（中铁隧道集团二处有限公司，河北，三河，065201）
（宁夏地质工程勘察院，宁夏，银川，750011)
【摘 要】通过对程儿山隧道流砂地段的降水施工及研究，详细介绍了轻型井点法降水在第三系下粉细砂层潜水段的各项参数的确定、降水系统运行关键点的把握，成功地解决了流砂隧道有涌水、涌砂现象发生，受水浸成淤泥，拱部及边墙坍溜垮等问题，满足了施工的要求。
【关键词】流砂隧道；轻型井点降水设计；降水效果
1．工程概况
程儿山隧道位于宁夏省固原市东部火车站附近，起点里程DK5+345，终点里程DK11＋782，线路全长6.437公里，正洞开挖断面约50m2，斜井开挖断面35.08m2。隧道设计在中间位置设置1#、2#两座斜井，其中1#斜井长度1038m，与正洞交界里程DK8+110，Ⅵ级围岩66m，Ⅳ级围岩187m；2#斜井长度1036m，与正洞交界里程DK8+840，Ⅵ级围岩127m，Ⅳ级围岩229m。
2．工程地质概与水文地质概况
隧道所处地层为第三系下粉细沙层，岩体呈浅红色，细粒结构，岩质中密，弱胶结，成岩作用极差，遇水易软化；当地下水发育或含水率高时，软化围岩现象明显，砂岩多已呈淤沙状，基底有涌水现象发生，受水浸成淤泥，拱部及边墙坍溜垮、涌砂很严重。
隧道沿线地貌类型属黄土丘陵区，地构造隶属于“中朝准地台”。区域水流为黄河流域清水河水域。地下水类型属碎屑岩类孔隙、裂隙水，该类地下水主要赋存于第三纪地层岩性的风化和构造孔隙、裂隙中，补给方式主要是接受大气降水以及黄土潜水的渗透补给，渗透性弱，径流缓慢。
3．降水设计
（1）降水方法的选择
本项目为我单位对原施工单位的增援项目，原施工单位在施工过程中因在富水粉砂岩地层段降水效果不佳，使得涌水涌沙严重，隧道变形大，直接导致停工近1年。我单位进场后，首先对围岩地质情况进行详细分析，针对现场情况，结合施工单位降水中存在的问题，改变了原降水方案，采用洞内轻型井点降水。优化前后降水方案见表1。
表1 优化前后降水方案
（2）隧道涌水量预测计算
依据《工程地质勘察报告》，采用大气降水入渗法对隧道涌水量进行计算预测
根据公式：
Q=2.74·α·W·A ①
A=L·B ②
式中：
Q—隧道通过含水体地段的正常涌水量（m3/d）；
α—降水入渗系数，根据经验或试验数据确定；（隧道通过岩体主要为砂质黄土、砂岩、泥灰岩，地表植被发育，取值0.08～0.12）；
A—隧道通过含水体的集水面积（km2）；
L—隧道通过含水体的长度（km），（隧道长6.420km）；
B—隧道涌水地段长度内对两侧的影响宽度（km）；
W—年降水量（mm），（采用固原地区最大降雨量，取值766.4mm）；
隧道两侧的影响宽度结合岩性、构造、节理裂隙发育情况、隧道区的植被、以及地形地貌、气象等的综合因素进行取值，取值0.6～1.2km。
根据上述公式及参数计算隧道正常涌水量Q=1145 m3/d。
（3）井点管选择
井点管采用φ32PPr管子，管长4～6m。
（4）单井出水量
按下面经验公式进行估算：
q =120π·r·l·K1/3 ③
式中：
q—单井允许出水量（m3/d）；
r—滤水管外缘的半径（m），根据经验值取0.016m；
l—滤水管进水部分长度（m），根据经验值0.5～1.0m取0.8m；
K—含水层渗透系数（m/d）。根据《工程地质勘察报告》，取值1.73m/d；
根据上述公式及参数计算单井出水量q=5.79 m3/d。
（5）轻型井点数量的确定
n=1.1Q/q ④
式中：
n—轻型井点数量（个）；
Q—隧道通过含水体地段的正常涌水量（m3/d）；
q—单井允许出水量（m3/d）；
根据上述公式计算n=198个。
（6）轻型井点间距的确定
依据以往经验，轻型井点间距大于15倍滤管直径，15×0.032=0.48m，取0.5m。
（7）降水系统布置
井点管采用双排半环形布置，依据三台阶开挖断面进行三台阶降水井点布置（图1 井点管剖面示意图）。每排间距不小于0.5m。沿隧道纵向每台阶5m，共3台阶，5/0.5=10个，双侧双排，每台阶共计40个，三台阶合计120个，掌子面方向78个，总计198个。轻型井点系统由井点管（井点管下端连接有滤水管）、连接管、集水总管和抽水设备等组成。其原理是井管上部与集水总管连接，通过集水总管利用抽水设备在管路内形成真空，将地下水从井管内不断抽出，从而降低地下水位（图2 井点降水系统平面布置示意图）。
4．结语
固原程儿山隧道Ⅵ级围岩段采用轻型井点法降水，通过工程实践证明，得出以下结论：
（1）轻型井点法在程儿山隧道流砂段的降水是成功的，且易于施工，灵活，成本相对较低，便于现场维护和管理，对开挖的干扰较小。
（2）防止流沙隧道施工安全的关键在于降水，而轻型井点降水系统降水成功的关键在于降水系统管道的密封性及系统运行的连续性，即保证抽水设备（真空泵）的压力不下于-0.6Mp及抽水设备24h不得中断。因此务必做到以下两点①降水过程中，固定井点管安插和降水设备维护人员（即每人负责几个真空泵）且不得随意换岗，同时降水设备维护人员务必做到负责看管的真空泵运行良好。②带动降水系统的电源必须独立于隧道施工其他用电，同时配备专门的发电系统，以100%保证降水系统供电。
参考文献：
[1]刘朝安，张勇.基坑降水设计，地质出版社，2011.
[2]吴林高，等.工程降水设计施工与基坑渗流理论，人民交通出版社，2003.
作者简介：
马晓东（1980-），男，陕西渭南人，工程师；明建龙（1985-），男，宁夏固原人，工程师。
论文作者:马晓东,明建龙
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：隧道论文; 围岩论文; 流砂论文; 斜井论文; 固原论文; 系统论文; 里程论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;