高寒隧道防排水处理分析——以关角隧道为例.pdf

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1、隧道与地下工程器Tunnel&UndergroundEngineering高寒隧道防排水处理分析——以关角隧道为例毕永光1，廖俊晟2(1．桂林理工大学土建学院，广西桂林541004；2．韶关市政府投资建设项目代建管理局，广东韶关512000)摘要：针对高寒地区隧道T程地下水所引起的自然生态问题，考虑高寒地区生态环境的脆弱性．分析了现在工程中隧道防排水主要处理方式的风险，提出了新的隧道防排水处理措施，以关角隧道6号斜井为例，介绍其防排水系统，并为高寒地区隧道施工提供工程借鉴与参考。关键词：隧道T程；关角隧道；

2、控制性防排水；防排水系统中图分类号：U453．6文献标识码：B文章编号：1009—7767(2013)02—0079—05AnalysesofWaterproofandDrainageTreatmentofParamoTunnel，，__-——ACaseStudyofGuanjiaoTunnelBiYongguang，LiaoJunsheng在隧道开挖过程中，尤其是对于新奥法施T的隧道工程，开挖时爆破对围岩的扰动容易使围岩发生形变进而产生裂隙．加上围岩本身的节理发育，所以隧道的渗漏水是最常见的隧道病害之一⋯

3、。地下水按照水环境的渗透、排泄的规律，会沿着围岩裂隙形成水循环系统．由于隧道开挖空间正处于此循环系统中，因此给隧道渗漏水创造了条件【2】。在海拔较高的高原地区，受到高原气候的影响，降水往往比较丰富，同时受到冰川融水的补给，所以使海拔相对较高的山区会出现一些河床、地表河流甚至是溶洞、暗河。在高海拔地区进行长大隧道施工，由于自然条件严酷，生态环境脆弱，抗干扰和自我恢复能力极低，如果在施工过程中一旦施工方法不当或处理水措施不合理，大量的散状水及股状水涌人隧道，在抽排水系统不足的情况下常会发生淹井事故并导致大量的地

4、表水流失、土地沙化，将会使山体整个水系统、水环境恶化，甚至可能引发自然灾害。因此，在高海拔地区。特别是在生态环境脆弱的高寒地区，对隧道防排水和渗透治理是至关重要的。1隧道防排水存在的问题分析1．1隧道堵水1．1．1“以堵为主”的机理及弊端在隧道施工中，对地质不良段预防与整治坍方、堵水、加同围岩、防止变形等用常规方法难以奏效的复杂工程问题，注浆能发挥出巨大的作用【3I。目前我国对隧道工程的水处理措施大部分是用高分子化学物质的注浆材料堵水．通过化学物质在水环境的作用下与岩石、岩体之间形成的黏结力来抵抗水头压力，

5、进而达到堵水效果。“以堵为主”的隧道防水处理原则，既有利于隧道本身的施工和运营，又有利于保护洞顶生态环境，但是，堵水既增加了施工成本，又延长了施工工期，同时，河流、降水或高山融水对地下水的补给，使封堵的岩面往往会承受巨大水压力，尤其是深埋岩溶长大隧道以及高寒地段隧道水环境尤其复杂．岩溶裂隙水的发育往往会使水压力高达若干兆帕，使注浆材料与岩体间的黏结力难以抵抗水压力，对隧道的薄弱环节或者应力集中处会产生较大的破坏，进而直接影响隧道工程的防水层、衬砌(如图1所示)，从而影响隧道结构的耐久性。同时，化学高分子材料

6、作为主要注浆材料，其堵水应用在我国发展时间很短，还仍处于初步发展阶段。在堵水过程中，注浆材料的性能发挥程度以及施工条件的复杂性等诸多因素的存在。注浆材料在堵水过程中的耐久性更无法得到保证。一旦注浆材料在运营过程中失效．地下水可能穿透隧道防水体系，必然会引起隧道结构的破坏．增加了在运营过程中的风险。所2013年$2期(3一)$3t誊．事荭故木79器隧道与地下工程T-Jnr、0；Ri，：扎嚣妒，_j”一’·：一；，j!R∞0川P矗以很多情4mC下“以堵为F是较难实现的!孥N⋯＼——————1l^＼水婴尊应力篷l

7、＼¨＼＼=R—f型型划毋图l泣浆火效』。j突水对隧道结构的破坏过程，jj患l窨11．1．2“以堵为主”的评估一注浆失效性分析主要针对“以堵为主”存在的弊端，即注浆材料的失效性，利用BP神经网络评价注浆材料的耐久性【4】。神经网络方法能够处理高度的非问题，是可选模型之一。首先确定隧道注浆耐久性的主要影响因素作为输入量，通过实验数据与现场数据的结合，采用BP神经网络进行实验数据的整理，并最终建立隧道注浆耐久性评价模型。隧道注浆耐久性的BP网络模型输入层为涌水压力P、离子浓度C、温度T、渗透流量Q及外界客观因素，

8、输出量为渗透系数K，为了使评价结果更接近实际值，传递函数采用多层隐层函数．最终得到评价预测结果，结构如图2所示。(巫虱(垂甄图2帷幕注浆耐久性BP神经网络结构图根据现场试验数据分析输入层各个因素对帷幕注浆的试验参数的影响，并反映至BP神经网络中，通过多层隐层函数不断的训练样本，建立帷幕注浆耐久性评价模型，直至输出评价结果，与设定数值相比较，最终对帷幕注浆的效果作m评价。80辛荭数求2013No．2(Mar．)V0