浅谈隧道施工阶段地下水的处理对策

・隧道/地下工程・

浅谈隧道施工阶段地下水的处理对策

王国栋

(中铁十八局集团有限公司　天津　300222)

摘　要　在地下工程施工中,常常遇到地下水,对于高压头的地下水处理起来难度很大。从技术和环保的角度,提出了在施工中对地下水处理的定性与定量标准、预测预报方法、高承压水的注浆设计和程序。

关键词　隧道开挖　地下水处理　施工

收稿日期:2005-03-12

1　引言

隧道地下水的处理是隧道施工的一大技术难点。基于环境保护、施工安全等因素的考虑,在对隧

道地下水的处理方式上,更多采用以堵为主的方式,这对于涌水量少、静水压头低的隧道,很容易做到,而在高水压、富水地段,如何实现以堵为主,安全、可靠地进行隧道的施工,却非易事。本文对隧道地下水的处理对策作一介绍,供参考。

2　处理地下水的原则

对富含水、对地下水处理有特殊要求的施工阶

段应制定相应的原则。2.1　综合预报,先探后掘的原则

可能发生涌水的位置从地层来说,易发生于地层交界处、断层褶皱发育处、节理裂隙发育的围岩;从岩性来说,易发生于喀斯特地层、砂岩地层这类透水性比较好的地层;从与地表联系来看,易发生于浅埋、与地表有连通、地表水补给及时的隧道。一旦误揭含水构造,再行处理的难度相对较大。

施工阶段采用综合预报手段,超前预报,尽可能查明富含水地层的位置和分布规律。对于岩性变化、断层、褶皱带等易发生涌水的部位,重点加强预测、预报、探测。坚持预报在前,全程探水,先探后掘,以确保施工安全。2.2　完善基准,大堵小排的原则

完全的止水,既无必要,也不可能。根据隧道设计,制定验收标准,如锦屏电站辅助洞采用:任一桩号处沿洞轴线方向延伸30m 允许的出水量为10L /s 。

仅有一个验收的标准是不够的,施工阶段,还需要建立施工控制基准,以便于控制。

(1)地下水的分级标准(表1)

表1　地下水的分级标准

序号等级定性分类定量标准1Ⅰ大涌水20L /s

4

Ⅳ

渗水

Q <1L /s

注:Q 为超前探孔涌水量

(2)施工阶段判释与控制基准

施工阶段采取超前钻孔,对超前孔的涌水量,制定判释标准,才能有助于施工控制,低于下述基准,可不注浆,否则,应考虑采取超前注浆。

现象,地表注浆加固部分也未出现开裂,达到了地表

注浆加固处理的预期效果。

参考文献

1　朱汉华,尚金岳.公路隧道设计与施工新法.北京:人民交

通出版社,2002

2　黄　健.朱嘎隧道进口施工技术.铁路建筑技术,2001

(5)

3　王佳贵,肖雪峰,宋彩萍.长安坝隧道出口特浅埋、偏压、

软弱围岩段施工技术.铁道建筑技术,2001(4)

4　林国宣,杨旦锋.砒霜坳隧道右线出口段施工工艺.铁道

建筑技术,2002(3)

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单孔出水量≤0.5L s

双孔出水量<0.6L s

多孔平均出水量<0.4L/s

(3)不同类型涌水的处理原则

根据类比分析,辅助洞施工期洞壁围岩出水形式将主要有渗滴水、线状渗水和高压集中涌水3种形式。但不论何种形式均属溶蚀裂隙涌水,其注浆封堵应为充填(塞)式注浆,具体处理原则见表2。

表2　不同类型涌水的处理原则

涌水类型涌水特点 处理原则

渗滴水型出水涌水量少、水压力低不考虑注浆处理或在辅助洞开挖过后再进行后注浆处理,以不影响辅助洞掘进进度

线状渗水一般出现在断层、破碎带

或节理裂隙发育洞段,虽

其涌水压力不高,但涌水

面大,对辅助洞施工也有

一定的影响

根据预测涌水量,作一般性

处理

高压集中涌水涌水量大、压力高、突发

性强、危害性大,一旦揭

露后再行封堵费时较多

力争在涌水点未揭露前进

行注浆封堵。即采用超前

预注浆的施工措施,在静水

条件下将其封堵

2.3　预案在先,规避风险的原则

针对可能发生的主要涌水点,针对具有高水头、大流量、强交替、突发性的地下水丰富的隧道,制定各种可能情况下的施工技术方案、防止灾害预案,立足于超前注浆封堵,确保隧洞安全、快速施工。

应该立足于预注浆,只有在超前注浆不能满足要求的前提下,才进行后注浆。超前预注浆要比后注浆效果更好、也更节省。

2.4　试验先行,快速决策的原则

根据国内外隧洞施工经验,开展注浆试验是十分必要的。为此,在隧道洞口段选点开展试验,对注浆设备、注浆材料、注浆参数、封口工艺、洞内布置、施工功效、注浆对施工进度的影响等多因素进行试验分析,确保万无一失。同时建立地下水处理的快速决策机制,成立有权威的决策小组,强化技术指导。

3　预报的手段与方法

对地下水的预测预报方法较多,施工阶段的地质预报工作,靠中长期预报与短期预报相结合,物探手段与钻孔直接预测相结合,区域性地质预报与掌子面地质预报相结合。主要预报方法有TSP法、地质雷达预报法、

陆地声纳法、电法、超前水平钻孔法等。

采用何种地质超前预报方法,取决于隧道地质条件、隧道设计、施工单位的技术手段,但是

,一种方法是不可靠的,宜采取多种预报手段相结合的综合超前预报方法,超前钻孔是必要的,也是最直接的,常常被采用,但过多的超前钻孔无疑会影响进度,增加成本。

根据以往的隧洞施工经验,可采取长短结合,以提高预报准确率。以工程地质法(包括图析法及地质素描法等)进行超前宏观预报为前提,以TSP203超前地质预报系统为长距离探测,地质雷达法、红外探水、超前水平地质钻探为中距离探测,钻孔台车加长钻孔为短距离探测等综合预报手段进行综合判断后作出预报,如图1所示。

图1　隧道超前地质预报方案

4　施工决策流程(图2)

图2　地下水处理工作流程

5　高压头条件下的注浆设计

5.1注浆范围的确定

压浆设计的基本考虑是:先设定因开挖造成的