，尤其初期為黃色帶泥狀涌水，隨著時間的推移，涌水量往往還會加大。

為保證施工安全，防止發(fā)生突水安全事故，對出現(xiàn)上述情況的掌子面考慮進行帷幕注漿。

如5#斜井Ⅱ線西寧方向DyK293+551處，掌子面底部、中部、拱部都不同程度的出現(xiàn)涌水，水量大，出水量約1200m3/h，水壓力大，噴射5～7米遠。

針對上述情況，正常施工已不可能，并且經(jīng)觀察水量并無減小，因此考慮對DyK293+554～DyK293+527（其中DyK293+554～DyK293+551段為止?jié){墻）段實施超前帷幕注漿進行堵水。

4.3.2 徑向注漿堵水

對于開挖后拱、墻出現(xiàn)大面積“淋雨狀”或多股小股狀的涌水段落，并且正常施工排水壓力較大，單純的盲管排水難以滿足排水要求，為了減小排水壓力、改善施工環(huán)境、減少運營期排水量，對出水段落采用徑向注漿。

比如斜井井身斜0+421～斜0+448段，該段呈大面積“淋雨狀”，且總體水量較大，考慮對前方正常施工的影響和后期的運輸條件等，采取徑向注漿堵水。

4.3.3 頂水注漿

集中出水點頂水注漿示意圖

開挖后局部出現(xiàn)集中涌水，且水量和水壓均較大，而其它部位并無明顯的集中出水點。為了減小洞內(nèi)涌水量，確保正常施工，對這種出水點采用頂水注漿。如上圖Ⅱ線DyK294+110左側(cè)起拱線部位出現(xiàn)集中涌水且水量較大，考慮頂水注漿。

通過實施注漿堵水，大量的地下水被封堵，保證了施工的正常進行，雖然掘進過程中不斷出現(xiàn)新的涌水點或涌水段落，但實施注漿堵水后，使大的集中涌水被分散，水壓力減小，整體上抽排水量減小，堵水效果明顯。

4.4 探放結(jié)合的處理方法

由于注漿堵水的實施過程中大部分工序被迫暫停，影響整體施工進度，況且一個循環(huán)的注漿堵水時間較長（一個循環(huán)帷幕注漿27米一般需要20～40天時間），成本也相應較大，因此在施工過程中，是否需要注漿要根據(jù)現(xiàn)場實際情況有所取舍。

通常情況下，遇到涌水整體較大但圍巖情況較好的情況，首先應先在掌子面的不同位置施做探孔，一方面可以起到放水效果，另一方面可以探明前方水量的大小和水壓力，為下一步的措施提供依據(jù)。

5 主體工程防排水施工質(zhì)量控制

5.1 防水板和土工布的掛設

拱墻襯砌與初期支護間設置防水板與土工布，仰拱部位根據(jù)實際情況在富水區(qū)仰拱底部涌水段設置防水板與土工布，另外在仰拱端頭沿環(huán)向施工縫鋪設一幅寬的防水板和土工布。

土工布鋪設前先割除初期支護上外露的鋼筋、鋼管、鐵絲等凸出物，并用水泥砂漿抹平。防水板在初期支護基本穩(wěn)定并驗收合格后進行鋪設。防水板與土工布分開鋪設，先在初期支護上鋪設土工布，再利用設置的粘結(jié)點（熱熔襯墊）把防水板用熱熔手法焊接，焊接應牢固可靠。鋪設防水板環(huán)向鋪設時，先拱后墻，先標出隧道中線，然后使防水板橫向中心線與隧道中線重合，將拱部焊接固定好后，向兩側(cè)下垂鋪設，邊鋪邊焊，下部防水板壓住上部防水板。

5.2盲管的安裝

隧道環(huán)向盲管通常為φ50軟式透水管，縱向盲管通常為φ75或φ80軟式透水管。對于富水區(qū)，環(huán)向盲管縱向間距必須根據(jù)實際情況安裝，要以散水能夠順暢的排出為目的，不能單純的依據(jù)設計間距設置，縱向盲管同樣根據(jù)水量大小布置彎出間距將水引向進水孔進而排到水溝中。

5.3止水帶的安裝

隧道襯砌環(huán)向施工縫一般采用中埋橡膠止水帶和外貼橡膠止水帶，縱向施工縫一般采用中埋鋼邊橡膠止水帶和外貼橡膠止水帶?？v、環(huán)向止水帶搭接處必須用熱熔焊機焊接密貼。

6 總結(jié)

隧道施工防排水是一項技術性很強的工作，涉及的面較廣、工序較多，在實際的施工過程中，應根據(jù)現(xiàn)場實際，結(jié)合設計圖紙和相關的規(guī)范要求施做，以安全、有效、快速的堵排水為施工目的。

【參考文獻】

[1] 王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術.北京：人民交通出版社，2010.5

[2] 鐵道部第二工程局.隧道.北京：中國鐵道出版社，2007.8