隧道工程的地下水處理方案探究

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摘要：在隧道工程施工過程當(dāng)中，地下水對施工安全的影響是多個方面且難以避免的；而當(dāng)隧道已經(jīng)建成后正在運營時，地下水也有一定幾率會對隧道的運營安全造成影響。若對地下水的治理措施不齊全或不合理，則會對隧道的修建者和使用者的人身安全造成很大的危害。因此，在修筑隧道時，要特別重視隧道的防排水工程質(zhì)量。本文即是從對地下水危害的探究出發(fā)，研究隧道工程中現(xiàn)行的地下水防治處理方法，分析防排水工序施工過程當(dāng)中有可能出現(xiàn)的或已經(jīng)發(fā)生在建成隧道中的問題，借此提出合理可行的施工建議。

關(guān)鍵詞：公路隧道，隧道施工，防排水

0前言

在討論隧道防排水工程的理念和原則時，不妨首先看看發(fā)達(dá)國家的做法。如在德國，隧道統(tǒng)一采用全封閉結(jié)構(gòu)，圍巖中的地下水不進(jìn)入隧道襯砌內(nèi)輪廓線；在法國，則采用以排水為主要治水措施的方案，隧道路面下設(shè)專用的圍巖水排水管道，保證水不流入建筑限界內(nèi)。而在我國，各地地質(zhì)水文條件差異巨大，難以制定共同的防排水處理標(biāo)準(zhǔn)。所以需要視具體情況而定，結(jié)合各個工程的水文地質(zhì)條件來制定相應(yīng)的防排水方案。但總體來講，防排水工程最基礎(chǔ)的理念是截水、堵水和排水相互結(jié)合，共同作用，綜合治理。

1地下水對隧道施工的危害及成因

在隧道工程修筑完成之后，隧道周圍會被地下水包圍，這些地下水流動性和滲流性都極強。在施工過程當(dāng)中需多方面考慮地下水對隧道結(jié)構(gòu)可能造成的危害，并分析其成因。水對隧道造成最大影響和最嚴(yán)重圍巖的階段即是施工階段，它們主要來自于隧道圍巖中所含的地下水或部分地表水，以滲漏或涌出方式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害。其直接影響包括空氣中水分含量過高影響隧道內(nèi)施工作業(yè)人員的身體健康、使施工機(jī)械設(shè)備銹蝕、造成漏電事故等，嚴(yán)重的掌子面涌水甚至有一定幾率會直接導(dǎo)致圍巖崩塌，對現(xiàn)場施工管理人員的人身安全造成威脅。這種危害來自于開挖前沒有做必要的地質(zhì)預(yù)報，或地質(zhì)預(yù)報不準(zhǔn)確、不及時，也有一定幾率會由施工方防水措施不及時或不恰當(dāng)造成，是可以被避免的危害。

2地下水對隧道運營的危害及成因

2.1隧道漏水、隧道涌水

在隧道運營過程當(dāng)中，地下水和地表水會通過各種形式深入隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)而對隧道結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定造成傷害，對隧道的受力結(jié)構(gòu)、牽引類型、周圍地質(zhì)條件產(chǎn)生影響，使得襯砌混凝土腐蝕、剝落，造成其結(jié)構(gòu)變形、弱化、破壞；嚴(yán)重者有一定幾率會導(dǎo)致隧道限界受侵，直接中斷隧道正常運營。

2.2襯砌周圍積水

在運營隧道中，地下水和地表水會源源不斷地滲流進(jìn)隧道襯砌外輪廓線內(nèi)，一旦不能及時排出則會對隧道本身造成傷害。水壓較大時會直接導(dǎo)致襯砌變性，進(jìn)而破壞襯砌；圍巖結(jié)構(gòu)的軟弱部分會因為過高的水含量而軟化、泥化，進(jìn)而導(dǎo)致承載力減小甚至失去承載力，對襯砌壓力增大而導(dǎo)致襯砌破壞；引發(fā)圍巖的膨脹作用，經(jīng)由圍巖壓力使襯砌變形破壞。

2.3潛流沖刷

潛流沖刷指由于地下水在隧道襯砌結(jié)構(gòu)周圍產(chǎn)生一個滲流場，這個滲流場會溶蝕隧道的襯砌和圍巖。將會導(dǎo)致拱頂下沉，邊墻、仰拱開裂破壞，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致整體道床下沉；圍巖錯動導(dǎo)致襯砌開裂破壞等嚴(yán)重后果?？梢钥闯觯叵滤畬λ淼赖奈：π枰鹂辈?、設(shè)計、施工等的各方人員高度重視。危害產(chǎn)生的原因是來自多個方面的，比較重要的原因大體有以下幾種：勘察設(shè)計中對隧道防排水的需求預(yù)估不足；施工階段的作業(yè)沒有嚴(yán)格參照設(shè)計方案和預(yù)定計劃，有一定幾率會使得地下水涌出等；以及地質(zhì)條件本身造成的客觀問題，所以，在施工準(zhǔn)備階段，就應(yīng)該保證有完備的應(yīng)急處理手段和前瞻性的預(yù)備措施。

3隧道工程防排水施工存在的問題

在正在建設(shè)的隧道中，相當(dāng)一部分隧道會出現(xiàn)地下水侵害，侵害的程度各有輕重。輕則導(dǎo)致隧道施工環(huán)境潮濕，影響施工人員舒適度；重則破壞隧道主題結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致工程質(zhì)量出現(xiàn)問題，進(jìn)而拖慢施工進(jìn)度；最嚴(yán)重的情況下，甚至可能直接導(dǎo)致大規(guī)模涌水，導(dǎo)致人員傷亡。從這些出現(xiàn)水害的隧道中，我們不難總結(jié)出幾個在防排水施工中存在的問題。

3.1防水層破壞性損傷

防水層對隧道防水及其重要，但因防水層的材質(zhì)和功用限制，它的強度一般較低，在防排水工程中，防水層極易遭到被破壞。隧道內(nèi)施工環(huán)境惡劣，程序復(fù)雜且相互交叉干擾，極容易導(dǎo)致防水層破碎。尤其是被錨桿、鋼筋、綁扎鐵絲等初次襯砌和二次襯砌中外露的尖銳物刺破，后續(xù)爆破對防水層也會造成不同程度的傷害。

3.2復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)對防水層的傷害

公路隧道多采用復(fù)合襯砌，分為初次襯砌和二次襯砌兩部分，防水板鋪設(shè)于兩層襯砌之間，同時承擔(dān)了防水和傳遞圍巖壓力的功用。在復(fù)核襯砌結(jié)構(gòu)中，防水層還承擔(dān)了傳遞圍巖壓力的作用，將會收到初期支護(hù)和二次襯砌的擠壓；同時由于隧道內(nèi)部和襯砌外側(cè)存在溫度差的原因，初期支護(hù)和二次襯砌之間會產(chǎn)生錯動，進(jìn)而摩擦防水層，處于高壓條件下又承受摩擦力的的防水層極易因此而磨損、裂口直至完全失能。

4結(jié)語

隧道防排水工程是一個復(fù)雜的問題，全國各地地質(zhì)水文條件差異巨大，不同的水文地質(zhì)條件下，設(shè)計工作和施工作業(yè)也應(yīng)因地制宜，防排水工程最基礎(chǔ)的理念是使用以排為主、截堵排相結(jié)合的綜合治理辦法，確保結(jié)構(gòu)不滲不漏。施工前做好地質(zhì)預(yù)報，提前了解掌子面以后的水文環(huán)境。隧道整體防水系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)該充分利用襯砌混凝土自身的防水能力,提高防水板鋪設(shè)質(zhì)量。由此，從勘測，到設(shè)計，到預(yù)報，再到施工，對隧道的防排水工程層層把控，環(huán)環(huán)相連，相信可以使隧道工程中現(xiàn)行的地下水處理方案取得有效的進(jìn)步，為隧道工程質(zhì)量的整體提升做出切實貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者:喻寒陽 單位:重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院