乌鞘岭隧道涌水处治措施研究
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摘 要：本文结合乌鞘岭隧道涌水塌方段地质条件的调查、前期勘察及开挖揭示资料，对乌鞘岭隧道涌水的基本特点、形成条件和成因机制进行研究；提出了“以堵为主，排堵结合”的处理方案，研究结果可为今后类似条件下隧道施工中的涌水处理提供参考。
关键词：涌水、乌鞘岭隧道、地质灾害
中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：
1、隧道涌水问题研究现状
隧道涌水问题已成为公路建设工程、铁路建设工程等交通基础工程诸多地质灾害问题中非常严重的一个，隧道内发生涌水直接影响到隧道施工的正常进行，同时在隧道建成之后的运营使用过程中，地下水的渗漏问题也不容忽视，长期渗漏会给隧道带来诸多安全隐患，甚至使得正常行车被迫中断，严重威胁到了人民的财产和安全。因此，国内外的专家、学者和经验丰富的工程技术成员都非常重视隧道修建中涌水的治理和防治，通过大量的理论分析，结合实地勘探与试验，得出了许多值得借鉴的重要成果。
2、乌鞘岭隧道工程概况
甘肃省武威市境内新建的乌鞘岭隧道，是永古高速公路隧道群中的一条，永古高速是连霍国道在甘肃省境内的重要组成部分。乌鞘岭隧道的入口位于甘肃省武威市天祝县陈家庄陈家沟的沟口附近，出口位于甘肃省武威市兰泉村。乌鞘岭隧道右线洞身也为直线形式，进口为曲线形式，曲线半径R=1850m，桩号起始于YK2386+480，出口为直线形式，桩号终止于YK2391+382，隧道右线长度为4905m，纵向坡度为1.9~-1.15%，；乌鞘岭隧道左线洞身也为直线形式，进口为曲线形式，曲线半径R=1580m，桩号起始于ZK2386+470，出口为直线形式，桩号终止于ZK2391+375，隧道左线长度为4902m，纵向坡度为1.9~-1.15%。
3、乌鞘岭隧道涌水原因分析
隧道在掘进过程中，遇到围岩结构比较松散或者破碎，再加上开挖方式不合理，支护结构闭合不及时，极有可能发生塌方，常会遇到的危险结构有：岩体松散段、软弱夹层段、断层破碎段等，如果软弱破碎围岩中富含大量地下水，或者围岩裂隙非常通透，与隧道上部地表水或地下暗河相连通，则在隧道开挖时，地下水或地表水会通过裂隙突然涌进隧道。隧道在掘进过程中，会出现很多不可预见的因素，最终导致隧道周边围岩及掌子面坍塌或发生涌水、突泥等地质灾害，从工程地质方面分析，这些不确定因素包括：隧道周边围岩的性质、岩石的构造、地应力、地表水的补给、地下水的运移规律等，在隧道开挖时，以上诸多因素共同作用，最终导致隧道围岩失去稳定性，发生坍塌或涌水。
隧道断层带发生涌水的原因与隧道开挖区的水文地质环境有着密切的关系，例如隧道周边的水源补给条件、周边围岩的存储条件、断层裂隙之间的联通条件等。
（1）补给水源
隧道开挖时发生涌水的首要条件是隧道周围的补给水源较为充足，涌水的补给水源主要有以下几种：地表大气降水、老窑水、古矿洞水、地下暗河水、溶洞内积水、断层水、裂隙水。在以上补给水源中地表大气降水、老窑水、古矿洞水、地下暗河水、溶洞内积水容易引发涌水，对隧道施工的正常进行威胁最大；在隧道施工过程中断层水、裂隙水是涌水最常见的补给水源。涌水不仅恶化作业环境，影响隧道的正常施工，还会致使掌子面围岩强度和稳定性降低，增加施工的难度。
（2）存储条件
断层段岩体受反复地质运动的影响，地质构造极为复杂，受两边岩体挤压和多次竖向拉伸作用影响，岩石破碎，透水能力强断，裂隙空间大，地下水在该区域运移通畅，储存空间广泛。
（3）连通条件
乌鞘岭隧道地表水源较为丰富，涌水补给充足，地表水对隧道的的影响较大，隧道断层段围岩为压碎岩、角砾岩及糜棱岩和断层泥，均为松散、破碎体，自身钙质胶结性差，围岩透水性强，连通条件好，断层裂隙发育，断层水静储量大。
4、隧道施工涌水处治措施
针对乌鞘岭隧道断层带涌水的特点以及发生涌水的原因，确定本隧道不宜采用排水法，而应该选择止水法――超前帷幕注浆法，注浆材料选用料源广、价格便宜、施工设备和工艺简单、凝胶时间短的水泥―水玻璃浆液。
（1）设计注浆参数：浆液水灰比（W／C）为1：1，水玻璃浓度为35波美度，模数2.4，水泥水玻璃体积比（C／S）为1：0.6；单孔有效扩散半径R取3.0m；初始压力控制在压0.5～1.0MPa，终压为2.0MPa；一次注浆长度为15m，每次开挖12m，留3m作为下一循环注浆止浆盘；注浆设计范围为隧洞开挖轮廓线外5.0m，开挖断面内均布注浆孔三环，从外向内每一环的外插角依次为：200~230，100~130，20~50，注浆孔共有44个，从外向内每一环的孔数依次为：23个，14个，7个，上半断面每环之间间距2000mm，下半断面逐渐缩小至1500mm，孔口环向间距均为1500mm；单孔注浆注入量为12.6m3；采用分段前进式和全孔一次压人式两种注浆方式；
（2）涌水段注浆处理完成后，采用三台阶七步开挖法掘进，上台阶每循环开挖进尺为2榀钢架距离，高度约为3.0m，台阶长度控制在3~5m，核心土距拱顶1.0~1.5m，两侧距开挖面大约2m，中台阶开挖高度约3.5m，台阶长度控制在3~4m，下台阶开挖高度约为3.5m左右，台阶长度控制在3~4m，剩余部分厚度约0.35m，仰拱施工时一次挖除。；
（3）隧道防水采用1.2mm 厚 HDPE自粘防水板，复合350g/m2 无纺土工布，二次衬砌采用防水混凝土泵送一次浇筑，混凝土抗渗标号应不低于S8；隧道排水采用 Φ100 环向排水半圆管将岩面水引入两侧纵向排水管，并通过横向引水管最终汇入中心排水沟，集中排出隧道外；
（4）对比分析了注浆前后隧道内日涌水量、地表水位观察值，确认注浆效果较为显著，基本起到了固化堵水的作用。
5、结语
经分析得出乌鞘岭隧道断层带发生涌水的原因主要有以下三点：地表水丰富，地下水水源补给充足；断层段岩体透水能力强断，裂隙空间大，储存空间广泛；隧道围岩裂隙之间相互交接，互通，地下水在该区域运移通畅，作为隧道与地表水的连通通道，为涌水提供了通道。根据乌鞘岭隧道自身的特点，经对比分析，确定本隧道涌水选用水泥-水玻璃双液帷幕注浆处理，对注浆处理后隧道的开挖支护方式和防排水结构做了详细的说明。
参 考 文 献
[1]王晓琼.2009.隧道防水体系施工技术[J].山东交通科技.2009年第06期
[2]沈春林.1998.防水工程手册(第一版) [M].中国建筑工业出版社.1998年6月
[3]田洪臣.2005.新型防水工程施工工艺(第一版) [M].化学工业出版社.2005年7月
[4]吕康成、崔凌秋.2005.隧道防排水工程指南 (第一版) [M].人民交通出版社.2005年l月
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