郭高峰

摘 要 神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路雞鳴驛隧道既有線路位于大準(zhǔn)鐵路雞鳴驛至廟溝站間，全長(zhǎng)1 593.07m，為曲線隧道。洞身穿越渾河右岸的中低山地帶。由于列車長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，隧道內(nèi)邊墻至拱頂均出現(xiàn)滲水、漏水現(xiàn)象，由于結(jié)冰凍脹，導(dǎo)致水溝局部開(kāi)裂，使水滲入路基內(nèi)部，引發(fā)路基下沉。需對(duì)該隧道病害段進(jìn)行綜合勘察，查明隧道地下水埋藏情況、水害通道及含水低阻異常地質(zhì)體的分布，為隧道病害防治提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 大準(zhǔn)鐵路；隧道；病害；勘探；成果

中圖分類號(hào) U21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0202-02

神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路雞鳴驛隧道既有線路位于大準(zhǔn)鐵路雞鳴驛至廟溝站間，全長(zhǎng)1 593.07m，為曲線隧道。隧道進(jìn)口距離雞鳴驛村約1km，洞身穿越渾河右岸的中低山地帶。

隧道內(nèi)邊墻至拱頂均出現(xiàn)滲水、漏水現(xiàn)象，此外，在隧道小里程方向隧道內(nèi)排水溝存水量較大，加上當(dāng)?shù)貧鉁剌^低，水溝經(jīng)常結(jié)冰、填滿水溝，由于結(jié)冰凍脹，導(dǎo)致水溝局部開(kāi)裂，使水滲入路基內(nèi)部，引發(fā)路基下沉。雞鳴驛既有隧道的一號(hào)隧道出口的保溫水溝從道床下右拐過(guò)渡到右側(cè)與雞鳴驛二號(hào)隧道右側(cè)水溝銜接，隧道內(nèi)水溝排水不暢，以K171+304為界，大里程方向水溝無(wú)法排水，致使隧道內(nèi)地表水不能及時(shí)排至洞外。

為了確保大準(zhǔn)鐵路的正常運(yùn)營(yíng)，需對(duì)該隧道病害段進(jìn)行綜合勘察，查明隧道地下水埋藏情況、水害通道及含水低阻異常地質(zhì)體的分布，為隧道病害防治提供依據(jù)。

1 雞鳴驛隧道內(nèi)部綜合勘察的目的

1）充分搜集既有的地質(zhì)環(huán)境、水文、氣象、工程資料、隧道病害情況等相關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上以工程地質(zhì)配套理論和方法進(jìn)行宏觀研判。

2）采用綜合勘察手段查清雞鳴驛隧道所處的地質(zhì)環(huán)境及坡體結(jié)構(gòu)，充分分析隧道病害形成的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地下水發(fā)育特征和分布規(guī)律。

3）對(duì)隧址區(qū)巖體裂隙分布與發(fā)育特征進(jìn)行探測(cè)分析，對(duì)確定的重大異常部位，采用高精度物探方法分析。

4）分析隧址區(qū)含水低阻異常體的位置和分布形態(tài)，全面徹底查清隧道病害分布與水害通道，對(duì)確定為含水通道或含水部位的地層采用工程鉆探的方法進(jìn)行驗(yàn)證，并采取試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，確定隧道圍巖的物理力學(xué)、水理性質(zhì)、熱力學(xué)等相關(guān)參數(shù)，為工程整治設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確資料。

2 隧道布置、特征情況

隧道內(nèi)部布置：

1）隧道襯砌全部采用模筑混凝土，對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用200號(hào)混凝土曲墻式襯砌，Ⅳ、Ⅴ類圍巖和中部局部Ⅲ類圍巖采用150號(hào)混凝土直墻式襯砌。支護(hù)方式為錨噴，洞門(mén)為漿砌片石及預(yù)制塊。襯砌成形后隧道截面呈馬蹄形，寬約6m，高約6.2m。

2）洞內(nèi)設(shè)單側(cè)水溝，1#隧道于線路左側(cè)，2#隧道于線路右側(cè)。1#隧道K159+456～K159+756采用保溫水溝，洞內(nèi)有水地段襯砌背后每隔10m設(shè)一條盲溝，截面100×50cm（深×寬），盲溝底設(shè)滲水孔與水溝連通。

3 勘察內(nèi)容

以鉆探工程配合地球物理勘探，詳細(xì)查明本次勘察范圍地層分布特征；以物探（高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)）為主，結(jié)合水文地質(zhì)理論，查明隧址區(qū)地下水分布特征、水害通道及含水低阻異常體的分布，分析其對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的影響。另外，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)勘察區(qū)進(jìn)行了工程測(cè)量及地形圖測(cè)繪；采集巖土（水）樣，獲得該區(qū)地下水化學(xué)類型、巖體力學(xué)、水理及熱力學(xué)參數(shù)，為隧道病害治理提供詳實(shí)依據(jù)。

3.1 工程測(cè)繪

本測(cè)區(qū)南北邊界線位于雞鳴驛隧道中心線南、北各一千米處，東西邊界線位于隧道東西進(jìn)出口，具體測(cè)圖范圍為矩形，測(cè)區(qū)面積約4km2。測(cè)區(qū)地勢(shì)為東西兩側(cè)較高，中部較低，海拔高程1 100m～1 300m。

3.2 鉆探

本次勘察設(shè)計(jì)10個(gè)鉆孔，總進(jìn)尺600m，實(shí)際共施工10個(gè)鉆孔，工程量601.3m。

1）上部松散層采用Φ108mm直徑的合金或螺旋鉆具鉆進(jìn)，泥漿護(hù)壁，鉆探回次不大于1.5m，然后取樣。取樣鉆孔必須清底，沉渣不超過(guò)5cm。

2）基巖鉆進(jìn)采用XY系列巖芯鉆機(jī)，使用Φ108mm直徑的合金或金剛石鉆頭鉆進(jìn)。采用清水護(hù)壁，使用巖芯管鉆取巖芯，取芯回次不大于2.0m。遇到漏失嚴(yán)重時(shí)可改用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，但水文地質(zhì)鉆孔必須在鉆孔鉆進(jìn)施工結(jié)束后用清水反復(fù)沖洗，直至達(dá)到抽水試驗(yàn)要求。金剛石鉆頭和上部軸承必須經(jīng)常檢查，以保證巖芯采取率達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3）鉆孔全孔取芯。鉆孔基巖巖芯采取率不低于85%，其它地層不低于60%。

4）編錄人員嚴(yán)格遵守編錄細(xì)則規(guī)定。描述人員記錄應(yīng)認(rèn)真、及時(shí)、真實(shí)可靠，按回次進(jìn)尺逐次記錄，嚴(yán)禁事后追記。

5）鉆進(jìn)過(guò)程中做好簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，分層觀測(cè)地下水位，終孔24小時(shí)后再次觀測(cè)水位。

6）鉆探開(kāi)工前，所有鉆探人員必須認(rèn)真聽(tīng)取項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)鉆探的技術(shù)要求和鉆探技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹的詳細(xì)鉆探技術(shù)方案。

3.3 地球物理勘探

3.3.1 高密度電法

本次設(shè)計(jì)的電法勘探布置方法是：沿隧道走向，在拱頂和自拱頂向隧道兩側(cè)各20m、35m處共布置五條縱測(cè)線，每條測(cè)線長(zhǎng)約1 920m，電極間距6m～8m。垂直于隧道走向再布置若干條，已驗(yàn)證不同測(cè)區(qū)參數(shù)。本次高密度電法共設(shè)計(jì)布設(shè)1 920個(gè)點(diǎn)，以有效分析隧址區(qū)的含水層分布、斷層帶和地層異常區(qū)分布。

實(shí)際作業(yè)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整電極間距為6m，地面高密度電法測(cè)線20條，勘探線長(zhǎng)度19.674km，深度不小于120m測(cè)點(diǎn)2 099個(gè)。

3.3.2 地質(zhì)雷達(dá)

為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的測(cè)試效果，本次探測(cè)設(shè)計(jì)縱向測(cè)線12條（通長(zhǎng)測(cè)線6條，水害地段測(cè)線12條，經(jīng)過(guò)資料分析后，對(duì)重點(diǎn)部位再加密），分別在縱向拱頂、拱腰、邊墻布置測(cè)線，累計(jì)長(zhǎng)度19.52km。經(jīng)試驗(yàn)將參數(shù)設(shè)定后，每個(gè)天窗期測(cè)試2～4條。

4 隧道水害治理措施

雞鳴驛隧道主要存在襯砌結(jié)構(gòu)破壞、脫空、凍害、滲水等病害，其中水害為各個(gè)病害的促發(fā)因素，尤其在冬天，容易造成拱頂掛冰、排水溝結(jié)冰等現(xiàn)象，影響行車安全。因此，雞鳴驛隧道病害的治理，關(guān)鍵是治理水害。

通過(guò)對(duì)隧址區(qū)的勘察，已基本查清了隧道內(nèi)滲水來(lái)源與裂隙通道，圈定了含水異常地質(zhì)體的范圍，可以有針對(duì)性的對(duì)滲水病害進(jìn)行治理。雞鳴驛隧道水害治理應(yīng)采取“防”“排”“堵”相結(jié)合的綜合治理措施，各種措施的都有它的適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)。

4.1 “防”可從內(nèi)外兩方面進(jìn)行

內(nèi)防是指對(duì)已變形和存在裂縫的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)，采用合適的防水材料進(jìn)行涂刷，目前雞鳴驛隧道已經(jīng)采取過(guò)相應(yīng)措施，但單一措施收效甚微。

外防是對(duì)隧址地下水來(lái)源的補(bǔ)給區(qū)地表進(jìn)行防滲處理減少大氣降水的入滲，但該方法需要的處理面積大經(jīng)濟(jì)性差，而且會(huì)影響地表植被，產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題。

4.2 “ 排”也可分內(nèi)排和外排

內(nèi)排是指在隧道內(nèi)部修筑保溫排水溝，保證隧道內(nèi)的滲水能夠在任何時(shí)間順利排出，也可以在1、2號(hào)隧道接口豎井位置設(shè)置集排水裝置，直接從豎井處排除積水；其次，在隧址區(qū)地表應(yīng)修筑排水溝渠，盡量減少大氣降水的入滲。

外排可以采用施工疏干降壓井的辦法，降低病害附近地下水壓力或疏干地下水，來(lái)減小和消除水害。由于勘察區(qū)氣候較干旱，基巖裂隙水水量較小，根據(jù)地形地質(zhì)條件，可從外部施工水平排水鉆孔對(duì)富水區(qū)進(jìn)行抽排，減小隧道水害。鉆孔的開(kāi)孔位置可以選擇在堅(jiān)井附近，該處地表標(biāo)高1 160m左右，鉆孔方面與隧道走向平行，鉆穿含水異常區(qū)，預(yù)計(jì)長(zhǎng)度450m，終孔標(biāo)高1 150m左右。該孔口標(biāo)高低于含水異常區(qū)的地下水位標(biāo)高，地下水可自流排出，如遇豐水期水量較大時(shí)，可采用真空泵抽水抽氣，利用負(fù)壓增大排水量。

4.3 “堵”

對(duì)隧道拱頂、拱璧等存在脫空及不密實(shí)的地方進(jìn)行注漿充填，封堵水流通道。注漿時(shí)應(yīng)選擇好適合的封堵材料，現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)試驗(yàn)，確保封堵質(zhì)量，注漿壓力應(yīng)根據(jù)注漿段的靜水壓力進(jìn)行選擇，宜為水壓的2～3倍。

綜上所述，結(jié)合隧址區(qū)的水文地質(zhì)條件和含水異常體特征，應(yīng)采取“以排為主，排堵結(jié)合”的綜合治理原則。抽排地下水，可有效降低水害，從根本上解決地下水對(duì)隧道的影響。

5 勘察結(jié)論

通過(guò)對(duì)勘察成果綜合分析，得出以下結(jié)論：

1）隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)大的斷裂、褶皺等發(fā)育，地層巖性為第四系黃土和太古界桑干群片麻巖，巖體裂隙較發(fā)育，黃土覆蓋區(qū)地表沖蝕較嚴(yán)重，坡體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)其它地質(zhì)災(zāi)害類型，工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

2）隧址區(qū)含水層主要為第四系孔隙含水層和基巖裂隙含水層，地下水不發(fā)育，區(qū)內(nèi)地下水均向渾河河谷排泄，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

3）隧道內(nèi)滲水主要集中在1號(hào)隧道K170+260-650之間，根據(jù)水化學(xué)與同位素分析，其來(lái)源為基巖裂隙水，且隧址區(qū)的地下水補(bǔ)給源為單一的大氣降水，水害通道為上覆片麻巖節(jié)理裂隙和破碎帶。

4）根據(jù)物探成果及鉆探驗(yàn)證，隧址區(qū)含水地主異常地質(zhì)體主要分布在K170+462～K170+732段與K170+252～K170+318段，該區(qū)段巖體電阻率低，巖體風(fēng)化破碎較嚴(yán)重，不僅為地下水滲流的良好通道，也為地下水的富集儲(chǔ)存提供了有利的場(chǎng)所。

本次勘察查明了雞鳴驛隧道水害來(lái)源及水害通道，圈定了含水低阻異常地質(zhì)體的范圍，進(jìn)一步為隧道水害治理提供詳實(shí)資料、選取合理的治理措施。