隧道涌水
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隧道涌水及堵水一直是制约隧道修建及运营安全的重要因素之一,根据交通运输部的统计数据,截至2018年底,全国公路隧道17738座,总长1723.61万米;铁路运营隧道15117座,总长1633.1万米,在建铁路隧道3477座,总长746.5万米。尤其在过去的十多年里,我国的隧道建发展迅速,在未来的几年甚至十几年内,我国的隧道发展仍处于高峰期,尤以西南、西北地区更为突出,受地理环境和地质条件影响,隧道建设面临的问题将会越来越多,越来越明显,其中隧道涌水现象尤为突出(尤其是西南地区)。不管是山岭隧道、城市隧道,还是水下隧道,都不可避免地出现了不同程度的涌水问题,我单位对隧道涌水问题作了大量的研究工作并成功处理了一些治理难度较大的涌水,在此谈一谈一些自己的观点。

浅谈隧道涌水的危害及堵水工艺


 

一、隧道涌水的危害

隧道涌水会因隧道所在位置的地质条件、涌水部位以及涌水量的不同,对隧道的修建和使用产生不同的危害:

1、寒冷地区隧道中,反复的冻融循环会导致衬砌内部的混凝土冻胀开裂;还会在衬砌和围岩之间引起拱墙变形甚至破坏。

2、结冻地区隧道中,拱墙净空中可能会侵入冰柱、冰溜;路面可能结冰,从而危害安全行驶,导致事故多发。

3、非结冻隧道中,如果路面出现积水,其一,会降低轮胎与路面的附着力,对驾驶员的行车安全产生威胁;其二,路面积水导致车速放缓,必然出现交通拥堵;其三,若长期积水严重不能及时排除,容易造成路基和路面不均匀下沉,甚至严重破坏。

4、不论什么隧道,如果涌水具有腐蚀性,必然降低围岩及衬砌的承载力,并影响结构的耐久性,也会加速隧道内设施设备的腐蚀,缩短使用寿命;同时,涌水会增加隧道内的湿度,可能引起隧道内线路故障,增加安全隐患;此外,涌水会使原有裂缝发展扩大。一旦水头压力很大时,会导致隧道衬砌的薄弱部位开裂,对隧道结构本身造成破坏性影响。 

5、当隧道涌水水量很大时或作用时间很长时,可能导致附近的水源干枯,给当地居民的生产生活带来严重影响,更严重的是可能对生态环境造成无法挽回的破坏。

 

二、涌水危害的治理措施

1、以堵为主施工方案

1)开挖前进行上半断面超前预注浆加固处理,每一循环注浆长度30m,开挖 25m,留 5m 作为止浆岩盘,浆液扩散半径 2m,孔底间距 3m,加固圈厚度5m(若围岩较好也可以做3米加固圈),注浆采取前进式注浆,注浆结束后,单孔涌水量小于 0.1L/(min²m),如果注浆完毕后还未达到设计要求时,应进行二次注浆。

2)考虑到超前预注浆施工难度大,外插角及注浆效果难于控制的问题,当在拱部增设管棚进行超前支护,每环长度 12m,搭接 3m,壁厚 6mm钢管,同时通过108 超前管棚的设置,检验上半断面超前预注浆的防水加固效果同时起到支护措施补强的效果。

3)超前预注浆和超前管棚施工完成后,通过临时仰拱进行开挖支护的横向支撑力,到达控制隧道两侧收敛的目的,保证开挖支护的顺利推进。

2、 以排为主施工方案

1)开挖前通过排水管的设置,提前对涌水段围岩进行泄水减压,降低流砂地层的流塑性,增强了围岩自身稳定性,符合新奥法的精髓。

2)超前管棚的设置起到承载拱的作用,同时在引水管与开挖断面间形成一道隔水层,既保证了支护强度,又提高了隔水效果。

3)超前引水管及超前管棚施工完成后,增加超前小导管,起到对超前管棚支护措施的加强效果。

 

三、通过大量工程实践来看,针对涌水的封堵总结出如下结论:

1、处理隧道涌水的原则为:先探后掘、先掘后堵;先引后堵、以堵为主;先径向再底板;先易后难、局部集中处理。

2、遇到的大流量涌水,必须先考虑排水通道,在涌水能得到通畅排放后,才能给堵水处理创造条件。

3、通过拱脚以上径向注浆和底板深孔堵水注浆两种加固方法相结合的方式,可有效降低隧道开挖过后的涌水风险。


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