趙 芳

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴陽 550002)

1 概 述

黔中水利樞紐工程位于位于貴州中部，地處株六復(fù)線經(jīng)濟帶的核心部位，是貴州省城市最密集、工業(yè)基礎(chǔ)最好、人口最集中的地區(qū)。一期工程的任務(wù)是以灌溉和城市供水為主、兼顧發(fā)電等綜合利用。包括水源工程、一期輸配水工程。輸水工程包括總干渠工程、桂松干渠工程、一期支渠工程。其中桂松干渠總長84.77km，從桂家湖水庫取水，自流到雙堡巖山院，設(shè)革寨1號泵站、2號泵站提水后，分別進入貴陽紅楓湖水庫，松柏山和花溪水庫。

桂家湖水庫取水為庫內(nèi)取水，采用岸塔式取水口，進口設(shè)弧形工作門后和消力將有壓流轉(zhuǎn)變?yōu)闊o壓流后連接大山哨隧洞。大山哨隧洞全長8.64km，無壓隧洞，城門洞型斷面。引水設(shè)計流量14.571m3/s，加大流量16.963m3/s，隧洞底坡為1/3000。

大山哨隧洞是典型的長距離輸水建筑物隧洞，穿越巖溶山區(qū)，高水頭、滲水量大。如果不能處理好隧洞開挖和襯砌中隧洞排水問題，一方面會給開挖和襯砌施工帶來巨大的困難；另一方面也由于隧洞開挖降低了地下水，給穿越帶帶來一系列社會問題。

2 地質(zhì)評價

大山哨隧洞埋深10-200m。圍巖為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組第二段(T2g2)灰色中層灰?guī)r夾厚層白云巖和三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組第三段(T2g3)灰色、淺灰色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀平緩，120°-125°∠3°-6°。

隧洞均處在地下水位以下，巖溶發(fā)育，溶洞、地下河較多見，水文地質(zhì)極為復(fù)雜。開挖洞隙率5%-10%左右。多為地下水沿洞向向桂家湖低鄰谷排泄所形成的巖溶管道，隧洞滲水、涌水量較大。

強、弱風(fēng)化帶巖體為Ⅲ和Ⅳ類圍巖。

3 排水方案

3.1 永久排水方案

大山哨隧洞全長8.64km，埋深10-200m ，沿線穿越貴州云馬廠、5處村寨，水塘等建筑。隧洞均處在地下水位以下，巖溶發(fā)育，溶洞、地下河較多見。若隧洞設(shè)置排水孔，將降低地下水位線，影響沿線廠礦村寨居民的正常生活取水用水，且對周邊環(huán)境造成眾多不可估計的破壞[1]。故保持原生態(tài)，恢復(fù)地下水位是大山哨隧洞的設(shè)計原則。

根據(jù)多次對大山哨隧洞沿線地下水進行水質(zhì)化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)：沿線局部段水質(zhì)類型為[S]CaⅡ型，即為硫酸鹽鈣質(zhì)水。該類型水對混凝土結(jié)構(gòu)物無一般酸性型、碳酸型、重碳酸型、鎂離子型等腐蝕性，但對混凝土結(jié)構(gòu)物有硫酸鹽強腐蝕。

故經(jīng)過多方位考察研究、參照已建工程運行情況，大山哨隧洞永久襯砌不設(shè)置縱向排水及橫向排水孔，采用封閉式城門洞型襯砌。施工中考慮臨時排水措施，施工完成后逐漸恢復(fù)地下水位[2]。

大山哨隧洞水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水位高，不設(shè)置永久排水系統(tǒng)，隧洞襯砌將承受較大的水頭作用，為節(jié)約工程量，按地下水水頭、圍巖類別進行襯砌結(jié)構(gòu)分類設(shè)計，詳見表1。

表1 大山哨隧洞襯砌設(shè)計

3.2 臨時排水方案

大山哨隧洞線路長、地下水頭高、出水量大，水文地質(zhì)條件極其復(fù)雜，施工中排水設(shè)計極為重要。由于巖溶發(fā)育，巖層產(chǎn)狀平緩，隧洞開挖掘進過程中，地下水沿層面、裂隙集中或分散的通過隧洞排泄。

若采用抽排方式將水抽排至地表河流排向下游，地下水向隧洞內(nèi)排泄將造成局部帶地下水位下降，引起地表溶溝溶槽充填物下陷。而局部滲水地段在進行襯砌施工時，襯砌混凝土初凝前，滲水部位的水流會在高水壓的擠壓下穿透襯砌，形成滲水，給襯砌施工帶來極大的難度。

3.2.1 集中出水點處理

出水點的監(jiān)測和統(tǒng)計：施工開挖中，對隧洞樁號1+300-1+802段的涌水點分集中滲水點和分散相對集中滲水點進行檢測如下：

1)集中滲水點：①隧洞樁號1+300底板0.2m直徑的小溶洞涌出，初測涌水量11L/s。②隧洞樁號1+490右側(cè)墻起拱位置沿張開的裂隙集中涌出，初測涌水量10L/s。③隧洞樁號1+587豎井內(nèi)距地表10m左右，距隧洞頂板16m左右，沿張開裂隙集中涌出，初測涌水量35L/s。④隧洞樁號1+715左側(cè)距底板3m處沿張開的裂隙集中涌出，推出水量涌15L/s。⑤隧洞樁號1+800右側(cè)距底板3.8m處沿張開的裂隙集中涌出，初測涌水量 20L/s。⑥隧洞樁號1+802頂板上方有一45cm，圓形溶洞，基本上垂直隧洞頂板涌水，初測涌水量50L/s。

2)分散相對集中滲水：①隧洞樁號1+460--1+480涌水段，右側(cè)墻起拱位置沿層面涌水，初測涌水量16L/s。②隧洞樁號1+690--1+700全斷面涌水，現(xiàn)以做一次支護，初測涌水量25L/s。③隧洞樁號1+740隧洞涌水兩側(cè)起拱位置沿層面涌出，初測涌水量18L/s。④隧洞樁號1+760--1+780隧洞左右側(cè)墻沿層面涌水及頂拱沿張開裂隙涌水，初測涌水量35L/s。

3.2.2 處理方案

根據(jù)以上統(tǒng)計成果，對隧洞開挖出水點按出水流量大小進行分類。對較大的集中出水點進行洞內(nèi)封堵處理，以恢復(fù)地下水的補排關(guān)系并減少洞內(nèi)出水量。

1)對出水流量Q≤5L/s的出水點做好引排工作，暫時可不進行封堵。

2)對出水流量10L/s≥Q≥5L/s的出水點適當開挖后采用管道引排，然后采用快干混凝土封閉即可(見圖1)。

圖1 示意圖一10L/s≥Q≥5L/s

③對出水流量Q≥10L/s的出水點，進行擴挖后采用管道引排并在周圍增加鋼支撐，同時采用C10混凝土(快干水泥)等材料對管道和巖層的周邊空腔進行封堵，封堵完畢并達到強度后，采用反壓灌漿的方法將出水點徹底封閉(見示意圖2)；

圖2 示意圖二Q≥10L/s

3.2.3 防水層及排水處理

隧洞開挖后對出水點進行排水和封堵處理，但由于出水點多，出水量大，壓力大，且隧洞圍巖呈水平狀，有大量沿層面的分散出水點，對隧洞襯砌施工帶來了困難，如襯砌混凝土初凝前，滲水部位的水流會在高水壓的擠壓下穿透襯砌，形成滲水等。故針對襯砌施工，進行了以下處理措施。

1)邊墻滲水段：

邊墻滲水段襯砌在初期支護(或隧洞巖面)與襯砌之間鋪設(shè)分離式防水層，防水層背后設(shè)置Ф50環(huán)向盲溝(由Ф50排水盲管組成)，每4m設(shè)一道，若隧洞邊墻滲水較大時應(yīng)每1m設(shè)置一道；距襯砌底50cm處墻角位置設(shè)置Ф100縱向盲溝(由Ф100排水盲管組成)，左右各設(shè)一道，縱向與環(huán)向盲溝均與邊墻Ф50泄水孔相通，邊墻滲水均由邊墻泄水孔流出，泄水孔布置數(shù)量與環(huán)向盲溝數(shù)量相同。泄水孔在襯砌施工完畢后，采用灌漿方式進行封堵。

襯砌環(huán)向施工縫采用中埋式橡膠止水帶加背貼式橡膠止水帶復(fù)合構(gòu)造形式；隧洞底板與襯砌邊墻、襯砌邊墻與襯砌的縱向施工縫采用遇水膨脹止水條單一構(gòu)造形式。在隧洞襯砌型式變化處或軟硬巖分界處設(shè)置永久施工縫，永久施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶，遇水膨脹止水條加背貼式橡膠止水帶復(fù)合構(gòu)造形式，并以瀝青木絲板，聚硫橡膠膠填縫。

2)底板滲水段：

隧洞底板滲水段在襯砌底板澆筑前首先對襯砌底板巖面進行清理干凈，在底板與襯砌之間鋪設(shè)分離式防水層。并于防水層下設(shè)置Ф50盲溝(由Ф50排水盲管組成)2道，襯砌底板滲水由Ф50排水盲管引出(見圖3)。

襯砌底板施工縫采用中埋式橡膠止水帶加背貼式橡膠止水帶復(fù)合構(gòu)造形式；在隧洞襯砌底板型式變化處或軟硬巖分界處放置永久施工縫，永久施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶、遇水膨脹止水條加背貼式橡膠止水帶復(fù)合構(gòu)造形式，并以瀝青木絲板、聚硫橡膠膠填縫。

圖3 示意圖三

4 結(jié) 語

隧洞開挖及襯砌實施過程中，排水方案取得了良好效果，減少了高水頭大流量隧洞開挖的排水量，降低了排水費用，襯砌施工得以順利進行，并降低了施工風(fēng)險和由于地下水變化給隧洞穿越帶來的一系列的社會問題。