人防隧道涌突水治理的实践与思考

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1、人防隧道涌突水治理的实践王允(中铁十八局第三工程有限公司)摘要：本文介绍了中物院人防隧道涌突水治理的施工情况，分析、总结了涌突水的成因、特点、治理方法与实施效果，并对隧道工程的防排水的施工提出笔者的建议。关键词：隧道；涌突水；治理；施工中图分类号：TU94+3．1文献标识码：B文章编号i1672—4011(2012)01—0085—031水文地质概况1．1原地勘水文地质资料中物院人防隧道工程是中国物理研究院重点人防工程，人防洞室及隧道全长3705．95in，隧道最大埋深约570m。区内地表水系多呈羽状分布，西坡水系向西流。东坡水系向东流，汇入两条小溪。该地区多年平均降雨量为

2、1072．7～1108．9mm，主要集中在4—10月，一次最大降雨量可达516．7mill，是地表径流和地下水流的主要补给源。根据地下水赋存条件、水理性质和水力特征，将隧道区地下水分为松散岩类孑L隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸盐岩裂隙水。其中，松散岩类孔隙水分布零星，碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组厚度小，其水文地质特征不显著。隧道区裂隙极为发育，地下水的补给主要靠地表大气降水，在一定范围内通过洼地、漏斗、落水洞渗人或汇入地下，或通过裂隙直接下渗的方式补给含水层。地下水位高于隧道设计高程10～250m。各种溶蚀管道、断层等给地下水涌人隧道提供了良好的通道。1．2水文地质揭示简况1

3、．2．1涌突水的特点髓道实际情况与原来所预测的出人很大，涌突水集中在人防西段，许多地段详勘资料上没有提到。2002年4—8月，中物院人防地区多次降暴雨，全隧多段发生涌突水(泥、砂、砾石)近九次，且二次衬砌完毕后仍在发生。涌突水造成路面及电缆沟内大量泥、砂淤积。通过与大气降雨量的相关性对比分析，隧道涌突水有以下特点。(1)突发性强、突水点集中，迁移性和周期性并存。水量大，水量极不稳定。自2002年以来的多次突水事件中，2号掩蔽部短时最大突水量高6800m3／d，1号掩蔽部达5200m3／d，一般在降雨约9h后，最短时暴雨后仅1h，突水即可发生。隧道西段，尤其是左线出水表现为高

4、度集中的突水形式。主要突水点大多在T1f4和P：c灰岩层位，水量变化系数最高时达270，其中：降雨20～60mm／日，地下水动态变化大，而降雨在60ram／日以上，地下水涌突水量增加态势较平缓；隧道洞口段涌突水较大气降雨滞后时间短，为5—9h，深部涌突水滞后时间逐渐增加至15—20h，其滞后时间还受地下水来源远近的影响，该隧道受大气降雨的补给面积较大。隧道内揭露的多数涌突水点均在初期流量大，后期则在一定范围内受大气降雨的影响而发生动态变化。有的涌水点消失数月后又恢复出水。少数水点揭露初期例外，揭露初期几乎无水，等雨季来临后，突然譬EEl—叫，止一考大量涌水，其原因主要在于原

5、地下水运移通道内为泥沙淤积堵塞，在涨大水时受水压而逐步疏通所致，管道疏通后，其涌水量即随大气降雨而发生动态变化。随着隧道施工的不断进行，隧道内部分涌突水点尚被截流排泄。(2)伴有严重的突泥涌砂现象，含泥沙量达20％。(3)局部地段出现高压涌水。仅YBKO+664掌子面一个孔涌水就达810m3／h，水平射程达6tn，最多时动用9台3—22kW的抽水机昼夜排水。上述涌突水的特点表明：岩溶含水介质的菲均质性和各向异性明显，导水和输出能力极强；水流具集中补给和快速响应、液态和固态并存、有压和无压交替的突出特征。结合其它资料可以判断，隧道西段所处的地下水系统应属隙洞管网系统。随着隧道

6、排泄地下水的时间增长，隧道围岩在地下水的物理作用及化学侵蚀下，其岩溶发育程度会有所增强，同一含水层中上部的地下水会向下部的裂隙转移排泄。1．2．2涌泥砂隧道内涌泥砂点一般多与大的涌水点相关。主要是由于该段地下深部岩溶发育程度较高，隧道内多数涌泥砂点与大的涌突水点分布一致，且在揭露初期由于随水排泄其岩溶管道内沉积的泥砂雨含量较高外。后期地下水中的泥砂含量则多受大气降雨的影响，部分涌水点每年第一次涌水时含泥沙量大，随后泥沙含量减少或消失(甚至不涌水)。1．2．3水质异常隧道内除大的涌突水点以外，其它多数为线状、滴状及小股状涌水点，在其下方多沉淀白色钙质糊状物。经过对多处涌水点取

7、样测试及对比分析，该隧道内含Ca2+、，S0。“离子高的水点主要分布在P2l及附近的P。m地层中，Ca2+、s0。2‘离子含量具有同比增高的特点，这些涌突水对混凝土具有弱一强的侵蚀性，工程旌工中对具腐蚀性地下水涌出段采取了抗腐蚀措施。2涌突水的原设计方案2．1设计原则防排水设计原则是：以排为主，堵、排结合，堵泥、堵沙不堵水，综合治理后采用环向、横向与纵向管连通组成网状的排水系统排泄地下水，形成综合的防排水体系。2．2注浆堵水参数的拟定2．2．1注浆加固半径R根据日本资料，洞内涌水量Q与注浆半径R有以下关系式：rQ=