摘要：在进行隧道工程的施工过程中，特别是对地质特征十分复杂的长大隧道进行工程施工时，往往会存在着较大程度的地下水和裂隙水与各种暗沟暗河等，不仅会使得工程的施工难度进一步增加，造成工程施工效率不断下降，更会进一步恶化工程所在地的施工环境。如果不能将长大隧道中的积水进行及时抽排工作而导致积水过多，就会使其对隧道的围岩进行侵蚀浸泡，从而降低围岩的刚度与强度，并进一步对长大隧道的结构构成造成影响破坏，为整个长大隧道的工程施工带来不小的安全隐患。本文分析了特长隧道反坡排水及雷达探测技术。
关键词：特长隧道；反坡排水；雷达探测技术
为了能够更好的提高隧道的运输质量与隧道的安全性，就要求我们必须对其进行有效的反坡排水优化工作，合理的运用风压排水技术来对其进行技术的改进，确保其在实现其排水功能最大化的同时，也能进一步改善长大隧道的工程环境，促进我国隧道工程建设行业的进步与发展。
一、特长隧道反坡排水方法
1.工程概况。某隧道全长9 km，为分离式双洞隧道，隧道围岩主要为片岩和变质灰岩，地下水主要接受隧址区冲沟中的大气降水补给，冲沟水量随季节性变化很大，其消长与降雨基本同步。本段隧道围岩以Ⅳ级为主，采用半断面正台阶法施工。受条件限制，只能从出口往进口方向单头掘进，形成反坡施工，必须注意排水保持洞内干燥。
2.涌水涌泥情况。在左洞施工至桩号附近时，突现喷射状涌水。在第一时间撤离洞内人员后，项目部立即对涌水情况进行实时监测。2 d后，水位淹至距掌子面140m 的二衬部位。7d后，统计监测结果显示：最大涌水量约50m3/h，集中出现在前两天，第三天涌水量开始回落，保持在20m3/h～30m3/h。随后，右洞施工至相近位置时，掌子面也出现涌水，涌水量与左洞基本一致。
3.排水方案。一是应急阶段的排水方案。洞内发生涌水后，根据应急预案，马上启用两台大功率抽水机抽水，通过洞内原有的进水管直接将涌水排出洞外。抽水机型号为WQS 型污水潜水泵，抽水流量为50m3/h，扬程35m。开始时潜水泵放在积水较深处，抽水过程中根据水位的回落情况逐步调整移动，直至掌子面积水退去。二是恢复施工阶段的排水方案。掌子面的积水退去后，采用两级排水方案，恢复施工。具体方案为：在上台阶一侧距离掌子面约30m 处开挖集水坑，用于汇集上台阶的积水。对反坡开挖造成掌子面附近的少量积水，可以用小功率的污水泵抽到集水坑中。由于进水管被改成排水，因此必须在洞内解决施工用水问题，办法是对储水箱内的水沉淀后再利用。需要用水时，将离心泵的排水管接至掌子面。这样由离心泵提拱动力，既可以向洞外排水，也可以向掌子面提拱施工用水。离心泵设计扬程135m，产生的压力可达1.3MPa，完全满足施工用水压力的要求。三是优化后的综合方案。洞内施工用水必须利用储水箱内的积水，但积水虽经沉淀后仍有少量泥砂，导致钻机间堵塞，影响施工进度，必须进一步优化。以左洞的进水管为主供应管，在人行横洞口加装三通阀门，分别向左洞和右洞提供施工用水。左洞和右洞上台阶集水坑内的汇水，以及下台阶开挖面的积水，通过污水泵都抽排到右洞水箱内，再通过离心泵经右洞进水管直接排出洞外。四是穿过渗水段后的施工方案随着洞内施工的不断推进，当左洞开挖到附近时，洞内围岩出现变化，掌子面干燥无水。结合设计图纸资料，可以判定此时已穿过富水的微风化浅变质灰岩地段，围岩变回无水的薄层状碳质片岩。然而，此时渗水段的出水量仍有20m3 /h 左右，并且通过初支和二衬之间环向铺设的半圆管引入边墙两侧的双壁打孔波纹管，然后通过横向排水管流入仰拱中心的排水沟。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于隧道是下坡方向施工，汇水将继续流到下台阶的掌子面上，而Ⅳ级围岩有岩体较为破碎、单轴抗压强度低和遇水迅速软化的特点。为避免围岩被积水长时间浸泡后力学性能降低，排除隐患，采取如下施工方案。当下台阶穿过渗水段后，应立即施工仰拱部位的混凝土，封闭下台阶围岩不受积水浸泡。浇筑单侧仰拱回填，在另一侧靠中间位置预留8m长、3m宽的空间开挖集水坑。集水坑上面铺设栈桥，以便洞内施工车辆通行。这样，中心排水沟在集水坑处被断开，再将靠开挖面一侧的管口堵住，渗水就不会流到开挖面继续浸泡围岩。被截断去路的渗水由中心排水沟汇入集水坑，用潜水泵抽至右洞储水 箱内，然后用离心 泵抽排到洞外。隧道全线贯通后，将中心排水管口的堵塞物凿开、接通，渗水将沿设计的排水管道一直流到隧道进口端排出洞外。
4.堵水注浆处理工艺。注浆采用径向小导管梅花形孔位布设，直径40mm，长度3.5m，材料以普通水泥—水玻璃双液浆为主，普通水泥单液浆为辅。注浆顺序注浆顺序首先在加固范围内的两边从下部位开始往中间汇聚，以确保水源集中引流；然后按照由外到内、由下到上、间隔开孔的原则进行，以达到控域注浆，注浆不串浆，挤排集中引流的目的。一是根据设计孔位标出开孔位置，首先选定涌水大的区域安设2到3个引水孔，也做为泄压孔，用软管连接集中引排到隧道两边排水管内，再由外到内、由下到上的方式用钻机开孔深3.5m，直径Φ50mm 的钻头钻孔，安设固结3.5m 长Φ42 无缝小导管。二是在加固范围内左右两侧底部开设注浆孔，采用间隔开孔，边开边注浆的原则，杜绝把所有的注浆孔打设完再注浆的原始施工方法，防止窜浆。三是孔打设好后，用钻机顶入加工好的无缝小导管，孔口封闭密实，开始实施注浆作业。四是采取间歇注浆结合孔底注浆工艺进行注浆施工，直至结束该孔注浆。五是若钻孔过程中遇到突水、涌泥，则应立即停止钻孔进行注浆。注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到0.5～1MPa时，即可结束该孔注浆；依此逐孔注浆，直到全部注浆完成。注浆后应达到小的渗水得到封堵、大的涌水集中引排、初支受力结构增强的效果。
二、雷达探测技术
地质雷达探测的基本原理是：地质雷达发射天线在隧道掌子面上移动，利用地质雷达发射天线向掌子面前方发射高频电磁波信号，电磁波在前方围岩介质中传播，遇到异常体的时候，电磁波会发生反射和透射，然后利用雷达接收天线接收反射回来的电磁波信号，从而确定探测前方异常体的大小、方位等信息。当隧道开挖掌子面开始出现局部渗水现象。在右洞出口段进行了地质雷达超前地质预报，本次探测掌子面里程为YK13 + 445，探测范围为右洞YK13 + 445～YK13 + 425，共20 m。从探测结果中可以看到，距离掌子面前方8 m～19 m，即YK13 + 437～ YK13 + 426范围内，存在雷达强反射信号，且综合探测结果以及瞬变电磁探测结果，推断该区域内围岩破碎，裂隙较发育，富含裂隙水。地质雷达探测主要依靠不同介质的介电常数差异。在到达风险段落前，再使用短距离超前地质预报手段进行精细化探测，如地质雷达法，每次地质雷达法超前地质预报的探测距离约20 m；如果确定前方可能存在突水危险，可同时利用短距离超前地质预报手段激发极化法，每次探测距离约30 m，并可以实现大致估算水量，确保施工安全。
根据现场条件因地制宜设计的排水方案起到很好的保障作用。这一套综合排水方案，不仅能充分利用原有的设备，节省投入，而且能及时应对隧道涌水，有效排除洞内积水，在技术与经济上都取得了良好效果。
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[3]周国龙.Ⅰ级高风险特长隧道反坡排水方法探析[J].交通标准化，2015（16）：141-144.
论文作者:董炜赫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：隧道论文; 围岩论文; 注浆论文; 积水论文; 地质论文; 洞内论文; 用水论文; 《基层建设》2017年第33期论文;