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浅析隧道水害的成因及防治措施

发布时间:2018-12-17 15:48所属分类:理工论文浏览:1

摘要:隧道工程出现渗漏水进而形成水害,对隧道结构稳定、洞内设施运行、行车安全、环境污染等方面都会产生不良影响,甚至安全事故。根据当前大量的工程实践,很多隧道施工都存在一定水害隐患。因此,不论是在隧道施工过程中,还是运营期间中,都应当重视隧

  摘要:隧道工程出现渗漏水进而形成水害,对隧道结构稳定、洞内设施运行、行车安全、环境污染等方面都会产生不良影响,甚至安全事故。根据当前大量的工程实践,很多隧道施工都存在一定水害隐患。因此,不论是在隧道施工过程中,还是运营期间中,都应当重视隧道水害的发生,严格控制隧道渗漏水现象。本文结合宁连高速老山隧道日常运营养护中的实际情况,浅析隧道水害的成因及应对措施。

  关键词:隧道水害,防治措施

  0引言

  隧道渗漏水与隧道所处的环境结构以及施工质量有关,应在充分调查隧道所处的地质环境、内部构造、施工质量等资料的基础上,认真分析隧道水害产生的原因,然后结合工程建设的实际情况,提出相应的治理措施。

  1水害的影响和危害

  老山隧道是宁淮高速公路的控制性工程,它不仅为目前江苏省最长的高速公路隧道,而且是目前华东地区长度最长、跨径最长、标准最高的高速公路隧道,也是中国首条原生态高速公路隧道。老山隧道位于宁淮高速公路起点,与南京长江三桥北接线相接,隧道全长3610米,双向6车道,分为一号和二号隧道,它们均位于南京市浦口区老山林场,老山风景区境内,其中水系丰富,地形复杂。

  老山隧道工程建设深入老山山体内部,整个工程施工对安全管理水平要求很高,但是在隧道开挖过程中,可能出现地下水涌入隧道的问题,产生严重的地下水害,影响到工程建设的正常施工。对隧道建设工程而言,水害会大大增加隧道工程的安全隐患,产生十分严重的安全事故。在隧道工程施工过程中,水害会严重降低周围岩土的稳定性,并且会冲刷和腐蚀裂缝,降低岩土的强度,影响到工程正常施工,甚至出现返工的问题,对整个工程项目建设也会产生极为不利的影响。

  受到地下水的影响,原有的支护结构在失效以后,就会出现衬砌裂缝和坍塌事故,还会破坏原有的生态环境。在隧道工程建设投入运营使用以后,渗漏水问题,会破坏隧道原有的衬砌、仰拱等结构,对整个隧道的安全使用产生极为不利的影响,缩短了隧道的使用寿命,进一步加速了隧道其他构件的损坏程度,导致隧道内部基础设施出现不稳定的问题。继而损坏原有供电和照明设施,增加了隧道运行的安全隐患,降低了隧道结构的稳定性和安全性。

  2隧道水害出现的主要原因

  在隧道工程施工过程和运营期间,导致渗漏水的原因很多,应结合实际情况,具体分析:

  第一,从地质勘察方面来看,隧道周围地质条件,受到外界温度的影响,一旦出现较大的温差,隧道水状态不稳定,就会出现水害问题。在周围气候的影响下,隧道周围岩土层水具有一定的稳定性,但是隧道一旦开挖,就会破坏原有地质结构,从而诱发渗水问题。从外力作用方面来讲,受到风化、沉淀以及侵蚀作用的影响,导致隧道周围地质条件出现的变化,破坏施工现场的排水与支护设施,增加了水害威胁。因此,应首先做好整个工程项目水文地质勘察工作,然后再编制相应的施工组织计划。

  第二,从设计方面来讲,设计图纸决定着整个工程项目施工规模和范围,一旦出现设计失误的问题,就会严重影响工程建设施工质量。对隧道工程而言,隧道处在山沟破碎带或断石上又未进行防排水处理,地表出现大量水情,最终会造成水害。沉降缝设计与施工,可能会导致防水板出现断裂问题,从而发生渗漏水问题。没有针对仰拱地段进行合理有效的设计,再加上没有充分考虑到断层面对防水铺板的影响,也会增加了渗水和漏水的概率。

  第三,从施工技术工艺方面来讲,施工技术环节和程序复杂,稍有疏忽则会产生水害问题。首先,在防水板施工过程中,粘合不密实,很难达到施工现场的施工技术标准,无法从根本做好防水处理。在混凝土喷射过程中,无法保证表面的平整度,很容易破坏原有的防水板。其次,在二次衬砌浇筑过程中,盲管设置不合理,影响了实际排水,导致岩土内部出现积水问题,增加了水害的风险,最后,在进行止水带施工过程中,建设单位只做好堵水工作,而没有做好排水工作。在防水板与PVC管接合处存在漏洞,密封性较差,很容易引起渗水问题。

  第四,从施工质量控制方面来讲,在进行隧道开挖过程中,会改变原有地下水的水流方向,导致地下水不断向隧道周围汇集,增加了水害的危险系数。在进行隧道爆破过程中,超出了规定的爆破范围,导致在防水材料铺设过程中出现质量问题,不能充分发挥防水的重要作用。在排水管和盲管铺设过程中,施工人员没有严格按照设计图纸进行铺设,导致水管经常出现阻塞问题,不能把水分排出去,增加了水害的隐患。在混凝土浇筑过程中,由于施工质量达不到相应的施工技术标准,不能充分发挥混凝土的稳固作用,影响了实际的防水效果。

  3隧道水害防治措施

  为了防止隧道出现水害问题,在施工阶段,施工单位要结合工程施工现场情况,遵循“以排为主,防、堵、截、引相结合”的原则,把潜在的安全隐患扼杀在萌芽中,提升工程施工的安全性。在运营期间,养护单位应充分发挥原有防排水设施的作用,因地制宜,进行综合整治。

  3.1在设计施工阶段做好预防工作

  第一,精心开展前期调研完善设计。在老山隧道工程设计过程中,考虑到老山地区地质条件复杂多样,同时隧道处于老山风景区,环保要求较高。从减少挖土量,减少水土流失、保证自然景观的角度考虑,开创性地在隧道右线出口设置了376米上的棚洞,规模属国内首创。从根源上减少了此路段隧道发生水害的可能性,同时保证了隧道良好的景观、通风效果。

  第二,编制完善的施工组织计划。根据原有的施工技术方案,提升施工人员技术意识和安全意识,严格控制施工进度,重点做好喷射混凝土表面渗漏部门的防水施工,合理控制排水管布置距离和密度,满足实际设计需求。结合具体的施工进度,做好相应的观测与实验工作,寻找出现渗漏的根源,针对潜在的安全隐患,做好施工变更,发挥施工现场安全管理的重要作用。

  第三,进行施工全过程的管理。在施工开始前,明确施工过程中质量管理和安全管理的职责,对分项工程准备工作进行全面的检查,编制完善的施工方案,为后续工程施工打下良好的基础。在隧道工程施工现场,安排了专门的巡视检查人员,严格要求施工人员按照设计图纸的要求进行施工,重点分析周围围岩的变化,协调内部施工各个关系,针对存在的渗漏水问题进行及时有效的处理。

  3.2隧道工程具体防治措施

  3.2.1排水措施

  排水,即设置相应的排水系统,将隧道围岩的地下水和隧道内的水安全的排出去,降低水害出现的概率,保证工程施工安全。

  第一,设置盲沟,可在衬砌与围岩之间设置过水通道,让岩层中的水能够汇入泄水孔,集中局部的渗流水,可采用弹簧软管盲沟和化学纤维渗滤布盲沟。如图1所示。在进行盲沟设置过程中,应严格按照施工操作流程,明确施工工序,整合不同的施工材料,提升盲沟设置的合理性和科学性。

图1

  第二,老山隧道在左侧检查道下设置电缆沟和消防管沟,右侧设置通讯管沟,路面两侧设排水边沟。在进行排水沟设计过程中,应严格按照衬砌边墙位置设置出水孔道,保证盲沟内水能够流入纵向排水沟。在立边墙模板施工过程中,需要安置泄水管,然后穿过模板,可以满足水量比较大的情况。中心排水沟与侧式排水沟如图2、图3所示。

图2

  3.2.2防水措施

  防水,即将防水注浆液输入到衬砌的回填空隙与围岩的竭力缝隙内,发挥防水层的防水作用。整个衬砌结构需要采取防水混凝土施工技术,重点做好施工缝与伸缩缝的防水与堵漏。针对结构存在的缺陷,采取石质衬砌和混凝土衬砌的方式。在进行缓冲层铺设过程中,采用暗钉圈进行固定,如图4所示。

图4

  3.2.3堵水措施

  堵水,即防止和杜绝衬砌外围的水自由地从有害路径进入隧道内。在隧道工程施工过程中,衬砌混凝土属于重要的防水层,能有效起到阻隔地下水的作用,防止水渗入到隧道的防水措施。为了提升防水效果,可利用注浆堵水的方式,保护隧道周围水环境。针对施工中的施工缝、沉降缝等,设置相应的止水带。在完成初次支护以后,应继续铺设塑料板进行堵水,进行二次支护。

  3.2.4截水措施截水,即将流向隧道的水源截断,防止水流渗入隧道。截水分为地表截水和地下截水。老山隧道在隧道洞口边、仰坡上方均设置了天沟,以防止地表水流入隧道。地下截水采用泄水洞、钻孔、拦截暗河等方法,将流向隧道的地下水截住。

  3.2.5引水措施

  引水,即在漏水比较集中的地方,寻找其水源,用凿岩机或钢钎将漏水孔眼扩大并穿透衬砌,使其背后积水通过此孔流入事先在衬砌中凿好的U型槽内,然后将水排除出去。

  3.3在隧道运营中的常见水害防治措施

  在隧道运营期间,发生渗漏水情况时,应查明水源、漏水位置和漏水量大小,因地制宜,“防、排、截、堵”综合治理,才能彻底消除水害。如果采取单一的办法,则达不到理想的效果。

  3.3.1边墙渗漏水

  在围岩及回填层压注普通水泥或特种水泥浆液,衬砌内灌注速凝水化学浆液,并涂抹防水砂浆。

  3.3.2衬砌渗漏水

  采取“拱堵边排”的方法,整治的部位均应设置临时堵漏柔性防水、刚性防水等防水层,以防止堵水材料收缩而渗漏。

  3.3.3仰拱冒水

  采用压注水泥砂浆;加深或增设排水沟;翻修隧底仰拱或铺底。

  参考文献:

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  [3]马栋.宜万铁路复杂岩溶隧道水害综合防治技术[J].中国工程科学,2010,12(08):94-98.

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  [5]李显伟.隧道水害与地质灾害相互作用及综合防治研究[D].西南交通大学,2007.

  隧道施工期刊推荐:《现代隧道技术》(双月刊)创刊于1964年,由中铁西南科学研究院有限公司 和中国土木工程学会隧道及地下工程分会共同主办。创刊40多年来,《现代隧道技术》杂志紧紧围绕办刊宗旨,积极推动我国隧道及地下工程专业技术进步,深受国内隧道及地下工程专业人员的喜爱,是国内影响最大的隧道及地下工程专业期刊之一。

  

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